La salmuera es una solución de alta concentración de sal (NaCl) en agua (H 2 O). En diferentes contextos, la salmuera puede referirse a soluciones salinas que van desde aproximadamente el 3,5% (una concentración típica de agua de mar , en el extremo inferior de las soluciones utilizadas para la salmuera de alimentos) hasta aproximadamente el 26% (una solución saturada típica , según la temperatura). Los niveles más bajos de concentración reciben diferentes nombres: agua dulce , agua salobre y agua salina .
La salmuera se encuentra naturalmente en la superficie de la Tierra ( lagos salados ), la corteza y dentro de los charcos de salmuera en el fondo del océano. Los lagos de salmuera de alta concentración suelen surgir debido a la evaporación del agua salina subterránea a altas temperaturas ambientales. La salmuera se utiliza para el procesamiento y cocción de alimentos ( decapado y salmuera ), para el deshielo de carreteras y otras estructuras y en una serie de procesos tecnológicos. También es un subproducto de muchos procesos industriales , como la desalinización , y puede suponer un riesgo ambiental debido a sus efectos corrosivos y tóxicos, por lo que requiere un tratamiento de aguas residuales para su correcta eliminación o posterior utilización ( recuperación de agua dulce ). [1]
En naturaleza
El agua salina con una concentración relativamente alta de sal (generalmente cloruro de sodio ) se encuentra naturalmente en la superficie de la Tierra ( lagos salados ), la corteza y dentro de las piscinas de salmuera en el fondo del océano.
Existen numerosos procesos que pueden producir salmueras en la naturaleza. La modificación del agua de mar a través de la evaporación da como resultado la concentración de sales en el fluido residual, se forma un depósito geológico característico llamado evaporita cuando diferentes iones disueltos alcanzan los estados de saturación de los minerales, típicamente yeso y halita . Un proceso similar ocurre en latitudes altas cuando el agua de mar se congela dando como resultado un fluido denominado salmuera criogénica. En el momento de la formación, estas salmueras criogénicas son, por definición, más frías que la temperatura de congelación del agua de mar y pueden producir una característica llamada brinicle donde descienden las salmueras frías, congelando el agua de mar circundante.
La salmuera que brota de la superficie en forma de manantiales de agua salada se conoce como "lamidos" o "salinas". [2] El contenido de sólidos disueltos en el agua subterránea varía mucho de un lugar a otro en la Tierra, tanto en términos de constituyentes específicos (por ejemplo, halita, anhidrita , carbonatos , yeso, sales de fluoruro , haluros orgánicos y sales de sulfato ) y con respecto a el nivel de concentración. Utilizando una de varias clasificaciones de aguas subterráneas basadas en el total de sólidos disueltos (TDS), la salmuera es agua que contiene más de 100,000 mg / L de TDS. [3] La salmuera se produce comúnmente durante las operaciones de terminación de pozos, particularmente después de la fracturación hidráulica de un pozo.
Usos
Culinario
La salmuera es un agente común en el procesamiento y cocción de alimentos. La salmuera se utiliza para conservar o condimentar la comida. La salmuera se puede aplicar a verduras , quesos y frutas en un proceso conocido como decapado . La carne y el pescado generalmente se sumergen en salmuera durante períodos de tiempo más cortos, como una forma de marinado , mejorando su ternura y sabor , o para mejorar el período de almacenamiento.
Producción de cloro
El cloro elemental se puede producir por electrólisis de salmuera ( solución de NaCl ). Este proceso también produce hidróxido de sodio (NaOH) e hidrógeno gaseoso (H 2 ). Las ecuaciones de reacción son las siguientes:
- Cátodo:
- Ánodo:
- Proceso general:
Fluido refrigerante
La salmuera se utiliza como fluido secundario en grandes instalaciones frigoríficas para el transporte de energía térmica de un lugar a otro. Las salmueras más comúnmente utilizadas se basan en cloruro de calcio y cloruro de sodio económicos . [4] Se utiliza porque la adición de sal al agua reduce la temperatura de congelación de la solución y la eficiencia del transporte de calor puede mejorarse en gran medida por el costo comparativamente bajo del material. El punto de congelación más bajo que se puede obtener para la salmuera de NaCl es -21,1 ° C (-6,0 ° F) a la concentración de 23,3% de NaCl en peso. [4] Esto se llama punto eutéctico .
Debido a las propiedades corrosivas de las salmueras a base de sal, los glicoles como el polietilenglicol se han vuelto más comunes para este propósito. [5]
En algunos barcos pesqueros se utiliza salmuera de cloruro de sodio para congelar pescado. [6] La temperatura de la salmuera es generalmente de -5 ° F (-21 ° C). Las temperaturas de congelación de la ráfaga de aire son -31 ° F (-35 ° C) o menos. Dada la temperatura más alta de la salmuera, la eficiencia del sistema sobre la congelación con chorro de aire puede ser mayor. El pescado de alto valor generalmente se congela a temperaturas mucho más bajas, por debajo del límite de temperatura práctico para la salmuera.
Ablandamiento y purificación de agua
La salmuera es un agente auxiliar en los sistemas de descalcificación y purificación de agua que involucran tecnología de intercambio iónico . El ejemplo más común son los lavavajillas domésticos , que utilizan cloruro de sodio en forma de sal para lavavajillas . La salmuera no participa en el proceso de purificación en sí, sino que se utiliza para la regeneración cíclica de la resina de intercambio iónico . El agua que se está tratando fluye a través del recipiente de resina hasta que la resina se considera agotada y el agua se purifica al nivel deseado. A continuación, la resina se regenera mediante un retrolavado secuencial del lecho de resina para eliminar los sólidos acumulados, enjuagando los iones eliminados de la resina con una solución concentrada de iones de reemplazo y enjuagando la solución de lavado de la resina. [7] Después del tratamiento, las perlas de resina de intercambio iónico saturadas con iones de calcio y magnesio del agua tratada se regeneran sumergiéndolas en salmuera que contiene 6–12% de NaCl. Los iones de sodio de la salmuera reemplazan los iones de calcio y magnesio en las perlas. [8] [9]
Deshielo
En temperaturas más bajas, se puede usar una solución de salmuera para descongelar o reducir las temperaturas bajo cero en las carreteras. [10]
Aguas residuales
La salmuera es un subproducto de muchos procesos industriales, como la desalinización para el consumo humano y el riego, torres de enfriamiento de plantas de energía , agua producida a partir de la extracción de petróleo y gas natural , drenaje de minas ácidas o rocas ácidas , rechazo de ósmosis inversa , tratamiento de aguas residuales con cloro-álcali , pulpa y efluentes de fábricas de papel y corrientes de desechos del procesamiento de alimentos y bebidas. Junto con las sales diluidas, puede contener residuos de productos químicos de pretratamiento y limpieza, sus subproductos de reacción y metales pesados por corrosión.
La salmuera de aguas residuales puede representar un peligro ambiental significativo, tanto debido a los efectos corrosivos y formadores de sedimentos de las sales como a la toxicidad de otros productos químicos diluidos en ella. Debe eliminarse adecuadamente, lo que puede requerir permisos y el cumplimiento de la normativa ambiental. [11]
La forma más sencilla de eliminar la salmuera no contaminada de las plantas de desalinización y las torres de enfriamiento es devolverla al océano. Para limitar el impacto ambiental, se puede diluir con otra corriente de agua, como el emisario de un tratamiento de aguas residuales o una planta de energía. Dado que la salmuera es más pesada que el agua de mar y se acumularía en el fondo del océano, se requieren métodos para garantizar una difusión adecuada, como la instalación de difusores submarinos en el alcantarillado . [12] Otros métodos incluyen el secado en estanques de evaporación , la inyección en pozos profundos y el almacenamiento y reutilización de la salmuera para fines de riego, descongelación o control del polvo. [11]
Las tecnologías para el tratamiento de la salmuera contaminada incluyen: procesos de filtración por membranas, como ósmosis inversa y ósmosis directa ; procesos de intercambio iónico tales como electrodiálisis o intercambio catiónico de ácido débil ; o procesos de evaporación, tales como concentradores de salmuera y cristalizadores que emplean vapor y recompresión mecánica de vapor . Los nuevos métodos para la concentración de salmuera de membrana, que emplean ósmosis inversa asistida osmóticamente y procesos relacionados, están comenzando a ganar terreno como parte de los sistemas de descarga de líquido cero (ZLD). [13]
Ver también
- Minería de salmuera
- Brinicle : un tubo hueco de hielo que crece hacia abajo que encierra una columna de salmuera descendente que se forma debajo del hielo marino en desarrollo.
Referencias
- ^ Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (noviembre de 2019). "Métodos de eliminación de salmuera de desalación y tecnologías de tratamiento - Una revisión". Ciencia del Medio Ambiente Total . 693 : 133545. Bibcode : 2019ScTEn.693m3545P . doi : 10.1016 / j.scitotenv.2019.07.351 . PMID 31374511 .
- ^ "La industria de la sal temprana de Scioto Saline-Ohio" (PDF) . dnr.state.oh.us. Archivado desde el original (PDF) el 7 de octubre de 2012.
- ^ "Panorama global de la ocurrencia de agua subterránea salina y Génesis" . igrac.net.
- ^ a b "Sistemas refrigerantes secundarios" . Cool-Info.com . Consultado el 17 de julio de 2017 .
- ^ "Cloruro de calcio versus glicol" . accent-refrigeration.com . Consultado el 17 de julio de 2017 .
- ^ Kolbe, Edward; Kramer, Donald (2007). Planificación de la congelación de mariscos (PDF) . Programa Universitario Alaska Sea Grant Universidad Estatal de Oregon . ISBN 978-1566121194. Archivado desde el original (PDF) el 12 de julio de 2017 . Consultado el 17 de julio de 2017 .
- ^ Kemmer, Frank N., ed. (1979). El manual del agua de NALCO . McGraw-Hill. págs. 12–7, 12–25.
- ^ "Agua dura y blanda" . GCSE Bitesize . BBC.
- ^ Arup K. SenGupta (19 de abril de 2016). Intercambio iónico y extracción con disolventes: una serie de avances . Prensa CRC. págs. 125–. ISBN 978-1-4398-5540-9.
- ^ "Prehumedecimiento con salmuera para un deshielo de carreteras más eficaz" . www.usroads.com . Archivado desde el original el 7 de enero de 2015 . Consultado el 14 de enero de 2012 .
- ^ a b "7 formas de eliminar los residuos de salmuera" . Desalitech . Consultado el 18 de julio de 2017 .
- ^ "Desalación por ósmosis inversa: eliminación de salmuera" . Lenntech . Consultado el 18 de julio de 2017 .
- ^ "Tecnología novedosa para la concentración de salmuera mediante un sistema basado en membranas" (PDF) . Agua hoy . Consultado el 31 de agosto de 2019 .