La salinización del suelo supone un reto importante para las actividades agrícolas. Para afrontarlo, la industria de este sector busca una solución que permita reducir tanto la conductividad iónica como la relación sodio/calcio-magnesio en el agua de riego.De esta forma se podrían disminuir los riesgos de sodificación del suelo y fomentar la producción de cultivos sostenible.

En este contexto, un estudio reciente desarrollado por investigadores de IMDEA Energía (Unidades de Procesos Electroquímicos y Unidad de Procesos Fotoactivados) en colaboración con la Universidad de Wageningen (Países Bajos) profundiza en el mecanismo de intercambio iónico capacitivo que permite eliminar mayoritariamente iones monovalentes (sodio) al tiempo que aumenta la concentración de cationes divalentes (calcio y magnesio) en el agua. Como resultado se produce un descenso de la conductividad ionica y la tasa de adsorción de sodio (SAR, por sus siglas en ingés), dando lugar a un agua con una calidad superior para el riego de cultivos.

El proceso de intercambio iónico capacitivo implica diferentes pasos; inicialmente los cationes fueron capturados durante el paso de acondicionamiento, seguido de una cinética de desorción lenta de cationes divalentes y una rápida captura de iones monovalentes durante el paso de carga, lo que lleva a una reducción del SAR del agua. La validación de este mecanismo se llevó a cabo mediante experimentos prácticos en una planta piloto ubicada en el Instituto IMDEA Energía, confirmando su aplicabilidad incluso en altas concentraciones de iones.

Esta investigación amplía y valida significativamente el modelo teórico publicado recientemente por un grupo de investigación del Technion – Israel Institute of Technology mediante la experimentación práctica en las plantas piloto de IMDEA Energía. Los resultados sugieren que la aplicación de un tratamiento de intercambio iónico capacitivo energéticamente eficiente en los sistemas de riego es muy atractiva dado que  facilita la reducción del SAR en el agua, mitiga los riesgos de sodificación del suelo y mejora la productividad agrícola.  A esto debemos añadir que la robustez y fiabilidad del mecanismo de intercambio iónico capacitivo ha sido demostrado en una amplia investigación que comprende ensayos tanto en una planta piloto como en distintos módulos de laboratorio.

El estudio liderado por la unidad de procesos electroquímicos de IMDEA Energía confirma pues la eficacia de la tecnología propuesta para manipular las concentraciones de iones como el sodio, magnesio y calcio en el agua tratada.  Este hallazgo abre la puerta a un nuevo proceso que permite la modificación de la composición de las aguas en base a la demanda establecida por el usuario final.

Más información: https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121469