En el agua de mar abundan diferentes sales, la más conocida es el cloruro de sodio, o sal de mesa, por eso, desde la antigüedad los humanos han utilizado agua de mar como materia prima para extraer diferentes sales y minerales. Y aunque la sal de mesa es muy fácil de obtener, su producción se basa en el proceso natural de evaporación del agua para concentrar la salmuera, otras sales y minerales de interés requieren procesos muy complejos, por ello muchos investigadores buscan método más sencillos para extraerlos.
Nuevo método permitiría obtener sales de magnesio del agua de mar. Fuente: imagen editada, original de pxhere.com.
Uno de los minerales de gran interés en la actualidad, y que abunda en el agua de mar, es el magnesio. Este elemento metálico forma parte de los metales alcalinoterreos, y su comportamiento químico es muy similar al del calcio, su vecino en la tabla periódica, tiene una alta reactividad, debido a la facilidad con la que forma iones positivos, y por eso es muy común encontrarlo en la naturaleza formando sales.
Magnesio metálico. Fuente: Wikipedia.org.
Ahora bien, el magnesio ha encontrado diversas aplicaciones, quizás conozcan sus usos en el ámbito medico y nutricional, y en el ámbito industrial se utiliza como metal de aleación para fabricar latas, envases y autopartes, también en reacciones de obtención de otros elementos, sus sales se emplean en la industria pirotécnica, y más recientemente ha encontrado aplicaciones vinculadas con la sostenibilidad, como el secuestro de carbono o las baterías de nueva generación, por eso el magnesio es contado como un material estratégico en muchas naciones.
Pero, a pesar de que el magnesio es muy abundante en el agua de mar, siendo el tercer elemento disuelto más abundante después del sodio; no es tan fácil extraer el magnesio del agua de mar, no es tan afectado por la temperatura y sus sales tienen una alta solubilidad en el agua. La extracción de magnesio a partir del agua de mar implica la adición de de óxido de calcio como agente precipitante, los sulfatos y cloruros de magnesio reaccionan con el óxido de calcio para producir hidróxido de magnesio, la lechada formada se deja reposar para que los solidos se asienten en el fondo, y luego estos se separa, se filtran y se lavan para eliminar los cloruros.
La reacción de precipitación se puede escribir como:
La torta resultante que contiene el hidróxido de magnesio obtenido como producto luego se calcina en hornos a 1100 °C para obtener MgO. Sin embargo, la coexistencia con cationes calcio (Ca2+) inevitablemente conduce a la formación de impurezas como el CaCO3, por lo que luego se requieren otros procesos más complejos de purificación. Otra forma de obtener el magnesio es mediante la electrolisis del cloruro de magnesio.
Debido a estos procesos complejos y de alto consumo energético, se esta encaminando la investigación dedicada a la extracción de magnesio a encontrar métodos más sencillos y sostenibles, y los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) y de la Universidad de Washington (UW) parecen haber encontrado una forma sencilla de extraer una sal de magnesio pura, que podría servir como materia prima para la obtención de magnesio metálico.
Según el articulo recientemente publicado en la revista Environmental Science & Technology Letters, el nuevo método consiste en hacer fluir dos soluciones, una junto a la otra, a través de en una larga corriente en flujo laminar, aprovechando el hecho de que las soluciones frescas fluyen sin permitir que el sistema alcance el equilibrio, creando en la frontera que separa a las dos soluciones una interfase de reacción constante. Este procedimiento fue denominado método de coflujo laminar.
Esquema que muestra los iones reactivos en la interfaz de co-flujo laminar. Fuente: Imagen elaborada en Powerpoint.
Mediante este método, los investigadores lograron determinar que las condiciones de no equilibrio en el coflujo laminar, usando un dispositivo de microfluidos diseñado para el experimento, en el que se inyecta una solución de NaOH y otra de agua de mar, resultando en una selectividad mucho mayor para la obtención de Mg(OH)2, comparada con el método convencional descrito anteriormente, ya que al hacer fluir el agua de mar junto a la solución de hidróxido de sodio, se consigue que el agua de mar que contiene magnesio reaccione rápidamente formando una capa de hidróxido de magnesio sólido, que luego actúa como barrera que evita la mezcla de la solución.
Los sólidos obtenidos fueron caracterizados por su composición, permitiendo que tanto la pureza de los precipitados como el rendimiento del proceso fueran optimizados únicamente mediante variaciones sistemáticas de la concentración de la solución de NaOH y el tiempo de reacción.
Aunque ya se conocía con anterioridad que se podía obtener la sal hidróxido de magnesio mezclando a partir del agua de mar al mezclarla con hidróxido de sodio, que luego se puede procesar para obtener magnesio metálico, el problema es que esta vía de reacción proporciona una mezcla compleja de sales de magnesio y calcio difíciles de separar.
En este sentido, este método aporta una forma más sencilla de obtener una solución de hidróxido de magnesio de forma más sostenible y pura que los métodos anteriormente usados, haciendo avanzar la investigación hacia formas energéticamente más eficientes y con mejores rendimientos, en lugar de conseguir procesos más complejos que consumen más recursos.
Bueno amigos, esperemos que métodos como este impulsen una industria más sostenible de extracción de magnesio, espero les haya gustado la lectura.
Referencias
Wikipedia.org. Magnesio
UANL Facultad de Ingeniería Mecánica. Métodos de obtención de óxido de magnesio
Qingpu Wang, Elias Nakouzi, Elisabeth A. Ryan, and Chinmayee V. Subban (2022). Flow-Assisted Selective Mineral Extraction from Seawater. Environmental Science & Technology Letters, 9 (7), 645-649
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