Métodos electroquímicos para la purificación del agua, separaciones de iones y conversión de energía

El desarrollo agrícola, la industrialización extensa y el rápido crecimiento de la población global han ido acompañados inadvertidamente de contaminación ambiental. La contaminación del agua se agrava por la capacidad decreciente de los métodos de tratamiento tradicionales para cumplir con las normas ambientales cada vez más estrictas. Esta revisión proporciona una descripción integral de los principios y aplicaciones de los métodos electroquímicos para la purificación del agua, separaciones de iones y conversión de energía. Los métodos electroquímicos tienen características atractivas, como tamaño compacto, selectividad química, amplia aplicabilidad y menor generación de residuos secundarios. Sin embargo, quizás la mayor ventaja de los métodos electroquímicos es que eliminan contaminantes directamente del agua, mientras que otras tecnologías extraen el agua de los contaminantes, lo que permite la eliminación eficiente de contaminantes traza. La revisión comienza con una visión general de los métodos electroquímicos convencionales, que impulsan transformaciones químicas o físicas a través de reacciones Faradaicas en los electrodos, y procede a un examen detallado de los dos mecanismos principales por los cuales se separan los contaminantes en procesos electroquímicos no destructivos, a saber, electroquinesis y electrosorción. En estas secciones, se presta especial atención a métodos emergentes, como la electrodialisis por choque y la electrosorción Faradaica. Dada la importancia de generar energía limpia y renovable, que a veces puede combinarse con la purificación del agua, la revisión también discute métodos inversos de conversión de energía electroquímica basados en la electrosorción inversa, electrohumectación y fenómenos electrocinéticos. La revisión concluye con una discusión sobre comparaciones tecnológicas, desafíos restantes e innovaciones potenciales para el campo, como la intensificación de procesos y la optimización tecnoeconómica.