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Menajem Elimelec

Menachem Elimelech ( hebreo : מְנַחֵם אֱלִימֶלֶךְ) es el profesor Sterling de Ingeniería Química y Ambiental en la Universidad de Yale . [1] Elimelech es el único profesor de un departamento de ingeniería de Yale que ha recibido la cátedra Sterling desde su creación en 1920. [2] Elimelech se mudó de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) a la Universidad de Yale en 1998 y fundó la Universidad de Yale. Programa de Ingeniería Ambiental .

Elimelech fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 2006, [3] y miembro extranjero de la Academia China de Ingeniería en 2017, [4] la Academia Australiana de Tecnología e Ingeniería en 2021, la Academia Canadiense de Ingeniería en 2022. , [5] y la Academia Nacional de Ingeniería de Corea en 2022. Es reconocido por su trabajo pionero en procesos de membranas para desalinización y reutilización de agua, materiales para membranas de purificación de agua y desalinización de próxima generación, tecnologías de gestión de aguas residuales y salmuera basadas en membranas. , filtración de partículas y patógenos microbianos, y aplicaciones ambientales de la nanotecnología. Varios de sus hallazgos se han convertido en materiales de libros de texto y se aplican a sistemas de ingeniería.

Temprana edad y educación

Elimelech nació en Israel en una familia de inmigrantes de Marruecos . Sus padres no tuvieron educación formal. La familia de su madre eran judíos bereberes que se trasladaron a Casablanca desde el desierto del Sahara . Creció en la ciudad sureña de Beer Sheva en un campo de absorción de inmigrantes ( Ma'abarot ) y más tarde en viviendas subvencionadas por el gobierno. Asistió a escuelas primarias en la ciudad y a la escuela secundaria en Ben Shemen Youth Village , un internado agrícola en el centro de Israel.

Elimelech se graduó con alta distinción de la Universidad Hebrea de Jerusalén con títulos de Licenciatura en Ciencias (BSc) y Maestría en Ciencias (MSc) en 1983 y 1985, respectivamente. Obtuvo su doctorado en ingeniería ambiental en la Universidad Johns Hopkins en 1989 bajo la dirección del profesor Charles R. O'Melia. Su tesis se tituló "El efecto del tamaño de las partículas en la cinética de deposición de partículas brownianas en medios porosos".

Carrera académica

Después de sus estudios de doctorado en la Universidad Johns Hopkins , Elimelech aceptó un puesto docente como profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de UCLA . Ascendió al rango de profesor asociado en 1994 y profesor titular en 1997. En UCLA, también se desempeñó como vicepresidente de departamento.

En 1998, Elimelech aceptó un puesto en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Yale como profesor Llewellyn West Jones. Después de mudarse a Yale, fundó el Programa de Ingeniería Ambiental. En 2005 fue nombrado Profesor Roberto Goizueta y Director del Departamento de Ingeniería Química (de 2005 a 2010). La carrera de Ingeniería Ambiental fundada por Elimelech actualmente forma parte del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental. En 2021, Elimelech fue nombrado Profesor Sterling de Ingeniería Química y Ambiental. [2] La cátedra Sterling es el rango académico más alto en la Universidad de Yale.

Contribuciones a la ciencia y la tecnología.

Elimelech es autor de más de 540 publicaciones en revistas arbitradas. Es el académico más citado e impactante en el campo de la ingeniería ambiental y de calidad del agua, con más de 148.000 citas y un índice h de 200 (Google Scholar). [6]

Elimelech fue autor de artículos de perspectiva invitados que ayudaron a dar forma a la práctica de investigación e ingeniería en la purificación y desalinización del agua. Un ejemplo es un artículo en Nature (2008) [7] sobre el estado del arte y las investigaciones futuras sobre la purificación del agua. El artículo destacó la ciencia y la tecnología que se están desarrollando para mejorar la descontaminación del agua, así como los esfuerzos para aumentar el suministro de agua mediante la reutilización segura de las aguas residuales y la desalinización eficiente del agua de mar y del agua subterránea salobre. Otro ejemplo es un artículo de Science (2011) [8] sobre el futuro de la desalinización de agua de mar. El artículo analiza las posibles reducciones en la demanda de energía mediante tecnologías de desalinización de agua de mar de última generación, el papel potencial de los materiales avanzados y las tecnologías innovadoras en la mejora del rendimiento y la sostenibilidad de la desalinización como solución a la escasez mundial de agua. Otro artículo publicado en Nature Reviews Materials (2016) [9] se centró en materiales para membranas de desalinización y purificación de agua de próxima generación. El artículo analiza las tecnologías de membranas más modernas existentes para la purificación y desalinización de agua, destaca sus limitaciones inherentes y establece los requisitos urgentes para las membranas de próxima generación.

Elimelech contribuyó al desarrollo de tecnologías para la desalinización y para la gestión de salmueras procedentes de plantas desaladoras del interior y de aguas residuales industriales, como las producidas en la industria del petróleo y el gas. En concreto, avanzó en el uso de la ósmosis inversa de presión ultraalta (UHPRO) como tecnología para desplazar los evaporadores térmicos de alto consumo energético que se utilizan habitualmente para la gestión de salmueras). [10] [11] Elimelech ha desarrollado una tecnología basada en membranas para concentrar salmueras, conocida como ósmosis inversa de bajo rechazo de sal (LSRRO). [12] [13] A través de un modelado detallado de ingeniería de procesos, ha demostrado que LSRRO puede concentrar salmueras hasta aproximadamente 240 g/L de sólidos disueltos totales (TDS), que es la concentración de salmuera de alimentación para los cristalizadores de salmuera. UHPRO y LSRRO han atraído el interés industrial, ya que se espera que revolucionen la gestión de salmueras de bajo coste y bajo consumo energético. La investigación pionera de Elimelech sobre otra tecnología de desalinización, el proceso de ósmosis directa (FO), [14] [15] [16] también ha impactado la industria del agua. El desarrollo del proceso FO dio lugar a una nueva actividad comercial, como lo demuestra el gran número de patentes y empresas de FO. [16] [17]

Elimelec proporcionó conocimientos a nivel molecular sobre los fenómenos de incrustación, lo que condujo al desarrollo de técnicas de mitigación de la incrustación. [18] [19] [20] Introdujo el concepto de presión osmótica mejorada por torta [21] y presión osmótica mejorada por biopelícula [22] como mecanismos importantes para la disminución del flujo de agua en membranas que rechazan sal, como la ósmosis inversa y la nanofiltración. . Desarrolló teorías y modelos para la polarización de la concentración en separaciones de membranas, proporcionando expresiones analíticas para predecir el flujo de agua. [23] [24] El profesor Elimelech y sus colaboradores también proporcionaron una comprensión mecanicista del transporte de sal en membranas de ósmosis inversa, introduciendo el modelo de fricción de solución para describir el transporte acoplado de sal y agua en membranas de ósmosis inversa. [25] Ha demostrado que el mecanismo de difusión de solución de cinco décadas para el transporte de agua en membranas de ósmosis inversa es fundamentalmente defectuoso. [25] Ha demostrado que el transporte de agua en membranas de ósmosis inversa se rige por un mecanismo de flujo de poros impulsado por un gradiente de presión dentro de la membrana, no por un gradiente de concentración de agua como lo propone el modelo de difusión de solución. Este hallazgo tiene implicaciones para el diseño de membranas de desalinización por ósmosis inversa de próxima generación. [26]

Elimelech es coautor del libro Deposición y agregación de partículas: medición, modelado y simulación. [27] Elimelec avanzó en la comprensión del transporte de partículas coloidales y patógenos microbianos en medios porosos subterráneos. [28] [29] Se introdujo el papel fundamental de la heterogeneidad geoquímica en forma de recubrimientos de óxido de hierro sobre granos minerales, se verificó en experimentos de laboratorio y de campo y se incorporó en modelos de transporte. [30] Con Nathalie Tufenkji , Elimelech desarrolló una ecuación predictiva para la eliminación de partículas en la filtración granular, que es aplicable a la filtración de lecho profundo en el tratamiento de agua, la filtración de riberas de ríos y el transporte de partículas en ambientes subterráneos. Esta ecuación, comúnmente conocida como ecuación de Tufenkji y Elimelech, [31] se ha convertido en material de libro de texto y ha sido ampliamente utilizada en la academia, la industria y las agencias gubernamentales.

Elimelech abordó los desafíos en la filtración y el suministro de agua mediante la aplicación de ingeniería de nanomateriales. Específicamente, demostró la incorporación de nanomateriales en tecnologías de membranas para el control de incrustaciones, mejora del rendimiento y ahorro de energía, [32] así como el desarrollo de filtros en el punto de uso para la eliminación e inactivación de virus. [33] Entre sus trabajos destaca la demostración y elucidación de los mecanismos de inactivación bacteriana mediante nanotubos de carbono [34] [35]  y óxido de grafeno, [36] [37] que posteriormente se aplicó a membranas y filtración de agua. [32] [38] Elimelech también demostró que la nanotecnología puede ofrecer soluciones a los problemas del agua que enfrenta el mundo en desarrollo. Elimelech y su grupo desarrollaron un filtro de nanotubos de carbono de paredes múltiples para la eliminación e inactivación de virus y bacterias patógenos de aguas contaminadas. [39] El filtro de nanotubos de carbono demostró la eliminación completa de bacterias mediante tamizado y más del 99,99% de eliminación e inactivación de virus mediante filtración profunda.

Elimelech ha guiado a la comunidad de membranas hacia investigaciones más relevantes que tienen un impacto directo en la industria y la humanidad. [40] Fue el primero en señalar que la investigación sobre membranas de ósmosis inversa con permeabilidad al agua ultraalta tendrá un impacto insignificante en el consumo de energía en la desalinización. [8] Elimelec ha demostrado que aumentar la selectividad agua-sal (o rechazo de sal) sería mucho más beneficioso. [41] Elimelech demostró la relativa insignificancia de los materiales avanzados para mejorar la eficiencia energética de las tecnologías de desalinización, al tiempo que propuso direcciones de investigación más efectivas basadas en materiales y a nivel de procesos. [42] Además de la desalinización de agua de mar, Elimelech estableció los puntos óptimos para la electrodiálisis y la ósmosis inversa en la desalinización de agua salobre. [43] Elimelech desarrolló métricas de rendimiento para procesos de recolección de energía a partir del gradiente de salinidad (energía azul), lo que demuestra que tales procesos son viables sólo para aguas de muy alta salinidad, mucho más que el agua de mar. [44] Las conclusiones de estos estudios y otras investigaciones relacionadas tuvieron un impacto directo en las agencias de financiación, dirigiendo así los fondos de investigación a investigaciones más relevantes. [40]

Premios y honores

Mentoría de estudiantes de posgrado y posdoctorados.

Elimelech ha asesorado a 49 estudiantes de doctorado y 47 investigadores postdoctorales. En reconocimiento a su excelencia y dedicación en la enseñanza y la tutoría, recibió el Premio a la Excelencia en la Enseñanza de Ingeniería de la Fundación WM Keck en 1994, el Premio de Mentoría para Graduados de la Universidad de Yale en 2004 [72] y el Premio de Mentoría Postdoctoral de la Universidad de Yale en 2012. [63]

Cátedras visitantes

Consejos y comités asesores representativos

Referencias

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