La salmuera (o agua salada ) es agua con una solución de sal de alta concentración (normalmente cloruro de sodio o cloruro de calcio ). En diversos contextos, 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 la de las soluciones utilizadas para encurtir alimentos) hasta aproximadamente el 26% (una solución saturada típica , dependiendo de la temperatura). ). La salmuera se forma naturalmente debido a la evaporación del agua salina subterránea, pero también se genera en la extracción de cloruro de sodio. [1] La salmuera se utiliza para procesar y cocinar alimentos ( decapado y salmuera ), para descongelar carreteras y otras estructuras, y en una serie de procesos tecnológicos. También es un subproducto de muchos procesos industriales, como la desalinización , por lo que requiere tratamiento de aguas residuales para su adecuada eliminación o posterior utilización ( recuperación de agua dulce ). [2]
Las salmueras se producen de múltiples formas en la naturaleza. La modificación del agua de mar mediante evaporación da como resultado la concentración de sales en el fluido residual; se forma un depósito geológico característico llamado evaporita a medida que diferentes iones disueltos alcanzan los estados de saturación de los minerales, típicamente yeso y halita . La disolución de dichos depósitos de sal en agua también puede producir salmueras. A medida que el agua de mar se congela, los iones disueltos tienden a permanecer en solución, lo que da como resultado un fluido denominado salmuera criogénica. En el momento de su formación, estas salmueras criogénicas son, por definición, más frías que la temperatura de congelación del agua de mar y pueden producir una característica llamada brinícula donde las salmueras frías descienden, congelando el agua de mar circundante.
La salmuera que brota de la superficie en forma de manantiales de agua salada se conoce como "lame" o "salinas". [3] El contenido de sólidos disueltos en las aguas subterráneas varía mucho de un lugar a otro de la Tierra, tanto en términos de componentes específicos (por ejemplo, halita , anhidrita , carbonatos , yeso , sales fluoradas , haluros orgánicos y sales sulfato ) como en términos de el nivel de concentración. Utilizando una de varias clasificaciones de agua subterránea basada en el total de sólidos disueltos (TDS), la salmuera es agua que contiene más de 100.000 mg/L de TDS. [4] La salmuera se produce comúnmente durante las operaciones de terminación de pozos, particularmente después de la fracturación hidráulica de un pozo.
La salmuera es un agente común en el procesamiento y cocción de alimentos . La salmuera se utiliza para conservar o condimentar los alimentos. La salmuera se puede aplicar a verduras , quesos , frutas y algunos pescados en un proceso conocido como encurtido . La carne y el pescado normalmente se remojan en salmuera durante períodos de tiempo más cortos, como una forma de marinado , realzando su ternura y sabor , o para prolongar el período de almacenamiento.
El cloro elemental se puede producir mediante electrólisis de salmuera ( solución de NaCl ). Este proceso también produce hidróxido de sodio (NaOH) y gas hidrógeno (H 2 ). Las ecuaciones de reacción son las siguientes:
La salmuera se utiliza como fluido secundario en grandes instalaciones frigoríficas para el transporte de energía térmica . Las salmueras más utilizadas se basan en cloruro de calcio y cloruro de sodio, que son económicos . [5] Se utiliza porque la adición de sal al agua reduce la temperatura de congelación de la solución y la eficiencia del transporte de calor se puede mejorar considerablemente 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 una concentración de 23,3% de NaCl en peso. [5] Esto se llama punto eutéctico .
Debido a sus propiedades corrosivas, las salmueras a base de sal han sido reemplazadas por líquidos orgánicos como el etilenglicol . [6]
Algunos barcos pesqueros utilizan salmuera pulverizada con cloruro de sodio para congelar el pescado. [7] La temperatura de la salmuera es generalmente de -5 °F (-21 °C). Las temperaturas de congelación por ráfaga de aire son de -31 °F (-35 °C) o inferiores. Dada la temperatura más alta de la salmuera, la eficiencia del sistema frente a la congelación por ráfaga de aire puede ser mayor. El pescado de alto valor normalmente se congela a temperaturas mucho más bajas, por debajo del límite práctico de temperatura para la salmuera.
La salmuera es un agente auxiliar en los sistemas de purificación y ablandamiento de agua que utilizan 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 de la resina de intercambio iónico de forma cíclica. El agua que se está tratando fluye a través del recipiente de resina hasta que se considera que la resina se ha agotado y el agua se purifica al nivel deseado. Luego, la resina se regenera lavando secuencialmente el lecho de resina para eliminar los sólidos acumulados, lavando los iones eliminados de la resina con una solución concentrada de iones de reemplazo y enjuagando la solución de lavado de la resina. [8] 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 entre un 6% y un 12% de NaCl. Los iones de sodio de la salmuera reemplazan a los iones de calcio y magnesio en las perlas. [9] [10]
En temperaturas más bajas, se puede utilizar una solución de salmuera para descongelar o reducir las temperaturas bajo cero en las carreteras. [11]
El enfriamiento es un proceso de tratamiento térmico al forjar metales como el acero. Para endurecer el acero se suele utilizar una solución de salmuera, junto con aceite y otras sustancias. Cuando se utiliza salmuera, se mejora la uniformidad del proceso de enfriamiento y la transferencia de calor. [12]
La salmuera es un subproducto de muchos procesos industriales, como desalinización , torres de enfriamiento de plantas de energía , agua producida a partir de la extracción de petróleo y gas natural , drenaje ácido de minas o rocas , rechazo de ósmosis inversa , tratamiento de aguas residuales cloro-álcali , efluentes de fábricas de pulpa y papel. y flujos de desechos del procesamiento de alimentos y bebidas. Además de las sales diluidas, puede contener residuos de productos químicos de pretratamiento y limpieza, sus subproductos de reacción y metales pesados debidos a la corrosión.
La salmuera de aguas residuales puede suponer un peligro medioambiental importante, tanto por los efectos corrosivos y sedimentadores de las sales como por la toxicidad de otros productos químicos diluidos en ella. [13]
La salmuera no contaminada procedente de plantas desalinizadoras y torres de refrigeración puede devolverse al océano. Del proceso de desalinización se produce salmuera rechazada, lo que supone potenciales daños a la vida y hábitats marinos. [14] Para limitar el impacto ambiental, se puede diluir con otro chorro de agua, como el emisario de una depuradora de aguas residuales o de una central eléctrica. 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 . [15] 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, deshielo o control de polvo. [13]
Las tecnologías para el tratamiento de salmueras contaminadas incluyen: procesos de filtración por membrana, como ósmosis inversa y ósmosis directa ; procesos de intercambio iónico como la electrodiálisis o el intercambio catiónico con ácido débil ; o procesos de evaporación, tales como concentradores térmicos de salmuera y cristalizadores que emplean recompresión mecánica de vapor y vapor. Nuevos métodos para la concentración de salmuera por membrana, que emplean ósmosis inversa asistida osmóticamente y procesos relacionados, están comenzando a ganar terreno como parte de los sistemas de descarga cero de líquido (ZLD). [dieciséis]
La salmuera consiste en una solución concentrada de iones Na + y Cl − . El cloruro de sodio per se no existe en el agua: está completamente ionizado. Otros cationes que se encuentran en diversas salmueras incluyen K + , Mg 2+ , Ca 2+ y Sr 2+ . Los últimos tres son problemáticos porque forman incrustaciones y reaccionan con los jabones. Además del cloruro, las salmueras a veces contienen Br − e I − y, lo que es más problemático, SO.2-4
_. Los pasos de purificación a menudo incluyen la adición de óxido de calcio para precipitar hidróxido de magnesio sólido junto con yeso (CaSO 4 ), que puede eliminarse mediante filtración. Se logra una purificación adicional mediante cristalización fraccionada . La sal purificada resultante se llama sal evaporada o sal al vacío . [1]