El Laboratorio Nacional Argonne, bajo la tutela del Departamento de Energía (DOE), ha sabido hacerse con el liderazgo científico en una ambiciosa iniciativa regional denominada «Great Lakes RENEW» (Recuperación de Energía, Nutrientes, Elementos Críticos y Agua). Con la nueva adjudicación de US$45 millones por parte de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), pretende transformar las aguas residuales en una fuente inagotable de materiales estratégicos, de energía limpia y de agua potable.
Del laboratorio al mercado industrial
La piedra angular de RENEW es la transferencia de tecnologías para el tratamiento de agua en condiciones controladas en el laboratorio hasta el mercado comercial. Para ello se necesita acceso a la Instalación de Investigación en Ingeniería de Materiales (MERF) que permite fabricar materiales y dispositivos a gran escala, así como validar complejos procesos industriales.
Las aguas residuales (una de las fuentes de recursos menos explotadas en el país) están emergiendo rápidamente como una corriente rica en materiales críticos que pueden entrar en las cadenas de suministro y reinvertirse en la economía nacional. La subvención de US$45 millones (parte de un potencial de inversión hasta un total de $160 millones durante la próxima década forjado en función de ciertos hitos alcanzados) permitirá que RENEW pueda hacer crecer su impacto desde los estados iniciales (Illinois, Ohio, Wisconsin) hacia Indiana, Michigan y Minnesota.
Con este crecimiento regional se busca llegar al establecimiento de un corredor de innovación tecnológica que no solo purifique el agua, sino que también alimente las cadenas de suministro relacionadas con las industrias clave.
Recuperación de materiales críticos: litio, cobalto y tierras raras
Argonne, pionero en tecnologías de separación, se encuentra realizando investigaciones sobre la extracción de componentes de mezclas complejas, haciendo uso de tecnologías de membranas, biológicas y electroquímicas. Estos sistemas permiten separar contaminantes de materiales valiosos aprovechando diferencias de tamaño, carga eléctrica y química para separar materiales contaminantes.
Las aguas residuales de la industria contienen ingredientes necesarios para las tecnologías que cubren el rango de semiconductores hasta sistemas militares. Los ingredientes a recuperar son:
- Minerales críticos para baterías: Litio, cobalto y níquel, cruciales para la transición energética y la movilidad eléctrica.
- Tierras raras: Elementos clave para la electrónica de consumo como smartphones y laptops.
- Nutrientes agrícolas: Fósforo y nitrógeno que provienen de aguas residuales municipales y los cuales pueden ser utilizados como fertilizantes que ayudan a robustecer la agricultura nacional.
Además de recuperar materiales, las aguas residuales transportan energía térmica y química recuperable que puede ser utilizada tanto en sistemas industriales como municipales, esto agranda la base de recursos del espectro energético general.
Argonne y la integración de la inteligencia artificial
Una de las piedras angulares de la iniciativa Great Lakes RENEW es promover la creación de una infraestructura de fuerza laboral regional adecuada para asistir la formación y fortalecimiento de la economía del agua. Argonne, como uno de los socios más relevantes, contribuye a la misma gracias a su experiencia y conocimiento en educación STEM, mediante la cual establece formas de carrera concretas en la industria del agua, caminando junto a más de 35 000 alumnos graduandos desde la educación básica hasta la educación universitaria.
Además, el proyecto también le da mucha importancia a la creación de una fuerza laboral preparada para poder utilizar IA. Para gestionar las potabilizadoras inteligentes del futuro, la preparación en IA se vuelve crítica en todos los niveles. «Queremos que los trabajadores tengan itinerarios claros para poder ir a parar a la cada vez más creciente economía del agua habilitada para la IA», dice Meridith Bruozas, la directora de asociaciones institucionales de Argonne.
La visión además busca cambiar la macroestructura económica de los Grandes Lagos, aprovechando una fortaleza científica regional y convirtiéndola en una ventaja estratégica nacional para la seguridad del agua y la independencia de los recursos.