Membranas de ósmosis inversa: del residuo al recurso

Membranas de ósmosis inversa: del residuo al recurso


17/02/2015

Osmosis inversa
Membranas de ósmosis inversa: del residuo al recurso
  • La nueva investigación que se está llevando a cabo en el proyecto LIFE+ TRANSFOMEM permitirá reciclar membranas que han sido usadas en procesos de desalación y que han terminado su vida útil
 
De esta forma se conseguirá darles un nuevo uso reutilizándolas en el tratamiento de agua de mar, aguas salobres y aguas residuales, además de evitar que incremente el volumen de estos residuos en los vertederos.
 
El agua es vital para la vida humana, la naturaleza y la economía. Alrededor del 97% de la masa total de agua en la tierra es agua salada y el 3% es agua dulce. Sin embargo, la mayor parte del agua dulce en la tierra se encuentra atrapada en los glaciares y los casquetes polares. Por lo tanto, el agua dulce realmente disponible es un bien escaso y un recurso muy valioso. Si a esto le añadimos el aumento de la población, el uso del agua en la agricultura y en la industria, la contaminación, etc., encontramos que el agua potable es un privilegio al que no todo el mundo tiene acceso [1, 2].
 
El Instituto de Recursos Mundiales informó que ya existen 37 países en el mundo que se enfrentan a niveles extremadamente altos de estrés hídrico [3]. Por lo tanto, hay una necesidad de fuentes alternativas para obtener agua dulce.
 

Desalación como alternativa

 
La desalación se ha convertido en una alternativa a las fuentes de agua convencionales, especialmente en las regiones de Europa afectadas por estrés hídrico. En 2011, había aproximadamente unas 16 000 plantas de desalación en todo el mundo con una capacidad total de tratamiento de agua de 66,5 millones de m3/día [4]. En Europa, España e Italia cuentan con la mayor capacidad de desalación y concretamente en España el 69% de las plantas de desalación utilizan la tecnología de ósmosis inversa. En general, el proceso de purificación de agua mediante membranas de ósmosis inversa representa casi el 60% de la capacidad de desalación instalada en todo el mundo [5].
 
El mercado de la ósmosis inversa llegó a los 5,4 billones de dólares a finales del año 2014 y se estima que alcance los 8,8 billones de dólares en 2019. Si se cumplen estas expectativas, la tasa de crecimiento anual del mercado de las membranas de ósmosis inversa será del 10,5 %.
 
La creciente evolución del mercado de la desalación implica el aumento del uso de los recursos relacionados con la tecnología de membrana, lo que supone un incremento en la generación de residuos asociado a esta tecnología. En función de la calidad del agua a tratar, el tiempo de vida útil de las membranas de ósmosis inversa está entre 5 y 8 años. Por tanto, existe una tasa significativa de reposición de membranas a nivel mundial.
 
Generalmente, las membranas desechadas se acumulan en los vertederos, y se estima que para este año (2015) se alcancen las 12.000 toneladas/año de módulos comerciales deteriorados.
 

Residuos generados

 
Con el fin de proteger mejor el medio ambiente, la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 2008/98/CE sobre los residuos dicta que los Estados miembros deberán adoptar medidas para tratar los residuos siguiendo la siguiente jerarquía de prioridades:
 
  • prevención
  • preparación para la reutilización
  • reciclado
  • otro tipo de valorización como por ejemplo la valorización energética
  • eliminación
 
Como se suele decir: “es mejor prevenir que lamentar”. Por ello, la búsqueda de alternativas a la eliminación de los módulos desechados de ósmosis inversa se está convirtiendo en una nueva línea de investigación dentro de la comunidad científica. Desde el punto de vista de la prevención, los esfuerzos se están centrando en preparar membranas de nueva generación que resistan mejor el ensuciamiento y los procesos de limpieza, alargando así la vida útil actual. Sin embargo, el agotamiento de las membranas es una realidad inminente. Por tanto, es fundamental encontrar una alternativa a la deposición de las membranas en los vertederos.
 

IMDEA Agua apuesta por el reciclaje

 
IMDEA Agua apuesta por el reciclaje de las membranas de ósmosis inversa. Para ello, están llevando a cabo el proyecto europeo LIFE+13 ENV/ES/000751 TRANSFOMEM co-financiado por la Unión Europea (http://www.life-transfomem.eu/).  El objetivo general del proyecto es la transformación de las membranas de ósmosis inversas desechadas en membranas recicladas de nanofiltración y ultrafiltración. El proyecto se inició el pasado junio de 2014 y tendrá una duración de 48 meses. Dentro del marco de ejecución, IMDEA Agua junto con SADYT y VALORIZA AGUA, ambas empresas pertenecientes al grupo SACYR, realizarán demostraciones de transformación y reutilización de las membranas recicladas a escala piloto
 
Las membranas de ósmosis inversa que existen en el mercado estás formadas por 3 capas: una capa de poliamida aromática que está en contacto con el agua y actúa como barrera selectiva, soportada por una lámina microporosa de polisulfona que es habitualmente una membrana de ultrafiltración y un soporte estructural de poliéster. La poliamida es un polímero altamente sensible a la exposición de agentes oxidantes como el hipoclorito de sodio. Aprovechando esta sensibilidad, este agente químico se emplea para degradar de forma controlada la capa de poliamida. Si esta degradación se produce de forma parcial, se obtienen membranas con propiedades típicas de las membranas de nanofiltración. Sin embargo una degradación total de la poliamida da lugar a membranas de polisulfona con propiedades típicas de las membranas de ultrafiltración (Figura 1).
 
Las membranas transformadas obtenidas mediante este método se pueden reutilizar en otros procesos. Por un lado, las membranas de nanofiltración podrían ser recicladas e implementadas en los procesos de ablandamiento de agua salobre. Y las membranas con características típicas de ultrafiltración se podrían emplear en el pretratamiento de agua salobre y de agua de mar y en el tratamiento terciario de agua residual.
 
 
 
Figura 1. Esquema conceptual del proceso de transformación
 
 
Los resultados a nivel de laboratorio obtenidos en este proyecto son bastante esperanzadores puesto en un futuro estos módulos desechados podrían ser reutilizados en otras aplicaciones o en otras etapas del proceso de desalación, lo cual reduciría su impacto medioambiental.
 
 
Referencias
[1] D. E. Sachit, J.N. Veenstra, J. Membr. Sci. 453 (2014) 136-154.
[2] P. H Gleick (1996) Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823.
[3] P.Reig, A. Maddocks, F. Gassert, World’s 36 Most Water-Stressed Countries, World Resource Institute, December 2013, http://www.wri.org/blog/2013/12/world%E2%80%99s-36-most-water-stressed-countries.
[4] L. Henthorne, The Current State of Desalination (2011).  International Desalination Association.  Source: http://idadesal.org/desalination-101/desalination-overview/.
[5] L. F. Greenlee, D. F. Lawler, B. D. Freeman, B. Marrot, P. Moulin, Water Res. 43 (2009) 2317-2348.
 
Autores: Junkal Landaburu, Raquel García y Serena Molina. Instituto IMDEA Agua
 
 

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Fuente www.madrimasd.org


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