Las nuevas tecnologías en membranas están transformando el tratamiento del agua y abriendo camino a aplicaciones emergentes en la transición energética. Las membranas y los filtros siempre han sido esenciales para la purificación, la desalinización y el tratamiento del agua, no obstante, los avances actuales en el campo de las membranas y la filtración juegan un papel esencial en la transición hacia energías limpias y en aplicaciones sostenibles, al igual que optimizan estos procesos tradicionales de tratamiento de aguas. Por ejemplo, los sistemas tradicionales de separación por gravedad, están siendo reemplazados poco a poco por membranas de ultrafiltración.
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| Membranas para sistemas de tratamiento de aguas. Imagen de waterstandard |
En este artículo te mostraremos como estas innovadoras tecnologías están moldeando el futuro del tratamiento de aguas y como están impactando a muchas aplicaciones industriales orientadas al tratamiento de aguas residuales y para el consumo humano.
- ✔Tecnologías innovadoras de membranas en el tratamiento de aguas
- ✔Optimización de membranas para tratamiento de aguas
Tecnologías innovadoras de membranas en el tratamiento de aguas
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| Sistema de tratamiento de aguas basado en membranas. Imagen de fcfwater |
Las membranas son fundamentales en los sistemas de tratamiento de aguas y aguas residuales en una variedad de sectores y aplicaciones industriales, especialmente, en las plantas químicas. Los sistemas de ósmosis inversa (RO) producen agua desmineralizada, los sistemas de electrodesionización continua (CEDI) pulen el agua de RO para su uso en calderas, y las membranas de ultrafiltración (UF) y otras tecnologías de filtración similares, eliminan los sólidos suspendidos del agua con gran eficiencia.
Otra aplicación industrial de gran relevancia actualmente, es el uso de membranas UF en birreactores de membrana (MBR), permitiendo tratamientos de agua mucho más eficientes y rápidos, de este modo, los ingenieros pueden incluso extrapolar esta tecnología en la recuperación de efluentes, permitiendo acceso continua al agua potable o para reutilizar aguas a nivel industrial.
Uno de los desafíos más grande que tienen los ingenieros químicos en plantas industriales es mantener una eficiencia energética sobresaliente en los procesos industriales a su cargo. En las plantas químicas y petroquímicas, por ejemplo, se ve reflejado en una disminución y reutilización del vertido de líquidos mediante la descarga mínima (MLD), la cual, se basa en el uso de membranas, permitiendo al ingeniero recuperar hasta el 95% del agua, logrando reducir costos y minimizar el uso de energía durante el proceso.
Estas tecnologías avanzadas y muchas otras, están revolucionando el tratamiento de aguas y permitiendo una mayor sostenibilidad y eficiencia operativa.
Optimización de membranas para tratamiento de aguas
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| Sistema de ósmosis inversa para tratamiento de aguas. Imagen de iserewa |
Las aplicaciones emergentes en el uso de tecnologías innovadoras de membranas están en constante evolución, es por ello, que el desarrollo de nuevas membranas para el tratamiento de agua es inevitable. La investigación y desarrollo (I+D) y la infraestructura deben avanzar para satisfacer las necesidades de los mercados emergentes basados en la sostenibilidad.
La innovación en membranas para diversas aplicaciones energéticas, como la extracción de litio para baterías de vehículos eléctricos y el procesamiento de biocombustibles, son fundamentales en el desarrollo de la industria moderna. Las tecnologías de ósmosis inversa de alta concentración de salmuera a escala industrial, por ejemplo, permiten alcanzar concentraciones de sal de 200 a 250 g/L, mejorando la recuperación de litio y otras aplicaciones nuevas, ofreciendo horizontes amplios al uso de las nuevas tecnologías en membranas.
Entre las aplicaciones emergentes más destacables, se encuentran las baterías de flujo redox, que gestionan la energía de fuentes renovables, como la solar y la eólica. Las membranas Nafion son clave en estas baterías, permitiendo el transporte selectivo de iones durante los ciclos de carga y descarga. Además, los materiales de intercambio iónico Nafion se utilizan en celdas de combustible, almacenamiento de energía y electrolizadores de agua, debido a su durabilidad y conductividad eléctrica, permitiendo un amplio abanico de posibilidades en diferentes industrias.
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| Membrana de ultrafiltración de tecnología innovadora. Imagen de thembrsite |
También, podemos destacar que estas membranas de intercambio de protones Nafion (PEM), como también se les conocen, son fundamentales para la producción de hidrógeno limpio. En los electrolizadores de agua, estas membranas permiten generar hidrógeno sin emisiones cuando se utiliza energía renovable. En las pilas de combustible, convierten el hidrógeno en energía, haciendo viable el transporte impulsado por hidrógeno y proporcionando energía de reserva para diversas industrias.
Unas de las membranas comerciales modernas más interesantes son las membranas de nanofiltración FilmTec LiNE-XD de DuPont, las cuales ofrecen elementos para la recuperación de litio de fuentes, como salmueras geotérmicas y lagos salados, optimizando la pureza del litio con menor consumo de energía. Además, las membranas avanzadas están haciendo que la producción de hidrógeno verde y azul sea más rentable. Las membranas de ósmosis inversa y otras tecnologías de filtración permiten el tratamiento de agua necesario para estos procesos, asegurando una producción eficiente y sostenible de hidrógeno.
Evonik Industries también ha desarrollado las membranas avanzadas Puramem para la producción de hidrógeno verde y la mejora del biogás. Estas membranas están basadas en la nanofiltración con solventes orgánicos, contribuyendo a la producción de biodiesel y otras aplicaciones sostenibles.
Podemos concluir, que la innovación en tecnologías de membranas está revolucionando el tratamiento de agua y la producción de energía sostenible. Estas soluciones avanzadas no solo mejoran la eficiencia operativa, sino que también apoyan la transición hacia un futuro más resiliente y ecológico. Es por ello, que deben ser tomadas en cuenta en los nuevos desarrollos industriales basados en la explotación de recursos y reutilización de materiales desechados por la industria.
¿Cómo las tecnologías innovadoras en membranas moldean el futuro del tratamiento de aguas? by Ing. Bulmaro Noguera is licensed under CC BY-NC-ND 4.0
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