Uno de los principales puntos clave para la supervivencia y desarrollo de las civilizaciones, sin duda, ha sido y seguirá siendo el acceso al agua potable. Por ello, muchas de las ciudades más importantes se encuentran situadas junto a ríos, donde el acceso al agua potable está asegurado. Sin embargo, en caso de vivir en zonas donde no hay ríos cerca, hace que la ingeniería cobre un papel importante, ya que necesita buscar métodos como, desalinizar el agua del mar, obtener agua potable del aire, u otros métodos alternativos.

En ATRIA tenemos experiencia en este tipo de proyectos gracias a nuestra a área de Economía Circular. Un proyecto muy interesante en el que hemos trabajo es el estudio de  la viabilidad técnica de un sistema de tratamiento de aguas solar.

La tecnología para obtener agua potable procedente del agua de mar, es bien conocida y se lleva usando desde hace décadas. Sin embargo, debido a diversos motivos, entre los que destacan sus costes de operación, nunca ha llegado a ser un proceso totalmente explotado. El nuevo material que os presentamos hoy, viene para hacer que esto cambie y a reducir de manera significativa los costes de este tipo de plantas.

¿Qué es la desalinización?

La desalinización es el proceso por el cuál se extrae la sal y otros compuestos que contiene el agua de mar para hacerla apta para el consumo humano. Esto es muy importante, ya que, pese a que gran parte de la superficie del planeta está cubierta de agua, sólo un pequeño porcentaje de esta es agua dulce, y de esta, una cantidad aún menor es agua potable.

Por lo tanto, el poder transformar el agua salada, que es la que más abunda en el planeta, en agua potable, es una de las herramientas más importantes para poder abastecer a toda la población y evitar la escasez de agua.

Tipos de desalinización

Existen diversos métodos para desalinizar el agua, y cada uno tiene distintas características. A continuación, os explicamos los más importantes:

  • Osmosis inversa

    Es el sistema de desalinización más extendido y uno de los más rentables. Aproximadamente el 60% de las desalinizadoras del mundo usan este tipo de tecnología. Para desalinizar el agua, se usa una membrana semipermeable, por la que se hace pasar el agua ejerciendo una presión que supera a la presión osmótica. Esto hace que sólo sea capaz de atravesar la membrana el flujo de agua, dejando las sales, iones y moléculas grandes en el otro lado.

  • Destilación

    Es uno de los procesos más sencillos, ya que sólo hay que evaporar el agua y volverla a condensar. Sin embargo, para hacer esto con volúmenes de agua importantes, requiere o grandes tiempos para que el agua se evapore por si sola, o grandes cantidades de energía para calentar toda el agua. A nivel industrial, se puede llevar a cabo en instalaciones de destilación donde la temperatura y presión del vapor va descendiendo poco a poco en diversas etapas, reaprovechandodel calor de condensación para volver a destilar el agua.

  • Congelación

    Este es un método similar al de destilación, pero con el cambio de fase en sentido contrario, ya que se basa en bajar la temperatura del agua hasta congelarla para desalinizarla. Para ello se pulveriza el agua de mar dentro de una cámara frigorífica que se encuentra a baja presión, provocando que se formen cristales de hielo puro que pueden ser recogidos y convertidos en agua líquida potable al calentarlos.

  • Formación de hidratos

    Es uno de los procesos de desalinización más complejos desde el punto de vista tecnológico, y por ello, uno de los menos extendidos. Se basa en añadir hidrocarburos al agua de mar para poder formar cristales de hidratos Estos cristales se pueden separar con facilidad del medio líquido, dejando por tanto el agua desalinizada.

  • Evaporación relámpago

    Es un método similar al de destilación donde la desalinización se consigue haciendo pasar el agua a fase vapor y después, se condensa de nuevo para que vuelva a su fase líquida. La diferencia de este método es que se introduce el agua en forma de gotas finas en una cámara a una presión menor de la presión de saturación del agua. Esto provoca que parte de las gotas pasen a fase vapor al instante. El agua que no ha pasado a fase vapor, se dirige sucesivamente a cámaras con presiones aún más bajas, donde se va obteniendo más vapor de cada una de ellas. Una vez se tiene el agua en fase vapor, se condensa de igual forma que en la destilación.

  • Electrodiálisis

    Es un proceso electroquímico de desalinización, que se basa en el paso de una corriente eléctrica a través del agua salada. Los iones correspondientes a la sal (Na+ y Cl-), se ven forzados a migrar hacia su polo opuesto, yendo los iones positivos al polo negativo (cátodo), y los iones negativos al polo positivo (ánodo). Entre los dos electrodos se colocan dos membranas semipermeables, que dejan pasar sólo uno de los dos tipos de iones, separándolos de la masa de agua principal y por tanto desalinizándola.

Ventajas de la nueva membrana de desalinización

Como hemos comentado, el método de desalinización por osmosis inversa es el más frecuente y más extendido, por lo que los científicos están centrados en conseguir mejorar su eficiencia y reducir sus costes operacionales. Es justo en este punto, donde investigadores coreanos han hecho su gran avance, consiguiendo desarrollar una membrana semipermeable, fundamental para el proceso, cuya vida útil se alarga hasta 15 veces más que las membranas actuales.

Las membranas comerciales de hoy en día, pese a su buen funcionamiento, solo tienen una vida útil de 50 horas, tras las cuales empiezan a dejar pasar los iones y moléculas grandes. Si no se retiran las membranas en este tiempo, se acaba contaminando el flujo de agua desalinizada, por lo que es muy importante cambiarlas con regularidad cada 2 días.

Sin embargo, las nuevas membranas, fabricadas mediante electrospinning coaxial, en vez de con la técnica habitual de electrospinning, consiguen que se pueda mezclar un polímero de PVDF-HFP y un aerogel de sílice, obteniendo como resultado una membrana con una superficie superhidrofóbica y permeable al vapor de agua.

Los ensayos realizados con esta nueva membrana, han demostrado que conserva una eficacia del 99,99% durante 30 días seguidos. Este resultado es muy positivo, y significa que estas nuevas membranas duran 15 veces más que las actuales, y por lo tanto se han de cambiar con mucha menos regularidad, ahorrando costes tanto en las propias membranas, como en el mantenimiento necesario para cambiarlas.

Si bien es cierto que los costes de las instalaciones de desalinización son elevados y no se reducen solo a lo elementos fundamentales del proceso, cabe destacar que este nuevo tipo de membranas supone un avance significativo hacia la optimización del proceso y la obtención de agua potable proveniente del agua de mar de manera más económica.

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