Usan membranas para disminuir impacto energético al purificar aguas residuales
Por Armando Bonilla
México, DF. 19 de octubre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Luego de identificar su potencial como alternativa limpia a los procesos de tratamiento de aguas residuales actuales, la doctora Juliette Alexandra Lambert, investigadora en el área ambiental del Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (Ciatec), se dio a la tarea de desarrollar dos prototipos de destilador de agua por membranas.
Prototipo de destilador por membrana por arrastre de gas.
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la científica precisó que se trata de una línea de investigación nueva que arrancó hace un año gracias al Fondo de Apoyo a Jóvenes Investigadores del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato (Concyteg). "El proyecto básicamente consistió en el diseño, caracterización y construcción de dos prototipos de destiladores por membranas".
Añadió que estos dispositivos operan con base en el proceso de destilación convencional, es decir, se extrae agua en fase vapor, pero a diferencia de los demás procesos de destilación, el método para separar la fase líquida de la fase gaseosa es con base en una membrana.
"Se trata de una membrana microporosa hidrofóbica que separa un circuito de alimentación caliente y un circuito de permeado frío. Ello permite que se pueda trabajar con presiones de vapor por debajo de las utilizadas para otros procesos de destilación".
Beneficios del nuevo proceso vs. los convencionales
Trabajar con presiones por debajo de las convencionales, explicó, implica trabajar con temperaturas más bajas que las clásicas, lo cual a su vez se traduce en costos energéticos mucho menores. Como el proceso se basa en una diferencia de temperatura entre los dos circuitos y no una diferencia de presión, no requiere tampoco de sistemas de presurización.
"A diferencia de los procesos como la ósmosis inversa, que actualmente es un proceso líder en la producción de agua purificada y que implica grandes consumos de energía por los sistemas de bombeo, el proceso por membranas resultaría mucho más económico en el consumo energético".
En ese contexto, dijo, ante la crisis de energía y del costo en aumento de la energía eléctrica, sobre todo obtenida a través de recursos fósiles en centrales termoeléctricas, la destilación por membranas ofrece un potencial enorme en cuanto a beneficios se refiere.
La investigadora detalló que al tratarse de una línea de investigación nueva, el trabajo realizado también está orientado a sentar las bases para trabajos de investigación futuros.
Dos prototipos, diferencias técnicas, un mismo objetivo
Como consecuencia de esos objetivos, se logró la construcción de dos prototipos, en los cuales cambia la configuración del proceso. "Uno cuenta con una configuración de contacto directo; mientras que en el segundo el proceso trabaja con una configuración de arrastre por gas", señaló la investigadora.
¿Cómo funcionan?
En cuanto a las diferencias en el funcionamiento entre ambos prototipos, la investigadora del Ciatec —que pertenece al Sistema de Centros Públicos del Conacyt— y también 
Prototipo de destilador por membrana en contacto directo.miembro de la Sociedad Mexicana de Ciencia y Tecnología de Membranas, señaló que en el caso de la ciencia de membranas siempre se emplea una membrana que divide dos circuitos.
"En toda configuración existente, la membrana está en contacto directo con la fase de alimentación, en este caso una solución acuosa caliente (entre 50 y 80 grados centígrados); sin embargo, las condiciones al otro lado de la membrana pueden cambiar".
Al respecto, dijo que “en el primer caso, al otro lado de la membrana puede estar en contacto un circuito líquido —primer prototipo— del producto; mientras que en el segundo caso puede ser un flujo gaseoso que vaya arrastrando el vapor que va circulando a través de la membrana —segundo prototipo—, se trata de un sistema dinámico”.
Al referir los retos más significativos al llevar a cabo la construcción de los prototipos, la investigadora mencionó que una de las dificultades más grandes radica en la ausencia de membranas específicas para este tipo de aplicaciones.
"Actualmente no existen membranas diseñadas para esta aplicación y ante ello los prototipos se desarrollaron con membranas comerciales con características similares a las requeridas (…) Por lo general usamos membranas de ultrafiltración o microfiltración que no están pensadas para ese proceso, por lo tanto hay características que sí favorecen el proceso y algunas que no".
Otras potenciales y más complejas aplicaciones
A pregunta expresa en torno a otras potenciales aplicaciones del proceso y la tecnología que están desarrollando, la investigadora mencionó que son muchas y muy diversas; sin embargo, se decidió iniciar la investigación con el destilado del agua al ser un problema común de urgente solución y porque también resulta más sencillo considerando que se trata de una línea de investigación incipiente.
"La primera aplicación y la más sencilla es precisamente la producción de agua purificada, saludable y de consumo; pero al tener como base la alimentación parcial de un líquido que pueda generar un vapor, también se puede usar para la separación de mezclas azeotrópicas como agua-alcohol o agua con algún otro solvente. Sus estudios de aplicación se encuentran en pañales, apenas se comienzan a utilizar ese tipo de procesos, pero también se ha aplicado para extraer el agua de algunos fluidos como jugos y cerveza, solo por mencionar algunos", explicó.
Finalmente, Juliette Alexandra Lambert dijo que para avanzar en el desarrollo de esta línea de investigación, que es un proyecto transdisciplinario, se requiere de la conformación de redes de colaboración y se necesita contar con esquemas de fondos específicos para desarrollo tecnológico con tiempos de ejecución similar a los proyectos de investigación básica.
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