01 Feb 2021

Una desalinización más eficiente gracias a la nanotecnología

Un grupo de científicos ha descubierto que las membranas de desalinización son más eficientes si tienen una estructura homogénea a nanoescala.

La reutilización de las aguas residuales es una de las diversas técnicas a nuestra disposición para adaptarnos a la escasez de recursos hídricos, como también lo es la desalinización del agua marítima. Si en el primero de los casos se intenta que el agua que hemos desechado vuelva a ser apta para el consumo, en el segundo supuesto se transforma el agua oceánica en otra con más salidas.

En este último caso, las infraestructuras hídricas más innovadoras hacen uso de membranas de poliamida para liberar de sal al agua del mar a través de un proceso teóricamente sencillo de ósmosis inversa, pero complejo debido a la extrema delgadez y variabilidad interna de las membranas.

Ahora, gracias a un grupo de expertos de distintas entidades educativas de los Estados Unidos de América, el proceso se ha podido perfeccionar en parte con ayuda de los avances en investigación a nanoescala, que les ha permitido crear estructuras ultradelgadas uniformes que son mucho más eficientes.

“Las membranas de ósmosis inversa se utilizan ampliamente para limpiar el agua, pero todavía hay mucho que no sabemos sobre ellas“, explica Manish Kumar, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil, Arquitectónica y Ambiental de UT Austin, quien codirigió la investigación.

“No podríamos decir realmente cómo se mueve el agua a través de ellos, por lo que todas las mejoras de los últimos 40 años se han realizado esencialmente en la oscuridad”, añade el autor que, por otro lado, afirma que estos años atrás se pensó que, a medida que crecía el grosor de la membrana, menos agua se podía limpiar.

Con este estudio demuestran que el grosor no importa tanto como evitar regiones de nanoescala altamente densas o “zonas muertas”. En cierto sentido, una densidad más consistente en toda la membrana es más importante que el grosor para maximizar la producción de agua, según Enrique Gómez, profesor de Ingeniería Química y Ciencia e Ingeniería de Materiales en Penn State, quien dirigió la investigación.

De hecho, esa compensación podría aumentar la eficiencia de la membrana entre un 30% y un 40%, según los investigadores, lo que resultaría en más agua filtrada con menos energía y, en definitiva, un posible ahorro en los costes para los procesos de desalinización actuales.

“La gestión del agua dulce se está convirtiendo en un desafío crucial en todo el mundo“, explica Enrique Gómez. “Escasez, sequía… con el aumento de los patrones climáticos severos se espera que este problema se vuelva aún más significativo. Es de vital importancia tener agua limpia disponible, especialmente en áreas de bajos recursos”.

El equipo se encuentra en estos momentos estudiando la estructura de las membranas, así como las reacciones químicas involucradas en el proceso de desalación. También están examinando cómo desarrollar las mejores membranas para materiales específicos, como membranas sostenibles, pero resistentes, que pueden prevenir la formación de crecimiento bacteriano.

“Continuamos impulsando nuestras técnicas con más materiales de alto rendimiento con el objetivo de dilucidar los factores cruciales de la filtración eficiente”, concluye Gómez.

Encontrarán los detalles de la investigación en el numero de Enero de la revista Science.

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