Estudio propone reacomodo para hacer más eficiente la desalinización de agua
6 enero, 2021
Aunque nuestro planeta está cubierto en gran parte por agua apenas el 2.5% es dulce, de acuerdo al portal agua.org.mx. Durante décadas se han utilizado las membranas de poliamida para desalinizar agua y volverla accesible para consumo humano. Existen varias propiedades en estas membranas que influyen en su capacidad para tratar el agua; sin embargo, no se tiene claro qué es lo más importante en el proceso. Un estudio publicado recientemente por la revista Science realizó un mapeo tridimensional para buscar formas de hacer más eficiente este proceso.
¿Cómo obtener mejores resultados al desalinizar agua?
Las membranas de poliamida son delgadas y tienen una variabilidad interna que las vuelve útiles para la desalinización del agua. No se tiene claro cuál de sus características es más efectiva para el proceso de separar el agua de la sal. Tyler E. Culp, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Estatal de Pensilvania y su equipo de colaboradores, propusieron un mapeo en tres dimensiones para modelar y medir el efecto de las variaciones en nanoescala sobre la membrana de poliamida.
Para el estudio se realizó una tomografía de electrones a nanoescala. De esta forma se obtuvo tanto un análisis químico como un mapa en tres dimensiones de la membrana. Lo anterior dio como resultado un modelo de filtrado más eficiente para la desalinización de agua.
La investigación arrojó como resultado una propuesta para que las membranas sean entre 30 y 40% más eficientes al desalinizar agua. La clave está en controlar la densidad a nanoescala de las membranas; esta variable es mucho más significativa que la delgadez de la membrana. Como solución para mejorar los resultados se propone a la ósmosis inversa.
La ósmosis inversa es un proceso de filtrado del agua que depende de la presión en la membrana. En ella los minerales quedan atrapados y son removidos del líquido. “La ósmosis inversa en membranas se usa ampliamente para limpiar agua, pero hay mucho que todavía no sabemos sobre ella”, comenta Manish Kumar, del Departamento de Ingeniería Civil, Arquitectural y Ambiental de la Universidad de Texas en Austin, quien participó en el estudio.
Un aspecto importante que encontraron los investigadores fueron las “zonas muertas” en la membrana. Originalmente se creyó que una membrana delgada permitiría el paso de más agua; sin embargo, las “zonas muertas” resultaron más importantes en el proceso de desalinización. Con una distribución y densidad adecuadas es posible filtrar más agua usando menos energía, al menos eso concluye esta investigación.
“Puedes reconocer algunos lugares más o menos densos en un filtro de café a simple vista”, explica el Ingeniero Químico Enrique D. Gomez, de la Universidad Estatal de Pensilvania, quien participó en el estudio. “En membranas de filtración eso también se ve, pero no está en la nanoescala, y cómo controlas la distribución de masa es realmente importante para el rendimiento de la filtración de agua”, agrega.
Existen distintos métodos para desalinizar el agua de mar. El uso de membranas es uno de los más eficientes y conocer los detalles sobre la forma en que ocurre ayudará a optimizar sus resultados. El estudio publicado por Science muestra un mapeo con una resolución menor a la mitad de una hebra de ADN para comprender mejor un método que ya funciona y puede dar mejores resultados.
“La administración del agua dulce se convertirá en un reto alrededor del mundo”, afirma Enrique Gomez. “Escasez, sequías —con el incremento severo de los patrones climáticos, se espera que estos problemas se hagan cada vez más importantes”, agrega. Si se logran procesos más eficientes para desalinizar el agua será más probable resistir a estos conflictos; las membranas de poliamida son una de entre varias opciones para hacerlo posible.