ÓSMOSIS INVERSA

Introducción

La demanda de agua dulce se incrementa cada día más debido al continuo crecimiento de la población mundial, y si a esto le sumamos el creciente consumo por parte de las industrias, podemos decir que el tratamiento de aguas y efluentes se ha convertido en algo fundamental para el desarrollo sustentable de nuestra sociedad. Según la ubicación y recursos económicos de los distintos países, estos adoptan distintas técnicas de tratamientos de efluentes y aguas. Por ejemplo, en países donde la energía es barata, se opta por tratamientos como la evaporación de aguas salobres, en otros países ricos en aguas subterráneas se opta por el tratamiento de intercambio iónico. Con el desarrollo de la tecnología actual, se han creado nuevas alternativas para el tratamiento de aguas y efluentes, una de ellas es la ósmosis inversa, la cual a tenido un desarrollo masivo en el campo de la desalación de aguas salobres, sobre todo en el campo industrial, reemplazando o complementando a los métodos anteriores, ya que es un método no excluyente de los otros. Y en algunos países se ha transformado en la única opción factible.

Las principales aplicaciones de la osmosis inversa son:

  • Desalinización: mediante este procedimiento es posible obtener agua desalinizada partiendo de una fuente de agua salobre.
  •  Ablandamiento: las aguas duras contienen iones de calcio y magnesio que pueden precipitar combinados con iones como carbonatos, sulfatos o hidróxidos estos precipitados se van acumulando (obstruyendo) las tuberías de distribución, calderas, etc. Por otro lado también funcionan como un aislante térmico bajando notablemente el rendimiento con el consecuente aumento en los costos. Con la ósmosis inversa se consigue eliminar estos precipitados.
  • Reducción del contenido de nitratos y nitritos: las aguas subterráneas suelen incorporar altas concentraciones de nitratos, superiores a las admitidas por la reglamentación técnico-sanitaria. Con las membranas de ósmosis inversa con un alto porcentaje de rechazo del ión nitrito permite obtener agua con un bajo contenido en dichos iones.
  • Eliminación del color y de los precursores de trihalometanos: el color procedente de la descomposición de la materia orgánica natural disuelta por las aguas. El color, además de no admitirse en el agua potable por motivos estéticos, es un precursor de los trihalometanos (THM).

La ósmosis inversa puede aplicarse en un campo muy vasto y entre sus diversos usos podemos mencionar:

  • Abastecimiento de aguas para usos industriales y consumo de poblaciones.
  • Tratamiento de efluentes municipales e industriales para el control de la contaminación y/o recuperación de compuestos valiosos reutilizables.
  • En la industria de la alimentación, para la concentración de alimentos (jugo de frutas, tomate, leche, etc.).
  • En la industria farmacéutica, para la separación de proteínas, eliminación de virus, etc.

 

Principio de la Ósmosis Inversa

Para comprender como es el mecanismo de la ósmosis inversa, primero debemos analizar el proceso de Ósmosis. Éste es el fenómeno natural por el cual se proveen de agua las células vegetales y animales para mantener la vida. El principio de la ósmosis dice que un solvente pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra más concentrada, a través de una membrana semi-permeable. Entre ambas soluciones existe una diferencia de energía, originada en la diferencia de concentraciones. El solvente pasará en el sentido indicado hasta alcanzar el equilibrio.

osmosis inversa dibujo

Si se agrega a la solución más concentrada, energía en forma de presión, el flujo de solvente se detendrá cuando la presión aplicada sea igual a la presión Osmótica Aparente entre las 2 soluciones. Esta presión Osmótica Aparente es una medida de la diferencia de energía potencial entre ambas soluciones. Si se aplica una presión mayor a la solución más concentrada, el solvente comenzará a fluir en el sentido inverso. Se trata de la Ósmosis Inversa. El flujo de solvente es una función de la presión aplicada, de la presión osmótica aparente y del área de la membrana presurizada.

osmosis inversa dibujo 2

Con lo cual, la ósmosis inversa nos permitiría separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semi-permeable.

Los componentes básicos de una instalación típica de ósmosis inversa consisten en un tubo de presión conteniendo la membrana, aunque normalmente se utilizan varios de estos tubos, ordenados en serie o paralelo. Una bomba suministra en forma continua el fluido a tratar a los tubos de presión, y, además, es la encargada en la práctica de suministrar la presión necesaria para producir el proceso. Una válvula reguladora en la corriente de concentrado, es la encargada de controlar la misma dentro de los elementos (se denominan así a las membranas convenientemente dispuestas).

Hoy en día, hay 3 configuraciones posibles de la membrana: el elemento tubular, el elemento espiral y el elemento de fibras huecas. Más del 60% de los sistemas instalados en el mundo trabajan con elementos en espiral debido a 2 ventajas apreciables:

  • Buena relación área de membrana/volumen del elemento.
  • Diseño que le permite ser usado sin dificultades de operación en la mayoría de las aplicaciones, ya que admite un fluido con una turbiedad más de 3 veces mayor que los elementos de fibra hueca.

En la actualidad estos elementos se fabrican con membranas de acetato de celulosa o poliamidas y con distinto grados de rechazo y producción.

Ventajas de la ósmosis inversa

Hay razones para justificar esta creciente supremacía, ya que la ósmosis inversa reúne características de excepción, como:

  • Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%).
  • Remueve los materiales suspendidos y microorganismos.
  • Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en forma continua.
  • Es una tecnología extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado.
  • El proceso se realiza sin cambio de fase, con el consiguiente ahorro de energía.
  • Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una versatilidad excepcional en cuanto al tamaño de las plantas: desde 1 m3/día, a 1.000.000 m3/día.

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