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Fundamentos de la ósmosis inversa

La técnica de la ósmosis inversa ha evolucionado ámpliamente en las últimas décadas y ha pasado de ser una tecnología emergente a ser un proceso consolidado, eficiente y competitivo. No obstante, ¿en qué consiste exactamente la ósmosis inversa? Para contestar a esta cuestión, primero analizaremos en qué consiste el proceso de ósmosis.

La ósmosis es una operación de equilibrio en la que moléculas de un solvente son capaces de atravesar una membrana permeable para diluir una solución más concentrada. Si se dispone de un equipo como el de la figura (a) en el que dos soluciones de diferente concentración de sal y que se encuentran a presión atmosférica están separadas por una barrera física, en el momento en que se retira la barrera que las separa, se produce una difusión de forma natural y se igualan las concentraciones de ambas soluciones, momento en el que se llega al equilibrio. Al principio, habrá un flujo que será mayoritario e irá de la solución más diluida a la más concentrada, pero a medida que las concentraciones se vayan igualando, los flujos también se irán emparejando y el flujo neto será cero.

En la figura (b) se dispone del mismo montaje experimental, pero ahora las dos soluciones están separadas por una membrana semipermeable, la cual deja pasar a través suyo el solvente pero no los iones ni moléculas de mayor tamaño. En este caso se vuelve a producir el fenómeno de la ósmosis, el solvente de la solución más diluida atraviesa la membrana hacia la solución más concentrada. En cambio, los iones de la solución más concentrada, al no poder atravesar la membrana, quedan confinados. Como resultado de esta transferencia de solvente de un lado al otro de la membrana, en la parte superior de los tanques se observa como el nivel de ambas soluciones ha variado. Mientras que el nivel de la solución más diluida ha disminuido, el nivel de la solución más concentrada ha aumentado. Una vez el flujo se ha parado – figura (c) – y el nivel de los dos tanques ya no varía más en relación al tiempo, el sistema ha llegado al equilibrio. La diferencia de niveles de líquido entre los dos tanques genera una presión hidrostática que equivale exactamente a la presión osmótica. De hecho, la presión osmótica se define como la presión hidrostática necesaria para detener el flujo de solvente a través de una membrana semipermeable que separa dos soluciones de diferente concentración.

Si cuando el solvente está fluyendo de la solución más diluida a la solución más concentrada,  con el objetivo de igualar las dos concentraciones, se ejerce una ligera presión en la solución de mayor concentración, el flujo a través de la membrana disminuye.

Si se aumenta paulatinamente la presión ejercida, se llega a un punto en el que el flujo a través de la membrana es cero, es decir, el solvente deja de atravesar la membrana. La presión que se está ejerciendo en ese momento es igual a la presión osmótica. Y si se incrementa la presión ejercida, el flujo se invierte y el solvente atraviesa la membrana en la dirección contraria, es decir, pasa del lado de la solución más concentrada al lado donde se encuentra la solución más diluida. Este proceso recibe el nombre de ósmosis inversa.

Así pues, la ósmosis inversa consiste en separar el solvente de una solución concentrada, que pasa a través de una membrana semipermeable, mediante la aplicación de una presión, la cual deberá ser, como mínimo, superior a la presión osmótica. Cuanto mayor sea la presión aplicada, mayor será el flujo de permeado a través de la membrana.

Este proceso es especialmente atractivo por la elevada selectividad de las membranas, las cuales permiten el paso del solvente, pero apenas pueden pasar los iones y moléculas de pequeño tamaño disueltas en la solución. Esto hace que esta técnica sea especialmente interesante para una gran variedad de aplicaciones, como la desalación del agua de mar, el tratamiento de efluentes líquidos, la purificación del agua para la industria alimentaria, farmacéutica, etc.

La ósmosis y la ósmosis inversa son dos fenómenos que se producen de forma natural en el interior de los seres vivos. Por ejemplo, mediante la ósmosis las células de nuestro organismo, que están envueltas por una membrana semipermeable, permiten el paso de nutrientes dentro y fuera de la célula, favoreciendo así tanto la incorporación de nutrientes necesarios para el metabolismo celular, como la expulsión de los deshechos del metabolismo celular.

diágrama ósmosis inversa

Optimización del uso del agua en la industria papelera: tratamiento de aguas y reutilización de aguas residuales

Las industrias papeleras siempre han sido consideradas como grandes consumidoras de recursos naturales, especialmente agua, ya que es un elemento imprescindible en diferentes momentos del proceso de producción.

En los últimos años numerosas empresas de este sector se han esforzado en reducir el consumo y han invertido en sistemas que permiten la reutilización de agua dentro de las fábricas. A pesar de ello, la cantidad de agua que se continúa consumiendo en este sector es importante.

Otro aspecto a considerar es que, contrariamente a lo que sucede en otras industrias, la producción de pasta y papel precisa de agua de buena calidad para conseguir un buen producto, y dependiendo de donde este situada la fabrica puede darse el caso de que sea necesario consumir agua disponible en las redes de abastecimiento de poblaciones.

Para subsanar este problema, la principal apuesta de la industria del papel ha ido encaminada a la reutilización de agua dentro de las fábricas.

Dado que la producción de pasta y papel requiere de agua en numerosas etapas del proceso productivo, incorporar tecnologías de tratamiento de aguas residuales en la cadena de producción hace posible que una misma corriente de agua pueda ser reutilizada en la misma etapa del proceso, o que pueda ser enviada y aprovechada en otra etapa.

De esta forma, aquella agua que ha visto mermada su calidad (básicamente debido a una mayor concentración de materia orgánica y sólidos en suspensión) puede ser tratada mediante tecnologías de filtración, coagulación-floculación, membranas, o evaporación y continuar formando parte del proceso productivo, sin necesidad de recurrir continuamente a recursos externos.

La elección de la mejor tecnología para obtener agua de calidad dependerá de la composición del agua de aporte que ha de ser transformada, ya que a veces puede ser suficiente con un tratamiento biológico y en otras ocasiones es necesario un tratamiento más exhaustivo.

Lo mismo sucede cuando hablamos de su reutilización, ya que la composición del efluente determinara que sistema es el más apropiado para reciclarla y que pueda ser utilizada en el mismo proceso o enviada a otro diferente.

Desde hace aproximadamente una década también se han experimentado grandes progresos en la utilización de aguas provenientes de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas (EDARs), que son sometidas a un tratamiento para aumentar calidad y poder ser incorporadas al proceso productivo. De esta forma se evita consumir agua potable destinada a la población.

A continuación os dejamos un interesantísimo link a un documento elaborado por Julio Salomé y Ainhoa Goikoetxea en el que se profundiza sobre el uso del agua en la industria del papel y en como hacer el mejor uso posible.

Gestión y control del agua en la industria papelera.

Iniciativa solidaria de Condorchem Envitech para promover valores medioambientales

mas-amigoEsta semana hemos querido hacer una pequeña pausa en nuestros habituales contenidos técnicos relacionados con el tratamiento de aguas, efluentes y emisiones, para hacernos eco de una iniciativa solidaria que hemos llevado a cabo desde Condorchem Envitech.

En el año 2009 acordamos colaborar con una iniciativa llevada a cabo por la Fundación Ecoterra, que consistía en la reconstrucción de una masía en ruinas situada en un entorno natural, hasta convertirla en una casa ecológica a la que pudieran acudir diariamente grupos de jovenes para aprender como funciona una casa de estas características. Estas visitas, de caracter lúdico, suponen una oportunidad ideal para formar y sensibilizar a las más jovenes respecto a la importancia de respetar el medioambiente.

Podéis consultar los detalles de nuestra colaboración, que consistió en todo lo relacionado con el uso y reaprovechamiento del agua, en el siguiente enlace: http://www.ecoterra.org/es/actividades/recuperacion-del-entorno-natural/gestion-eficiente-del-agua-en-el-centro-de-recursos

Desde Condorchem Envitech consideramos que es parte de nuestro trabajo, como profesionales del sector del medio ambiente, participar en la medida de lo posible en la divulgación y concienciación social del respeto hacia nuestro entorno natural y en la preservación de la calidad de vida en nuestro planeta.

La electrocoagulación, un tratamiento económico y eficaz para las aguas residuales

clip_image002La electrocoagulación es un metodo alternativo para la depuración de aguas residuales. Consiste en un proceso de desestabilización de los contaminantes del agua ya estén en suspensión, emulsionados o disueltos, mediante la acción de corriente eléctrica directa de bajo voltaje y por la acción de electrodos metálicos de sacrificio, normalmente aluminio/hierro. Se trata de un equipo compacto que opera en continuo, mediante un reactor de especial diseño donde se hallan las placas o electrodos metálicos para producir la electrocoagulación. En este proceso se genera una elevada carga de cationes que desestabilizan los contaminantes del agua residual, se forman hidróxidos complejos, estos tienen capacidad de adsorción produciendo agregados (flóculos) con los contaminantes. De otro lado, por la acción del gas formado se genera turbulencia y se empuja hacia la superficie los flóculos producidos.

Otro fenómeno beneficioso  del proceso de electrocoagulación es la oxidación química que permite oxidar los metales y contaminante a especies no tóxicas y degradar la DQO/DBO de forma sustancial.

Tras el proceso de electrocoagulación se obtiene un desecho en forma acuosa compuesto por especies químicas de hierro ligadas a arsénico. Este residuo debe de ser tratado, mediante otras técnicas convencionales, para separar la mayor parte de agua posible y obtener un subproducto con el menor volumen posible y fácil de gestionar.

La electrocoagulación es una operación sencilla que requiere de equipos relativamente simples, ya que los flocs formados por electrocoagulación contienen poca agua superficial, son ácido-resistentes y son más estables, por lo que pueden ser separados más fácilmente por filtración. Por otra parte, se trata de una tecnología de bajo coste y que necesita poca inversión en mantenimiento.

Además de ser una técnica para el tratamiento de aguas residuales, la electrocoagulación también resultar ser un proceso muy interesante para ser aplicado previamente a una ósmosis inversa, ya que facilita el proceso de desalinización del agua a tratar.

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