Las industrias buscan recuperar recursos del agua residual. En muchas corrientes hay litio, metales o sales con valor económico. El problema es cómo concentrarlas sin disparar el consumo de energía. La evaporación térmica funciona, pero resulta cara y poco eficiente. La ósmosis inversa, además, se detiene al alcanzar su límite de concentración.
En este contexto surge una alternativa prometedora. Se trata de la destilación osmótica por membranas, protagonista de este artículo. Un estudio reciente del Politecnico di Torino ha optimizado esta técnica. Se publicó en la revista científica npj Clean Water, del grupo Nature. A continuación explicamos cómo funciona, qué resultados logra y dónde se aplica
Qué es la destilación osmótica por membranas y cómo funciona
La destilación osmótica separa el agua en forma de vapor. Para ello usa una membrana microporosa e hidrófoba entre dos líquidos. A un lado circula la alimentación que se quiere concentrar. Al otro, una solución de arrastre muy concentrada actúa como imán del agua. Así, el vapor cruza la membrana mientras las sales quedan retenidas.
El motor del proceso es la presión de vapor. En este estudio, esa fuerza nace de la temperatura y la concentración a la vez. La alimentación se calienta, mientras la solución de arrastre se mantiene fría. Ese contraste aumenta el flujo de vapor a través de los poros. Además, la membrana hidrófoba frena líquido y sales, y evita la contaminación cruzada.
Temperatura y concentración impulsan el paso de vapor
La membrana y las condiciones ensayadas en el estudio
El estudio parte de una membrana de PTFE. Este material combina alta hidrofobicidad con buena resistencia química. La membrana mide 77 micras de espesor, con un poro de 0,17 micras. Su porosidad llega al 83%, un valor alto que favorece el flujo. Eso sí, con 21 centímetros cuadrados de área, sigue siendo escala de laboratorio.
Como arrastre se empleó cloruro de calcio concentrado. En concreto, se probaron soluciones de hasta cuatro molar. Frente a ellas, la alimentación contenía cloruro de litio o de sodio. Para interpretar los datos, los autores unieron ensayos y un modelo validado. Con esa combinación optimizaron temperatura y concentración para elevar el flujo.
Cloruro de calcio como solución de arrastre
Flujo de agua, selectividad y ahorro energético
Los resultados de flujo son notables. Con alimentación de litio, el estudio reporta hasta unos 30 kilos por metro cuadrado y hora. Con sodio isotónico, esa cifra sube incluso a 41 kilos por metro cuadrado y hora. En ambos casos, el flujo supera hasta en un 50% al de la dilución osmótica. Conviene recordar que son valores de las condiciones óptimas del estudio.
La selectividad de la membrana también destaca. De hecho, el paso inverso de soluto resultó despreciable en los ensayos. Gracias a ello, la corriente concentrada mantiene estable su calidad. En cuanto a energía, el ahorro osciló entre el 5% y el 95%. Ese margen depende de la temperatura y de la concentración del arrastre.
Paso inverso de soluto despreciable en los ensayos
Aplicaciones industriales y retos aún sin resolver
Las aplicaciones abarcan varias industrias. Su caso estrella es recuperar litio a partir de aguas residuales. Pero también encaja en el vertido cero de sectores como textil o metal. En alimentación, permite concentrar productos sensibles al calor, como zumos o extractos. El hilo común es concentrar sin recurrir a la evaporación a alta temperatura.
Aun así, quedan retos importantes por resolver. El principal es regenerar la solución de arrastre, que se diluye con el uso. A ello se suman el ensuciamiento, la incrustación y el mojado, poco estudiados. Los compuestos volátiles, por su parte, pueden contaminar el arrastre. Faltan, por último, evaluaciones económicas sólidas a mayor escala.
Regenerar el arrastre es el reto principal
Conclusión
La destilación osmótica se perfila como una vía útil. Permite concentrar corrientes y recuperar recursos a baja temperatura. Por ahora, sus flujos y su selectividad convencen sobre todo en laboratorio. El salto a escala real dependerá de regenerar el arrastre a un coste razonable. Mientras tanto, al ingeniero del agua le conviene seguir su evolución.
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