Una investigación que abre la puerta a la reducción de costes en la filtración de agua. Este es el principal aspecto del estudio realizado por investigadores de la Universidad de Texas en colaboración con la Universidad de Pensilvania. Han logrado resolver un problema relacionado con el tratamiento por ósmosis inversa que durante décadas ha supuesto un reto para la comunidad científica.

La desalinización, un proceso esencial para la sociedad que mantiene interrogantes. Las membranas de desalinización forman un sistema aparentemente simple, el agua entra por un lado a presión y tras traspasar las membranas, sale limpia. A pesar de ello, sigue presentando complejidades que intentan dilucidar los expertos.

Redescubriendo un sistema habitualmente empleado, la ósmosis inversa

Optimizar el agua como recurso, un objetivo prioritario para el estudio. Como refiere Enrique Gómez, profesor de la Universidad de Pensilvania, el pronóstico es que se agrave el problema que supone la sequía y la escasez del agua. A causa de esta necesidad, es de gran importancia encontrar formas de disponer de agua de calidad.

Un sistema habitualmente empleado pero guarda secretos. Como indica Kumar, quien co dirigió la investigación, las membranas de ósmosis inversa se usan ampliamente pero hay mucho que no se sabe de ellas. Además, apunta cómo las mejoras realizadas en estas membranas se han logrado fundamentalmente a ciegas por las lagunas de conocimiento sobre ellas.

A pesar de que guardan secretos, las membranas de ósmosis inversa, son ampliamente utilizadas

Una “cumbre del agua” que dió origen a la investigación. El equipo investigador, inició su contacto con Dow Water Solutions (actualmente miembro de DuPont) en el 2015. Fue durante la cumbre del agua que convocó Manish Kumar. Este fue el momento en que se acercaron posturas y dió comienzo el estudio que finalmente ha sido desarrollado.

El compromiso de dos referentes con la innovación. El estudio ha sido financiado por National Science Foundation y por DuPont. La génesis del proyecto está en DuPont, cuando sus investigadores apreciaron cómo las membranas más gruesas resultaban las más permeables. Todo un descubrimiento puesto que, la creencia habitual era de que el grosor reducía la capacidad para fluir del agua por la membrana.

Investigadores de DuPont advirtieron cómo las membranas más gruesas eran las más permeables

Mejora de la eficiencia de las membranas para reducir coste energético

Un gran avance para reducir costes en el tratamiento. En la investigación, se logra resolver parte de las complejidades que sigue revistiendo la desalinización por ósmosis inversa. Los investigadores, en asociación con DuPont Water Solutions, concluyeron un aspecto relevante sobre las membranas, la densidad.

Densidad a nanoescala ha sido clave para el estudio. Las membranas empleadas en la desalinización resultan inconsistentes en densidad y distribución de la masa, lo cual, afecta a su rendimiento. Sin embargo, los investigadores han detectado que la densidad uniforme a nanoescala es clave para incrementar la cantidad de agua que pueden procesar las membranas.

El rendimiento de la membrana se ve afectado por la densidad y la distribución de la masa

Un notable incremento de la eficiencia. El desarrollo de la investigación, ha permitido comprobar cómo la eficiencia de las membranas aumenta entre un 30% y un 40%. Este aumento se traduce en un tratamiento que necesita un gasto energético considerablemente inferior para tratar más agua a través de ósmosis inversa. En resumen, estas observaciones pueden repercutir en una notable reducción de gasto.

Eficiencia de membranas para reducir el coste energético. El mecanismo que sigue una membrana de ósmosis inversa es aplicar presión a la solución desde uno de los lados de la membrana. Mientras el agua traspasa la membrana, los minerales que la componen, permanecen en su interior. Este proceso requiere un gran gasto energético, el cual, según los investigadores puede reducirse al mejorar la eficiencia de las membranas.

Reducir la presión ejercida sobre la membrana conlleva un gasto energético inferior

Tecnología para recrear y analizar la estructura

Un estudio donde la tecnología es de gran importancia. Para la investigación, se realizaron reconstrucciones en 3D de la estructura de la membrana a nanoescala gracias a microscopios de última generación. De esta forma, modelando la tendencia que sigue el agua a través de las membranas, se predice cómo la estructura influye en la eficiencia.

La visualización del resultado confirma el éxito de la investigación. Con los modelos en 3D se pudo evaluar cómo de eficiente puede resultar una membrana en función de la estructura utilizada. Greg Foss, miembro del Texas Advanced Computing Center, colaboró en la investigación realizando simulaciones y cálculos con el superordenador Stampede2

Modelos 3D y simulaciones realizadas por el superordenador Stampede2 fueron parte del estudio

Conclusión

El desarrollo de la tecnología es una misión continua. Como nos muestra la investigación planteada, a pesar de la eficacia de un sistema, el investigar y analizar nos permite optimizar aún  más su rendimiento.

La sinergia nos hace más fuertes. El entender la unión como la suma de avances que nos permiten crecer, es un concepto que Blue Gold comparte. Por ello, para el desarrollo de nuevos productos que se encuentran en la vanguardia tecnológica, como es Bioxirec, se cuenta con membranas DuPont.

BlueGold incorpora membranas DuPont en su producto Bioxirec

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