Filtrado de agua en caudales más abundantes
Conjúguense la escasez de agua con un crecimiento demográfico constante y la sociedad tiene ante sí una incógnita formidable: ¿cómo se puede incrementar la productividad de los sistemas de filtrado de agua y mantener, a la vez, un nivel óptimo de pureza del agua para consumo humano? El proyecto NANOPUR propone como solución una membrana novedosa que se prevé que podría implantarse en un plazo de dos a cinco años. Los ciudadanos europeos consumen a diario el agua corriente de un modo cada vez más mecánico. No solo beben agua del grifo con toda confianza; tampoco se cuestionan nunca su origen ni su calidad. Las tecnologías disponibles hasta ahora eran satisfactorias en lo que a ello concernía. Pese a no estar a la vista de todos, se aplican procesos de filtrado y salubridad que eliminan del agua toda traza de micropolutantes y virus para que el agua utilizada previamente sea otra vez potable. Estos procesos, entre los que está el filtrado con membranas, permiten extraer con seguridad del agua tratada sustancias como productos farmacéuticos, compuestos alteradores endocrinos, plaguicidas y productos químicos industriales. Pero cabe preguntarse si las tecnologías empleadas actualmente son verdaderamente eficientes. En opinión de Sabine Paulussen, coordinadora del proyecto NANOPUR («Development of functionalized nanostructured polymeric membranes and related manufacturing processes for water purification»), las concentraciones de varios micropolutantes en las aguas superficiales siguen superando los «límites para la salud humana», lo que plantea la necesidad de aplicar al agua un tratamiento potabilizador fiable que proteja a los consumidores de los posibles riesgos para su salud. Otro problema radica en la formación de incrustaciones en las membranas empleadas. En la actualidad, los procesos con membranas se fundamentan en la exclusión por tamaños. Las membranas de filtrado cuentan con poros muy estrechos que limitan rigurosamente el flujo de agua que las atraviesa. En consecuencia, el proceso de filtrado no es del todo eficiente, pues esta limitación podría suponer un problema a la vista de la demanda creciente de agua potable en la sociedad y la creciente escasez hídrica. Los artífices de NANOPUR se han propuesto subsanar esta limitación desarrollando unas membranas artificiales que posean la selectividad de las biológicas y, a la vez, la resistencia mecánica y la productividad de las membranas artificiales más punteras. Desde el proyecto se prevé una selectividad de hasta el 99,99999 % frente a patógenos y del 99 % frente a micropolutantes, así como una mayor permeabilidad y un menor consumo energético. Sabine Paulussen explica qué tienen de innovador estas membranas y el proceso a seguir para su comercialización. ¿Cuáles son los objetivos principales del proyecto? El proyecto NANOPUR tiene el cometido de desarrollar membranas nanoestructuradas y nanofuncionalizadas capaces de eliminar virus y micropolutantes orgánicos del agua, sea para aplicaciones en el «punto de entrada» (PDE) o en el «punto de uso» (PDU). La idea fundamental es la de deshacer el vínculo tan frustrante que existe, aparentemente sin remedio, entre el incremento de la retención y el descenso del flujo de agua a través de la membrana cuando se pretende obtener agua para beber pura y segura. Las membranas que se están desarrollando en NANOPUR se caracterizan por ofrecer una mayor retención de virus y micropolutantes y permitir el paso y mantenimiento de flujos elevados al ser menos propensas a las incrustaciones. Se trata de membranas nanoestructuradas de bajas incrustaciones creadas por síntesis ascendente o bottom-up para controlar mejor la porosidad, la distribución del tamaño de los poros, la orientación jerárquica de estos, la rugosidad superficial y la energía superficial. Al mismo tiempo se están desarrollando ligandos de reconocimiento supramolecular, en concreto «polímeros de impronta molecular» (PIM), que se inmovilizan sobre las nuevas membranas para lograr una captura eficaz de virus y micropolutantes. ¿Qué rendimiento prevé en comparación con las tecnologías existentes en la actualidad? Hoy por hoy ya se emplean procesos con membranas (de ósmosis inversa) para eliminar micropolutantes y virus, pero se fundamentan en la exclusión por tamaños. Dado el tamaño tan reducido de los virus y, sobre todo, de algunos micropolutantes orgánicos, hay que utilizar membranas con poros diminutos, lo cual genera presiones muy elevadas en el proceso y reduce el flujo de agua que pasa por la membrana. Además es necesario aplicar procedimientos de limpieza con frecuencia. La propuesta de NANOPUR supone una solución eficaz para remediar estas deficiencias. También ambicionamos un consumo de energía quinientas veces inferior al de los procesos por ósmosis inversa, logrando una retención similar de virus y micropolutantes. ¿Cuáles han sido las principales dificultades para el desarrollo de estas membranas? Lo más difícil ha sido aumentar el flujo de agua que atraviesa las membranas y, a la vez, mantener el tamaño de sus poros y la conexión entre la membrana y los ligandos de afinidad/PIM. Ambos escollos se sortearon, al menos parcialmente, aplicando tecnología de plasma atmosférico para modificar la energía superficial de las membranas (incluyendo su red de poros) y generar grupos funcionales sobre la superficie. Estos últimos pueden servir como puntos de anclaje para la inmovilización de los PIM. ¿Son prometedores los resultados obtenidos hasta ahora? Hemos conseguido inmovilizar PIM sobre membranas funcionalizadas y logrado una retención muy satisfactoria de algunos micropolutantes concretos. Es más, estos resultados se han obtenido sin necesidad de aplicar presión alguna. ¿Cuándo prevé la comercialización de esta tecnología? El proyecto finalizará en abril de 2015 y tenemos gran confianza en poder comercializar la tecnología en un plazo de dos a cinco años. ¿Qué etapas restan del proyecto? ¿Tienen algo planeado para después de su conclusión? En los seis meses próximos nos centraremos en probar las nuevas membranas a escala piloto. Las usaremos para tratar aguas residuales «realistas» contaminadas con micropolutantes. Para más información, consulte: NANOPUR solo en inglés
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