Nanotecnología para mejorar la desalinización
Actualmente, más de 14 000 plantas desalinizadoras en todo el mundo tratan más de 63 millones de metros cúbicos de agua de mar cada día. El proceso de desalinización, que convierte el agua salada de mar en agua dulce potable, se lleva a cabo empleando principalmente la técnica de la osmosis inversa (OI), en la que una membrana con una densa película de polímero permite que solo pasen moléculas de agua. Sin embargo, la desalinización mediante OI plantea una serie de problemas ambientales, y el proyecto NAWADES ha asumido el reto de mejorar dicho proceso y ha empleado la nanotecnología para desarrollar nuevas soluciones. El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) prevé que en el año 2050 cerca del 60 % de la población mundial podría sufrir importantes restricciones en el acceso al agua potable, si bien es cierto que la escasez de agua afecta ya a un tercio de la población mundial. Algunos países van bien encaminados de cara a hacer frente a sus necesidades hídricas mediante el empleo de la desalinización; por ejemplo, en Israel y Arabia Saudí más del 40 % y el 70 % del abastecimiento urbano de agua potable, respectivamente, procede de la desalinización. La capacidad desalinizadora de Europa representa aproximadamente el 10 % de la capacidad mundial y está liderada por España, que posee más de setecientas plantas en funcionamiento. Es más, incluso en el Reino Unido, Londres ha puesto ya en marcha su primera desalinizadora. Sin embargo, la tecnología actual plantea varios problemas. Los residuos generados por la desalinización mediante OI constituyen uno de estos problemas. Estos residuos, incluyendo la salmuera y los aditivos químicos empleados en el proceso, son vertidos generalmente al mar. Además, el proceso completo requiere grandes insumos de energía. Por último, la eficacia de la desalinización empleando membranas de OI se ve obstaculizada por la aparición de incrustaciones salinas (debido a la precipitación de sales minerales) y de obstrucciones biológicas (debido a la acción de bacterias) que reducen la durabilidad de las membranas de filtración. «Los métodos empleados para reducir los problemas de incrustación y obstrucción y, por tanto, la necesidad de realizar procedimientos caros de reemplazo de membranas incluyen la dosificación continua de agentes antiincrustantes así como estrategias de cloración y decloración», explica Christiane Chaumette, del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología y coordinadora del proyecto NAWADES. Este proyecto creó un consorcio europeo de alto nivel en el ámbito de la producción y el uso de membranas para llevar a cabo estudios sobre la mejora de la desalinización de agua de mar, partiendo de la base misma del proceso: las membranas, y considerando la desalinización en su conjunto, desde la toma de agua de mar hasta la eliminación de los residuos. El consorcio empleó diferentes tecnologías, incluyendo la modificación por plasma de la superficie de la membrana y sistemas integrados de radiación ultravioleta (UV) que mejoran la eliminación de biopelículas en las membranas. El diseño de la nueva membrana de filtración para desalinización permitía su autolimpieza gracias a la incorporación de una carcasa curva adicional con diodos emisores de luz (LED). La luz emitida por los LED favorece la fotocatálisis del dióxido de titanio (TiO2) en membranas de fluoruro de polivinilideno (PVDF) o de óxido de aluminio. El proyecto también evaluó el control de los procesos de incrustación y obstrucción usando comparaciones de impedancia eléctrica. Las lámparas LED y las membranas autolimpiables fueron desarrolladas mediante pruebas de concepto y evaluadas in situ durante la fase piloto de NAWADES realizada en la desalinizadora de El Prat de Llobregat, en Barcelona, España. Durante el periodo de demostración se evaluaron cuatro versiones diferentes de las membranas de ultrafiltración en procesos de flujo cruzado y de flujo sin salida y con y sin lámparas LED emisoras de radiación UV. «Presenciar la evolución del trabajo de NAWADES desde las pruebas de laboratorio y la fase de demostración hasta el desarrollo del conjunto de estrategias de comercialización de los productos desarrollados ha sido una experiencia enriquecedora. Personalmente, estoy muy agradecido por el apoyo de los socios industriales, que también permitieron la publicación puntual de varios resultados de investigación», afirma Chaumette. Los socios de NAWADES han presentado dos solicitudes de patentes, una de ellas ya concedida. Además, estos han firmado un acuerdo de explotación de la tecnología de NAWADES y continúan desarrollando tecnologías específicas mediante colaboraciones bilaterales y trilaterales.
Palabras clave
NAWADES, desalinización, sistema de membrana, agua de mar, osmosis inversa, obstrucción, incrustaciones