Una nueva técnica reduce el consumo energético para purificar agua

Un grupo de ingenieros de la Universidad de Yale, en los Estados Unidos, han desarrollado una nueva técnica que reduce drásticamente la cantidad de energía necesaria para purificar agua. En concreto, esta tecnología, ideada por Menachem Elimelech y Rober McGinnis, recorta en una décima parte el consumo energético respecto a otros sistemas convencionales.

El acceso al agua potable está muy limitado en muchas partes del mundo. Las plantas desalinizadoras son una buena opción para extraer agua limpia del agua del mar, pero a costa de malgastar mucha electricidad o calor. Esto hace que la desalinización sea inviable económicamente en muchas ciudades y países pobres.

En muchas partes del mundo, la necesidad de agua se ha multiplicado debido al crecimiento demográfico o a una mayor demanda de la agricultura y de la industria. Goldman Sachs estima que el consumo de agua en el mundo se dobla cada veinte años.

La tecnología más corriente para la desalinización es la ósmosis inversa. El mercado para esta tecnología puede crecer del orden de un 10% cada año. El proceso de la ósmosis inversa utiliza una membrana semipermeable para separar y quitar los sólidos disueltos en el agua (los orgánicos, los pirogénicos, los virus o las bacterias). El proceso se llama ósmosis inversa porque requiere presión (hidráulica) o evaporación térmica para hacer que el agua pura pase a través de una membrana semipermeable, saliendo las impurezas detrás de ella.

La ósmosis es capaz de eliminar entre un 95% y un 99% de los sólidos disueltos y el 99% de todas las bacterias. La energía que requiere este proceso, está obligando a los ingenieros a repensar esta tecnología y a buscar otras nuevas capaces de reducir su coste energético.

Ósmosis

Según un comunicado, la Universidad de Harvard está comercializando su dispositivo a través de una empresa al que han llamado Oasys. A diferencia de los sistemas de desalinización convencionales, la propuesta de Oasys establece un gradiente de presión (diferencia de presión entre dos puntos) en lugar de usar presión o calor para forzar a que el agua atraviese la membrana purificadora. Esto permite aprovechar el hecho de que el agua, de manera natural, fluye desde una zona diluida a otra más concentrada cuando las dos soluciones están separadas por un material semipermeable. De esta manera, se ahorra la energía necesaria para impulsar el proceso.

Mediante este proceso, se “guía” el agua pura desde sus contaminantes (zona diluida) a una solución de sal concentrada (zona concentrada). Esta sal puede ser fácilmente eliminada mediante calor y usando poca energía.

El mayor reto de este sistema, según sus creadores, es identificar una solución concentrada que pueda ser fácil y totalmente eliminada. Los detalles de la solución usada por Oasys son secretos, pero según parece usa amoníaco y dióxido de carbono disueltos en agua con unas proporciones específicas. Otro dato a tener en cuenta es que esta solución puede ser reutilizada después de ser separada del agua limpia. Además, la membrana que han utilizado en su dispositivo es muy parecida a las usadas actualmente en la osmosis inversa.

Aunque otras empresas ya están aplicando la ósmosis inversa para el mismo fin, Oasys asegura que su solución hace que esta tecnología sea más eficiente.

Reducción de costes

El coste de la ósmosis inversa es de entre 0,68 y 0,90 dólares por metro cúbico. Oasys estima que su adaptación de la ósmosis reducirá esos costes a entre 0,37 y 0,44 dólares por metro cúbico. La empresa ya está trabajando con una planta piloto a escala para testar esta tecnología y producir un metro cúbico de agua al día. La idea es aumentar la financiación del proyecto para producir entre 1.000 y 10.000 metros cúbicos de agua al día. Estas cifras están todavía lejos respecto a las usadas habitualmente en una planta desalinizadora.

Oasys se centrará en primer lugar en el mercado de la reutilización de aguas residuales. En segundo lugar, lo hará en el procesado de las aguas residuales producidas por las industrias del gas y del petróleo. De esta manera, en lugar de tener que pagar para alejar dichas aguas de sus instalaciones, estas empresas las podrán tratar directamente usando el sistema de Oasys.

Otra aplicación de la investigación de Yale es lo que ha denominado “motor de calor osmótico”, que puede ser usado para generar energía eléctrica. Sus creadores estiman que es posible producir electricidad de manera económica a partir de fuentes de calor, como el calor residual de las industrias, usando un método emparentado con su propuesta de ósmosis.

Las conclusiones de esta investigación han sido presentadas en el último número de la revista Environmental Science & Technology.