La tecnología de osmosis inversa para el tratamiento de aguas

La tecnología de osmosis inversa para el tratamiento de aguas

La distribución de la población de zonas urbanas y rurales muestra una tendencia creciente hacia la concentración urbana en todo el mundo.

Con respecto al agua, sus fuentes nacen en las altas montañas del Perú y están próximas a explotaciones mineras, por lo que están expuestas a niveles peligrosos de metales pesados de esta actividad extractiva, contaminándose y afectando la salubridad de la producción agropecuaria de la zona y que sirve de abastecimiento a la población rural y urbana. El propósito del presente artículo es analizar el estado situacional del abastecimiento del agua y el tratamiento de aguas residuales en el Perú, desde una tecnología como es la Ósmosis Inversa, vinculándolo con las políticas de saneamiento urbano y rural, a fin de proponer posibles lineamientos de política de agua saludable en nuestro país.

Imagen recuperada de impel.mx

Las aguas residuales en el Perú

Se le denomina aguas residuales o efluentes a los residuos líquidos que no resultan fáciles de reciclar o depurar haciendo uso de métodos tales como la depuración biológica o la físico-química, entre otros. La causa de esta dificultad reside en las características de su composición, que derivan, a su vez, en un gran riesgo si son vertidos por accidente. Para tratar estos efluentes de la mejor manera posible, por lo tanto, existen empresas especializadas que cuentan con varias tecnologías, creadas para concentrar los residuos a niveles muy altos.

Es necesario señalar que en varios casos las compañías se decantan por guardar y enviar dichos efluentes a los denominados gestores de residuos, algo que acarrea un gasto económico que podría evitarse con el tratamiento en las propias instalaciones. Como si este ahorro no fuera suficiente, de la depuración se obtienen subproductos que pueden venderse para obtener ingresos extraordinarios.

Entre las tecnologías más avanzadas y adecuadas para tratar y reusar los efluentes, se encuentran las siguientes:

  • Cristalizadores
  • Evaporadores al vacío
  • Ósmosis inversa
  • Nanofiltración, ultrafiltración y microfiltración
  • Resinas de intercambio iónico
  • Depuradoras biológicas y físico-químicas
  • Electrodesionización

La proveniencia de los efluentes que pueden tratarse con dichas tecnologías son varias, y por eso los expertos deben identificarlas en cada caso para saber cómo proceder. Algunas posibilidades son: centrales productoras de energía; vertederos de residuos sólidos urbanos; actividades de tipo industrial; plantas de extracción de gas, petróleo y minería.

Ósmosis para tratamiento de efluentes

Los tratamientos primarios y secundarios de los efluentes municipales reducen la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), aceites, grasas y los sólidos suspendidos totales. Estos tratamientos, sin embargo, no eliminan algunas sustancias solubles inorgánicas y orgánicas, tales como sulfatos, fosfatos, cloruros y sustancias no biodegradables. La ósmosis inversa puede, efectivamente, complementar los tratamientos terciarios, ofreciendo un medio simple para recuperar el agua de efluentes a una calidad prácticamente utilizable para muchos requerimientos.

Actualmente, la ósmosis inversa se utiliza en sistemas de purificación de agua para empresas, para el hogar o a escala industrial en diversos sectores.

Tamaño de partículas (Depuración Lloréns). Imagen recuperada de slidesharecdn.com
Tamaño de poro y presión necesaria para ósmosis inversa (Depuración Lloréns).

¿Qué es Ósmosis Inversa?

La ósmosis inversa (OI) es una tecnología que se utiliza para la purificación de agua que utiliza una membrana semipermeable para remover minerales y eliminar iones del agua, con el objetivo de eliminar las partículas más grandes del agua potable.

La ósmosis inversa funciona aplicando presión al agua para empujarla a través de una membrana de ósmosis semipermeable para filtrarla.

Esta membrana semipermeable permite que ciertas moléculas o iones pasen a través de ella por difusión. El índice del paso depende de la presión osmótica, la concentración, el gradiente electroquímico y la temperatura de las moléculas o de los solutos en cualquier lado, así como de la permeabilidad de la membrana para cada soluto.

Para que el proceso sea “selectivo”, la membrana debe evitar el paso de moléculas grandes a través de los poros, pero debe permitir que los componentes más pequeños de la solución pasen libremente.

En el proceso de ósmosis normal, el solvente se mueve naturalmente desde un área de baja concentración de soluto (alto potencial de agua), pasando por una membrana, a un área de alta concentración de soluto (bajo potencial de agua).

Proceso de Ósmosis Normal. Imagen recuperada de waterstation.mx

La ósmosis inversa implica un mecanismo difusivo, por lo que la eficacia de la separación depende de la concentración de soluto, la presión y la tasa de flujo de agua. La ósmosis inversa es más comúnmente conocida por su uso en la purificación de agua potable a partir del agua de mar, eliminando la sal y otros materiales de las moléculas de agua.

Proceso de Ósmosis inversa. Imagen recuperada de waterstation.mx

Aplicaciones de Ósmosis Inversa.

  • Desalación de aguas salobres y agua de mar.
  • Producción de agua pura.
  • Concentración de solventes moleculares para industria alimentaria.
  • Recuperación colorantes industria textil
  • Recuperación metales en la industria de electrodeposición.

Desarrollo de la desalación

La introducción de la ósmosis inversa para la desalación de agua supuso una importante reducción de costes de inversión, construcción y explotación de una planta desaladora, y por tanto del precio de agua desalada, lo que ha permitido el desarrollo de la desalación para la obtención de agua de gran calidad en cada vez más rincones del planeta.

La ósmosis inversa se utiliza para la desalación de agua que pueden tener distintos usos posteriores. Además de como agua potable y para abastecimiento, que es el más extendido, sus usos pueden ser industriales o para riego agrícola.

En el ámbito industrial, numerosas industrias, como por ejemplo la alimentaria, farmacéutica, médica, cosmética, química, electrónica… precisan agua de gran calidad. Los avances tecnológicos en este ámbito han permitido que la ósmosis inversa pueda ofrecer un agua prácticamente a la carta para sus necesidades específicas.

También es habitual el uso de la ósmosis inversa para el tratamiento de aguas residuales, tanto de origen municipal como industrial, logrando gracias a este proceso, la depuración y la reutilización posterior de esas aguas.

Operación y coste de Ósmosis Inversa

A continuación, se presenta un cuadro comparativo de operación y coste entre los tratamientos de efluentes.

Cuadro comparativo de operación y coste (Depuración Lloréns).

Selección de tratamientos alternativos para efluentes

A continuación, se presenta un cuadro comparativo entre los tratamientos de efluentes y sus posibles soluciones alternativas.

Cuadro comparativo entre tratamiento respecto a posibles alternativas (Depuración Lloréns).

Reutilización de aguas residuales para irrigación

El aspecto más importante de la purificación de aguas residuales para fines de riego o industriales es la turbidez o sólidos en suspensión. Estos no solo dañan los sistemas de membrana y tuberías, sino que también pueden interferir con la desinfección del agua para evitar la propagación de bacterias. Los sistemas de ultrafiltración se destacan por proporcionar constantemente baja turbidez incluso desde fuentes que tienen cantidades variables de turbidez a lo largo de un ciclo.

En el riego, el siguiente contaminante más dañino suelen ser materiales inorgánicos y metales en alta concentración. Aunque las sales y algunos compuestos inorgánicos se muestran como nutrientes efectivos para las plantas, muchos de ellos son increíblemente tóxicos. Ciertos metales (especialmente el níquel, el mercurio o el zinc) son peligrosos en cualquier concentración y deben ser específicamente seleccionados para fines de purificación. Un sistema de ósmosis inversa puede expulsar estos metales pesados, asegurando un efluente seguro para aplicaciones agrícolas.

Imagen recuerada de aedyr.com

Ventajas y Desventajas por Ósmosis Inversa

Los filtros de agua de ósmosis inversa tienen muchas ventajas, pero, tienen también algunas desventajas. Como método de purificación de agua para usos industriales, su efectividad es incuestionable. Sin embargo, existe un fuerte debate sobre qué tan saludable es beber agua tratada con filtros de ósmosis inversa.

Ventajas:

  • Los filtros de agua de ósmosis inversa eliminan muchas bacterias y patógenos del agua del grifo. Las bacterias que causan enfermedades como Giardia y Cryptosporidium pueden filtrarse eficazmente, disminuyendo los riesgos de contraer enfermedades gastrointestinales o de otro tipo, asociadas con estos patógenos y bacterias.
  • También elimina el sabor y los olores del cloro; el agua del grifo no solo será más segura, también tendrá mejor sabor.
  • Al igual que con los dispensadores de agua, con un filtro de agua de ósmosis inversa ahorrará dinero al prescindir de garrafones de agua.
  • Los sistemas de ósmosis inversa ocupan poco espacio.
  • Debido a que los filtros de agua de ósmosis inversa producen agua altamente purificada, los alimentos cocinados con esta agua tendrán mejor sabor.

Desventajas:

  • Los filtros de agua por ósmosis inversa desmineralizan el agua, lo que significa que también eliminan los minerales saludables que se encuentran naturalmente en el agua. Por ello, deben complementarse con un filtro remineralizador. 
  • Una de las principales razones por las que no se recomienda beber agua purificada mediante ósmosis inversa es porque la eliminación de los minerales hace que el agua se vuelva ácida (a menudo muy por debajo de 7.0 pH). Beber agua ácida no ayuda a mantener un equilibrio saludable de pH en la sangre. El agua debe ser ligeramente alcalina.
  • Los sistemas de filtros de agua de ósmosis inversa pueden obstruirse, por lo que es necesario instalar un filtro de sedimentos antes del filtro de ósmosis inversa para filtrar las partículas que, de otro modo, podrían obstruir o dañar la membrana de ósmosis inversa.
  • La filtración por ósmosis inversa es un proceso lento, a diferencia de otros tipos de tecnologías de purificación de agua.

Conclusiones

  • El problema de la sociedad moderna que, con su alto nivel de desarrollo, enfrenta en la actualidad apremiantes necesidades, tanto en lo que respecta al uso de agua dulce para consumo humano, industrial o agropecuario, como en lo que hace al control de la contaminación y recuperación de recursos hídricos hasta hoy inaprovechados. La tecnología de Ósmosis Inversa es fundamental para reutilizar las aguas residuales.
  • La ósmosis inversa, es una herramienta que entrega una solución para muchos de los problemas sobre abastecimiento de aguas y tratamiento de efluentes que hoy aquejan a poblaciones e industrias de todo el mundo. Por tanto, podemos concluir que la Osmosis Inversa constituye una tecnología de avanzada, tomando conciencia así que la extensión de dicha tecnología es un hecho irreversible por su economía de bajo costo, facilidad de construcción del aparato y simplicidad de operación, y como no requiere de calor presenta grandes ventajas con respecto a la destilación.
  • La efectividad de la ósmosis inversa para purificar agua para usos industriales es indudable. Sin embargo, beber agua sin minerales no es tan saludable como mucha gente piensa alrededor del mundo (de ahí, que muchas veces se utilicen re mineralizadores de agua después del proceso de ósmosis inversa). En este sentido, es posible que sea necesario investigar más al respecto.
Autora: Yesenia Nataly Huaco León
(Participante del programa de empleabilidad líderes por el agua 2021 -2022)
 

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