Uso como agua potable
Cada vez es más frecuente el uso de la desalinización para
producir agua para consumo humano, y la tendencia probablemente continuará
conforme aumenta la escasez de agua a causa de las presiones que produce el
crecimiento demográfico, la sobreexplotación de los recursos hídricos y la
contaminación de otras fuentes de agua.
Los sistemas de desalinización actuales están diseñados para
tratar tanto el agua estuarina, costera y marina, como también aguas salobres
interiores (tanto superficiales como subterráneas).
El agua producida mediante la osmosis inversa es “agresiva”
para los materiales utilizados, por ejemplo en la distribución del agua y en
las tuberías y dispositivos de fontanería domésticos.
Los materiales generalmente utilizados en las instalaciones
domésticas pueden ser atacados por estas aguas agresivas, por este motivo
también después de la desalación se suele estabilizar el agua. Este proceso se
hace sustancias químicas como carbonato cálcico y magnésico con dióxido de
carbono. Una vez aplicado este tratamiento, el agua desalinizada no debería ser
más agresiva que el agua de consumo habitual.
El agua desalinizada suele mezclarse con volúmenes pequeños
de agua más rica en minerales para mejorar su aceptabilidad y, en particular,
para reducir su agresividad. Algunas aguas subterráneas o superficiales pueden
utilizarse, tras un tratamiento adecuado, para mezclar en proporciones mayores
y pueden mejorar la dureza y el equilibrio iónico.7
Usos industriales
Producción de aguas de alta calidad
Producción de agua desmineralizada: las membranas de baja
presión eliminan la mayor parte de las sales en el agua, finalizando su
desmineralización total con el intercambio iónico.
Producción de agua ultrapura: además de eliminar las sales
en el agua y una gran variedad de sustancias orgánicas, también
depuramicroorganismos consiguiendo un agua ultrapura.
Circuitos de refrigeración semiabiertos
Las centrales de producción de energía eléctrica deben ceder
al foco frío grandes cantidades de energía en forma de calor. El medio
utilizado para esta transferencia es habitualmente el agua de un circuito de
refrigeración. Con el fin de economizar la máxima cantidad de agua posible se
concentra el agua de aporte tantas veces como lo permita su composición iónica y
la resistencia a la corrosión de los materiales del circuito. Al mismo tiempo,
con tal finalidad y para cumplir con la legislación vigente en algunos países,
reduciendo el impacto ecológico que supondría el vertido de las aguas de alta
salinidad de la purga del circuito, se procede a tratar estas para obtener un
vertido practicante nulo donde la ósmosis inversa juega un papel importante en
la concentración del vertido.
Pintado por electrodeposición
En este proceso la carrocería se sumerge en una dispersión
coloidal en agua de partícula de pintura eléctricamente cargada. La aplicación
de un gradiente de potencial origina una migración de las partículas de pintura
hacia la carrocería sobre la que se depositan. Cuando la carrocería emerge del
baño de electropintado arrastra pintura sin depositar, por lo que se lava
pulverizando agua a contracorriente. De esta forma, la pintura arrastrada es
recuperada y devuelta de nuevo al baño.
El baño de pintura es bombeado hacia unas membranas de
ultrafiltración cuyo permeado contiene mayoritariamente agua, pequeñas
cantidades de resina, solvente solubilizador y sales inorgánicas disueltas. El
rechazo de la ultrafiltracion es mayoritariamente pintura del baño que es
devuelta al mismo.
El permeado de la ultrafiltracion es impulsado de nuevo
hacia una ósmosis inversa cuyo permeado es agua de alta pureza que se utiliza,
junto con una pequeña cantidad de agua desmineralizada de aporte, para el
lavado final de la carrocería.
El rechazo de la ósmosis inversa contiene solventes, solubilizadores,
sales disueltas, etc. y se utiliza por un lado para arrastrar la pintura no
depositada sobre las carrocerías tras su salida del baño de electropintado y
por otro lado
para desconcentrar el circuito de las sales que se van
acumulando.
Tintado de fibras textiles
La utilización de la ósmosis inversa y de la nanofiltración
para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de fibras textiles
permite por un lado recircular aproximadamente el 95% de los productos químicos
usados en los baños de tintado y, por otro, reutilizar alrededor del 90% de las
aguas residuales generadas.
Fabricación de catalizadores
Algunos catalizadores utilizados de automóviles se fabrican
a partir de una pasta de aluminio, cerio y níquel. La combinación de una
ultrafiltración y una ósmosis inversa permite recuperar tanto la materia prima
de fabricación como el agua del proceso. El efluente de la fabricación de
catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la pasta
diluidos entre 3 y 50 veces así como un conjunto de aditivos. La lechada, cuya
concentración oscila entre 1 y el 15% de sólidos, pasa en primer lugar a través
de una ultrafiltración con un poder de corte del orden de 100.000, obteniéndose
un concentrado con un contenido en sólidos del 50%, que se puede reutilizar
directamente en el proceso. El permeado de la ultrafiltración pasa a
continuación por una ósmosis inversa que permite recuperar la mayor parte del
agua del proceso.
Procesado de papel fotográfico
El elevado coste tanto de la plata como del agua de alta
calidad hace rentable recuperar ambos elementos de los efluentes del procesado
de papel fotográfico. Los efluentes con un contenido en plata del orden de las
30 ppm, son enviados hacia unas membranas de ósmosis inversa que presentan un
rechazo medio del tiosulfato de plata del 99,7%. El permeado es recirculado de
nuevo al proceso y el rechazo de la ósmosis, con un contenido en plata de 220 a
570 ppm, es sometido a un tratamiento con ditionita y aluminio para precipitar
la plata. Una centrifugación posterior permite separar el precipitado del
efluente y recuperar la plata.
Usos alimentarios
La misma capacidad de concentrar moléculas ha sido
ampliamente utilizada para conseguir concentrados alimenticios.
Fabricación de fécula de patata
Las aguas residuales de las fábricas de fécula de patata
pasan, en primer lugar a través de una ultra filtración cuyo contenido presenta
un 10% de la materia seca, de la cual su 60% aproximadamente son proteínas que
se pueden recuperar por precipitación.
El ultrafiltrado se envía de nuevo hacia una ósmosis inversa
cuyo permeado presenta una contaminación menor, pudiendo enviarse a una planta
convencional de aguas residuales urbanas.
En el rechazo de la ósmosis inversa, en un pequeño volumen
se encuentra concentrada toda la contaminación inicial y debe procesarse en una
planta de alta carga.
Concentrado de zumos de frutas
La concentración elimina el agua, y mantiene el aroma y
resto de moléculas. La producción de zumos concentrados mediante ósmosis
inversa tiene las siguientes ventajas:
No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas, al
hacerse a temperatura ambiente.
Bajo consumo energético por lo que hay un abaratamiento de
costes de producción.
Pero también las siguientes limitaciones:
La ósmosis inversa se debe utilizar con otros procesos de
concentración ya que a medida que aumenta la concentración se eleva la presión
osmótica.
Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso
molecular no deseados a través de las membranas utilizadas y se concentran aún
más.
Preconcentración de jugos azucarados
Con la ósmosis inversa se puede preconcentrar los jugos
azucarados antes de su evaporación para eliminar gran parte del agua que
poseen. Así se puede reducir consumos energía y aumentar capacidad de
evaporación.
Preconcentrado de suero lácteo
Así se consiguen los siguientes objetivos:
Reducir el coste del transporte. Cuando el suero no se
procesa en la misma planta donde se obtiene, es preciso transportarlo para su
tratamiento. Con la preconcentración elimina gran parte del agua existente
reduciendo considerablemente los gastos de transporte.
Reducir el consumo energético de la evaporación. Si el suero
lácteo se procesa en la misma planta su preconcentración mediante ósmosis
inversa permite reducir los consumos energéticos globales de la fabricación y
aumentar la capacidad de producción de los evaporadores existentes.
Preconcentrado de la clara de huevo
La ósmosis inversa conserva todas sustancias solubles
producto final (glucosa). Reduce costes de secado y mejora la calidad del
producto.
Estabilización de vinos
La estabilización del vino tiene por objeto eliminar un
precipitado de tartrato potásico que disminuye generalmente su valor comercial
y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada, tras concentrar
el vino por ósmosis inversa.
Se hace pasar el vino a través de una ósmosis inversa,
obteniéndose, por un lado, un permeado que representa aproximadamente el 60%
del volumen inicial, y por otro, un concentrado que supone el 40% restante en
el que los distintos productos que no pueden atravesar las membranas se
encuentran concentradas 2,5 veces.
Fabricación de cerveza con bajo contenido en alcohol
La cerveza fermentada con un bajo contenido alcohólico no
posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Por lo que es mejor producir una
cerveza con un contenido alcohólico normal o alto y reducir o eliminar dicho
contenido posteriormente.
El proceso de la desalcoholización de la cerveza se basa en
el hecho de que algunas membranas retienen difícilmente el etanol.
La cerveza se bombea hacia la membrana de ósmosis inversa
obteniéndose por un lado un permeado formado por agua, la mayor parte del alcohol
y algunos ácidos orgánicos de bajo peso molecular y por otro un concentrado de
cerveza.
El agua no destilada, junto con los componentes de bajo peso
molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada, dando lugar a la
cerveza con bajo contenido en alcohol.
Fermentación alcohólica
La ósmosis inversa puede utilizarse para producir alcohol a
partir de los jugos azucarados. El contenido de la cuba de fermentación
alcohólica se bombea constantemente membranas de ósmosis inversa permitiendo el
paso de agua y alcohol que se destila separando el agua del alcohol.
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