√ďsmosis forzada

La ósmosis forzada (en inglés Forward Osmosis, o FO) es una tecnología emergente de membranas que presenta una serie de características ventajosas en relación a la ósmosis inversa. Aunque actualmente se presenta como una tecnología complementaria, tiene proyección suficiente para llegar a ser la opción de referencia en numerosas aplicaciones.

A nivel industrial, la ósmosis forzada se basa en el fenómeno natural en el que un solvente fluye desde una región con una baja presión osmótica, a través de una membrana semipermeable, hasta otra región con una elevada presión osmótica. Este fenómeno ocurre continuamente en la naturaleza, en las plantas, en los árboles, en las bacterias, en las células animales, etc.

La ósmosis forzada es un proceso mediante el cual se produce agua de gran calidad a partir de un efluente acuoso con mayor o menor grado de contaminación, utilizando una membrana semipermeable y una solución con una elevada presión osmótica. En el proceso se consume muy poca energía, puesto que se lleva a cabo a presiones muy bajas y a temperatura ambiental, siendo ésta una de las ventajas más destacadas.

Para la explotaci√≥n del fen√≥meno natural en aplicaciones concretas, se pueden utilizar dos fluidos con diferentes presiones osm√≥ticas para que, por ejemplo, agua pura de una soluci√≥n de agua marina, fluya a trav√©s de la membrana para diluir una soluci√≥n con una presi√≥n osm√≥tica a√ļn mayor. Es importante destacar que este fen√≥meno natural se produce a temperatura ambiente y sin la necesidad de aplicar una presi√≥n importante. La √ļnica energ√≠a necesaria externa es la que se requiere para superar la resistencia a la fricci√≥n en ambos lados de la membrana (normalmente, 2-3 bar). La soluci√≥n de elevada presi√≥n osm√≥tica se la conoce como ¬ęagente osm√≥tico¬Ľ (draw solution en ingl√©s) y debe de ser de manipulaci√≥n sencilla y segura, de preparaci√≥n sencilla y de separaci√≥n f√°cil del producto final (generalmente agua de alta calidad).

En comparaci√≥n con un sistema de √≥smosis inversa convencional, la √≥smosis forzada presenta una larga lista de ventajas. La principal reside en el hecho de que la √≥smosis forzada se lleva a cabo a presiones reducidas, con el consecuente ahorro energ√©tico que ello representa. Asimismo, las membranas de √≥smosis forzada son m√°s resistentes al ensuciamiento y toleran mejor el cloro, por lo que las limpiezas son menos necesarias y m√°s efectivas, alargando as√≠ la vida √ļtil de las membranas. No obstante, la √≥smosis forzada no produce agua de alta calidad apta para su uso en una √ļnica etapa, puesto que despu√©s de la etapa de √≥smosis forzada el agua est√° mezclada con el agente osm√≥tico y se precisa de una segunda etapa para separar el agente osm√≥tico del agua producida. En la segunda etapa, se regenera el agente osm√≥tico a la vez que se produce el agua de alta calidad (figura 1).

Los dos procesos, el de √≥smosis forzada y el de regeneraci√≥n del agente osm√≥tico, est√°n unidos por la recirculaci√≥n de la soluci√≥n del agente osm√≥tico, la cual tiene una presi√≥n osm√≥tica superior a la del alimento. El agente osm√≥tico concentrado permite que se produzca el flujo de agua pura desde la soluci√≥n alimento. Como consecuencia, el agente osm√≥tico se diluye con el flujo de agua pura que atraviesa la membrana. El agente osm√≥tico diluido, posteriormente, se concentra al separarlo del agua pura en el sistema de regeneraci√≥n. La combinaci√≥n de la operaci√≥n de los dos sistemas es un par√°metro clave en el dise√Īo del sistema para que la operaci√≥n del conjunto sea sencilla, robusta y fiable.

esquema ósmosis forzada

Las ventajas más importantes de la ósmosis forzada en relación a la ósmosis inversa convencional son las siguientes:

  • Consumo energ√©tico menor, especialmente en el caso de soluciones con presiones osm√≥ticas elevadas.
  • Baja propensi√≥n al ensuciamiento de la membrana.
  • Limpieza m√°s f√°cil y efectiva de la membrana.
  • Mayor vida √ļtil de la membrana.
  • Costes de operaci√≥n m√°s bajos.

La ósmosis forzada puede ser utilizada en una amplia variedad de aplicaciones posibles, ya que permite el tratamiento de aguas marines y salmueras, de aguas con sales minerales y metales, de efluentes con alta carga orgánica y de efluentes con sílice entre otros tipos de efluentes, siendo las más destacadas las que se relacionan a continuación:

  • Producci√≥n de agua en zonas con problemas de escasez.
  • Tratamiento de efluentes cuando la normativa obligue a la reutilizaci√≥n.
  • Implantaci√≥n de un sistema de vertido cero.
  • Tratamiento de efluentes complejos y dif√≠ciles de tratar con tecnolog√≠as convencionales.
  • Alternativa viable cuando se requiera reducir el consumo de energ√≠a.

Así pues, la ósmosis forzada es una tecnología emergente, totalmente viable y fiable, que se presenta como una clara competidora de la ósmosis inversa convencional y de otras tecnologías de separación. A modo de resumen, la ósmosis forzada:

  • Es un proceso alternativo a la √≥smosis inversa, en el que se reduce la energ√≠a y se disminuye la proporci√≥n de rechazo producido.
  • Es una tecnolog√≠a que se presenta como una alternativa emergente a los procesos de evaporaci√≥n t√©rmica convencionales.
  • Permite una amplia variedad de aplicaciones diferentes.
  • Es una tecnolog√≠a emergente que se seguir√° desarrollando y a√ļn se obtendr√°n mejores rendimientos.
  • Reduce costes de inversi√≥n y de operaci√≥n en las aplicaciones de vertido cero en comparaci√≥n con otras tecnolog√≠as.
  • Las pr√≥ximas mejoras servir√°n para reducir las necesidades del pretratamiento e incrementar a√ļn m√°s su eficiencia.

Condorchem Envitech pone al alcance de sus clientes el dise√Īo e implantaci√≥n de sistemas √≥ptimos de √≥smosis forzada. Concretamente, dispone de tres opciones de tratamiento mediante esta tecnolog√≠a, en las que el agente osm√≥tico es una soluci√≥n termol√≠tica, capaces de satisfacer las necesidades de muy diversos clientes,. Las opciones tecnol√≥gicas son las siguientes:

OPCI√ďN 1

  • Soluci√≥n focalizada en la membrana.
  • Elevada recuperaci√≥n de agua, incluso en el caso de efluentes que ensucian considerablemente la membrana.
  • Tratamiento para efluentes con s√≠lice, contaminaci√≥n org√°nica y minerales.

OPCI√ďN 2

  • Tecnolog√≠a considerada el buque insignia de la √≥smosis forzada.
  • M√°xima recuperaci√≥n de agua de alta calidad.
  • Tratamiento de salmueras de hasta 250.000 ppm de s√≥lidos disueltos totales.

OPCI√ďN 3

  • Recuperaci√≥n completa del agua. Soluci√≥n de vertido cero.
  • Combina tecnolog√≠a MBC con cristalizadores.
  • Mejora de la eficiencia en relaci√≥n a los procesos de evaporaci√≥n multiefecto.