Una membrana inspirada en los mejillones puede impulsar la sostenibilidad y añadir valor al tratamiento de aguas residuales industriales
Una nueva membrana nanoporosa permite separar con gran eficacia los componentes de las aguas residuales para su futura reutilización, ofreciendo a las industrias ventajas de sostenibilidad y valor añadido
Los ingenieros han desarrollado un nuevo tipo de membrana que separa las sustancias químicas de las aguas residuales con tanta eficacia que pueden reutilizarse, lo que supone una nueva oportunidad para que las industrias mejoren la sostenibilidad, al tiempo que extraen valiosos subproductos y sustancias químicas de las aguas residuales.
Los investigadores han desarrollado una nueva membrana de alta eficacia inspirada en los mejillones
University of Bath
Creada para el tratamiento de aguas residuales, la membrana nanoporosa compuesta de película fina, conocida como TFC NPM, presenta una capacidad "sin precedentes" para separar sales y otros componentes químicos del agua, y podría conducir a un tratamiento y una gestión más sostenibles del agua en una serie de industrias.
Un artículo de investigación publicado en Nature Water detalla las prestaciones de la membrana y explica cómo sus propiedades únicas, inspiradas en aspectos de los mejillones, podrían allanar el camino hacia una gestión más sostenible del agua en industrias como la farmacéutica, la del petróleo y el gas, la textil y la alimentaria. Los autores del artículo son académicos de la Universidad de Bath (Reino Unido) y colegas de China, Corea del Sur, Singapur, Australia y Bélgica.
Según ellos, la membrana podría sustituir a los equivalentes actuales utilizados en electrodiálisis, un proceso empleado para tratar el agua transportando iones a través de membranas de una solución a otra bajo una corriente eléctrica. Las membranas actuales son caras y pueden alcanzar eficacias de separación del 90-95%. Los autores del nuevo trabajo afirman que la nueva TFC NPM puede mejorar significativamente esta situación, con eficiencias superiores al 99%, a la vez que consume menos energía y tiene un coste menor.
El Dr. Ming Xie, profesor de Ingeniería Química de la Universidad de Bath y uno de los autores del trabajo, afirma que la membrana podría suponer un cambio de mentalidad en el tratamiento de aguas residuales. Tradicionalmente, muchas industrias han considerado las aguas residuales que generan como un residuo comercial que supone un coste necesario para el negocio. Tecnologías como la membrana que hemos creado pueden ayudarnos a dar pasos hacia la reducción de las emisiones de carbono disminuyendo el consumo de energía necesario para el tratamiento de las aguas residuales, a la vez que encontramos formas de separar eficazmente los componentes que contienen, como productos químicos, sales, energía, biomasa y nutrientes, antes de reutilizarlos como subproductos de alto valor".
Los investigadores se inspiraron en los mejillones para diseñar el revestimiento de la superficie de la membrana, compuesto por el polímero polietilenimina (PEI) y polidopamina (PDA), un compuesto que los mejillones excretan y utilizan para adherirse a las rocas o la madera en condiciones húmedas. La pegajosidad del revestimiento hace que la membrana sea muy selectiva, permitiendo el paso del agua pero bloqueando otros compuestos y materiales orgánicos. Este proceso de varias etapas mejora la filtración del agua y constituye una forma muy eficaz y de bajo consumo energético de fraccionar (o separar) las sustancias químicas por separado.
La electrodiálisis es una tecnología que ha demostrado su adaptabilidad a diversas aplicaciones, en este caso, la gestión de flujos de residuos altamente salinos. En el proceso de electrodiálisis se utiliza el potencial eléctrico para impulsar los iones positivos y negativos de las sales disueltas a través de una membrana sintética semipermeable separada.
Durante las pruebas, los investigadores utilizaron cuatro antibióticos (ceftriaxona sódica, cefotaxima sódica, carbenicilina disódica y ampicilina sódica) para comprobar el rendimiento de la filtración electrodiálisis de la membrana recubierta de PDA/PEI. La membrana mostró una eficacia de recuperación sin precedentes en la eliminación de los antibióticos de soluciones de agua salada (agua y cloruro sódico NaCl), con una eficacia de desalinización superior al 99,3% y una recuperación de los antibióticos superior al 99,1%. Si se incorpora al tratamiento de aguas residuales industriales, la membrana tiene capacidad para llevar a cabo un fraccionamiento (separación) electrodialítico muy eficaz de diversas soluciones mixtas orgánicas/NaCl, con más eficacia que los procesos estándar existentes.
En palabras del coautor, el Dr. Dong Han Seo, del Departamento de Ingeniería Energética del Instituto Coreano de Tecnología Energética: "Este trabajo demuestra el estado de la electrodiálisis para abordar el gran reto que supone en la industria farmacéutica el tratamiento biológico de las aguas residuales, a fin de permitir una recuperación eficaz de los productos químicos de alto valor y obtener al mismo tiempo agua reutilizable en el otro extremo con un bajo consumo de energía".
El Dr. Jiuyang Lin, de la Academia China de las Ciencias, también coautor del trabajo, afirmó: "Este sencillo pero eficaz recubrimiento proporciona estabilidad a largo plazo y garantiza un bajo consumo energético independientemente de las condiciones de las aguas residuales. Se trata de un hallazgo pionero en electrodiálisis para el tratamiento de aguas residuales que implica un diseño inteligente de la membrana, simulación y análisis".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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