| Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros. (CSIC) |
| Membranas con tecnología propia |
Desarrollo de tecnología española para la potabilización de agua de mar y la construcción de nuevas plantas |
El uso de membranas para desalinizar el agua de mar es una tecnología suficientemente madura. Pero sólo en Estados Unidos y Japón. Para buena parte de los países que precisan aportes suplementarios de agua para regadío y consumo doméstico, como España, la única solución es importar módulos de membrana para sus plantas desalinizadoras. El grupo coordinado por Javier de Abajo, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC), se ha propuesto desarrollar, en colaboración con empresas españolas, módulos propios para limitar la dependencia tecnológica existente. |
Xavier Pujol Gebellí |
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Investigadores de los departamentos de Química Macromolecular y Química Física de Polímeros.
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La demanda internacional de plantas desalinizadoras de agua experimentará en los próximos años un aumento notable. Según la Organización Mundial de la Salud, en tan solo un lustro se invertirán alrededor de 20.000 millones de euros, 14.000 de ellos destinados a Oriente Medio, al desarrollo de nuevas tecnologías para la potabilización de agua de mar y la construcción de nuevas plantas. En este tiempo, las 13.600 plantas repartidas en 120 países, muy probablemente se incrementarán en un 30%, con lo que el coste por metro cúbico de agua tratada continuará la curva descendente iniciada el pasado decenio hasta situarse entre los 50 y los 70 céntimos de euro.
El problema es que buena parte de la tecnología que se emplea en esas plantas, cuyo rendimiento medido en flujo de agua y rechazo de sales se aproxima al máximo exigible, procede fundamentalmente de Estados Unidos y Japón. La situación de dependencia tecnológica es más acusada, si cabe, si se habla de tecnología de membranas, considerada «suficientemente madura» por los expertos, pero con el coste añadido de la importación y el pago de royalties. |
El problema es de dependencia tecnológica: buena parte de la tecnología que se emplea en plantas desalinizadoras procede de Estados
Unidos y Japón
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La dependencia tecnológica, no obstante, no es irreversible al cien por cien. Al menos eso creen los investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros del CSIC (Madrid) coordinados por Javier de Abajo. En los departamentos de Química Macromolecular y Física Química de Polímeros, llevan años desarrollando membranas propias basadas en poliamidas aromáticas que podrían convertirse en la base de un primer cambio de tendencia. El trabajo de este amplio grupo, aunque centrado en soluciones tecnológicas para plantas desalinizadoras, tien también ramificaciones en membranas para la separación de gases y purificación de gases industriales. |
El poder de los materiales hidrófilos
La desalinización de aguas a través de módulos de membranas es una tecnología «ya resuelta», cuenta José González de la Campa, miembro del equipo de investigación. Hoy en día, sigue, se fabrican membranas que ofrecen rechazos de sal de más del 99%, y cualquier planta diseñada con esa tecnología puede incorporarlas y ponerlas a funcionar desde el primer día.
Pero el coste, por la dependencia, es elevado, y no sólo económicamente. La
existencia de pocos proveedores limita el acceso y encarece tanto el proceso
como el producto final.
Una posibilidad para remediar esta situación podría venir de la mano de
las membranas poliméricas y, en particular, de las fabricadas a partir de
poliamidas aromáticas, campo en el que está centrado el grupo de Javier
de Abajo y que, según González de la Campa, «son las mejores» por su
elevada hidrofília, característica que se está revelando como
fundamental para conseguir altos flujos de agua. «Los grupos amida de
estos polímeros son capaces de formar puentes de hidrógeno con la
molécula de agua», aclara, aspecto que favorece un flujo transmembrana
que solo es posible si además se aplican altas presiones. No hay que olvidar
que una membrana semipermeable que separa dos disoluciones de distinta
concentración facilita de forma natural el paso de disolvente (agua) de la
disolución más diluida a la más concentrada, en un proceso denominado
ósmosis, y que el proceso de desalinación por membranas es precisamente
el contrario (ósmosis inversa) y para ello es necesario aplicar una presión
claramente superior a la presión osmótica. Soportar esa presión exige,
además, dotar a la membrana de las prestaciones mecánicas adecuadas. |  Modelado de una membrana por ordenador. |
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El grupo, el único con experiencia en España en la síntesis química de
poliamidas aromáticas, ha logrado desarrollar un proceso capaz de
conjugar ambas características y que, del mismo modo, logra altos
porcentajes de rechazo de sal, el principal objetivo. El desarrollo del
proceso ha sido posible en parte gracias al interés mostrado por una
empresa de Barcelona en la puesta a punto de tecnología propia para
plantas desalinizadoras y que, hasta el momento, ha estado importando
los módulos de membrana, principalmente de EE.UU y Japón. |
El grupo ha desarrollado un proceso que tiene alta hidrofília y logra altos porcentajes de rechazo de sal, el principal objetivo
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La empresa ya ha instalado módulos fabricados según los parámetros
del grupo del ICTP en varias plantas de potabilización de agua. Pero la
solución propuesta todavía no da el resultado óptimo. Si bien en
condiciones ideales la membrana funciona adecuadamente, no ocurre lo
mismo cuando se pasa al sistema de producción industrial. «A veces salen
impecables, pero otras tan solo regular», admite González de la Campa. El
problema reside en la adaptación del prototipo a un sistema de producción
industrial «razonable» para que los costes de fabricación de las membranas
sean competitivos. |
La membrana cuenta con una capa activa de poliamida y un soporte
estructural poroso. En el proceso industrial, que continuamente se está
optimizando, deben asegurarse parámetros como la regularidad, el
espesor de las dos capas o el grado de rugosidad, y muy especialmente
la integridad y continuidad de la capa activa de poliamida |
Pero hay otro más, común también con las de origen estadounidense y
japonés como es la durabilidad. Las membranas se van ensuciando con
el tiempo y el grado de suciedad provoca una capa en superficie que
reduce el flujo y, por tanto, la eficacia. La única solución es limpiar las
membranas periódicamente, algo que obliga al uso de detergentes y, a
menudo, a detener la planta. Con ello se acelera el deterioro del
material. «Más que mejorar la permeabilidad o el rechazo estamos intentado
conseguir membranas que tarden más tiempo en ensuciarse», indica el
investigador. Es decir, membranas compuestas de polímeros más hidrófilos
puesto que se ha probado que el depósito de microorganismos o
«fouling biológico» es mucho más rápido en superficies hidrófobas. |
Transferir tecnología |
| El grupo del ICTP está convencido de que detrás de sus investigaciones,
que acumulan ya más de seis años en membranas desalinizadoras,
existe un mercado de aplicaciones e incluso algo así como una
justificación estratégica. «La cuenca mediterránea es deficitaria en agua
dulce», señala González de la Campa. Especialmente lo es cuando
mayor demanda existe, en verano. Más allá de las posibilidades de un
eventual trasvase que palie ese déficit para el Mediterráneo español, las
plantas desalinizadoras «son una solución factible y competitiva» que podría
ser más efectiva «si se dispusiera de tecnología propia». |
Pese a ello, en España hay pocos grupos que anden trabajando en esta área y menos aún dedicados a cuestiones básicas. En su mayoría, los pocos grupos españoles del sector se orientan al estudio de parámetros comerciales y entre ellos abundan científicos de las ramas de la física y la termodinámica y escasean los químicos. Raramente trabajan en la generación de nuevas membranas. |
«Nuestra misión», insiste el investigador del ICTP, «es poner a punto aquí una
cosa que ya existe». «Cualquier empresa española dedicada a este campo
tiene capacidad para construir una planta desalinizadora y opciones para
generar tecnología propia». La caja negra es el «cilindro», la membrana, de
la que existe una versión precomercial. El salto a la versión comercial
representa «un buen ejemplo» de transferencia de tecnología. |
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