Aplicaciones de la nanotecnología para el tratamiento de aguas

Según las Naciones Unidas, el consumo de agua ha aumentado durante el último siglo al doble de velocidad que la tasa de población. La demanda de agua es básicamente para el consumo humano, la agricultura, las actividades recreativas y los entornos naturales. Por ello,  la gestión del agua es un tema considerado estratégico a nivel mundial.

Las soluciones a los problemas vinculados al agua se deben abordar con una perspectiva multidisciplinar. La nanotecnología reúne conocimientos científico-técnicosprovenientes de diferentes disciplinas tradicionales con el fin de conocer, operar  y controlar la materia a escala atómica y molecular, y poder así obtener materiales con propiedades mejoradas o nuevas. En este contexto, la nanotecnología parece una alternativa viable en el campo de las tecnologías del agua.

Georgiana Amariei y Karina Boltes, Ingeniería Química, UAH.

La fascinación que provoca el poder operar a escala manométrica y controlar las propiedades de los materiales, hace que la nanotecnología, además de ser una línea de investigación de gran futuro, empiece a proporcionar aplicaciones comerciales en el sector del agua.

La Universidad de California y la compañía NanoH2O, (Los Ángeles, CA, EE.UU.) desarrollaron e introdujeron la membrana QuantumFlux en el mercado de la ósmosis inversa. Esta membrana se generó mediante la incrustación de nanopartículas hidrófilas en una película fina de poliamida para formar una membrana nanocomposita con mayor eficiencia de permeabilidad y menor potencial de ensuciamiento.

Estas nanopartículas son altamente porosas, absorben agua como una esponja, mientras que repelen las sales disueltas y otras impurezas. Por otro lado, repelen los compuestos orgánicos y bacterias causantes del bioensuciamiento, que tienden a obstruir las membranas convencionales después de cierto tiempo de uso. Ya disponible en el mercado, esta membrana de altas prestaciones permite desalinizar con menores costos energéticos que la ósmosis inversa.

      https://ep.rai.nl/noviteiten/popup/img?inn=3df77392-e030-4f2b-92d4-ca502235e827&vraag=17&hires=1

Fig 1. http://www.waterworld.com/articles/wwi/print/volume-26/issue-6/editorial-focus/desalination-energy/commercialising-desalination.html.

El NanoCeram® (Argonide Corporation, Sanford, FL, EE.UU.) es un filtro de nanofibras que implementa un medio de filtración electropositivo y que esta insertado en un cartucho de filtro. El producto es una fibra de diámetro pequeño, con una alta área superficial (300 a 600 m2/g). NanoCeram puede ser utilizada en prefiltración para sistemas de generación de agua ultrapura, o en procesos de tratamiento y acondicionamiento de agua industrial.

Aquaporin Inside™ (Aquaporin A/S, Copenhagen, Denmark) es la primera membrana biomimética con acuaporinas incrustadas. La acuaporinas son proteínas que forman poros en las membranas celulares, a través de los cuales se mueve el agua por ósmosis, y que son capables de repelan iones. La combinación de la alta permeabilidad y la repulsión selectiva hace de las acuaporinas un material ideal para la producción de nuevas membranas biomiméticas.  Este tipo de membrana es capaz de soportar presiones de hasta 10 bar y permitir un flujo de agua> 100L / hm2. Se usa para la desalación de agua salobre.

     

Fig 2. Izquierda: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=34964.php. Derecha: http://www.waterworld.com/articles/iww/print/volume-14/issue-3/features/biomimetic-membranes.html

ArsenX np (SolmeteX Inc., Filadelfia, PA, EE.UU.) es un intercambiador iónico híbrido que comprende nanopartículas de óxido de hierro y polímeros. Es muy eficaz para la eliminación de arsénico y requiere pocos retrolavados. Para el uso industrial, los nanomateriales y óxidos nanometálicos se comprimen en pastillas porosas o se utilizan en polvos.

Fig 3. http://purolite.com.br/downloads/Brochuras/ArsenXnp%20NM%20-%20Presentation.pdf

Purific Water (Holiday , FL, EE.UU.) es un proceso combinado de tratamiento de agua que comprende la fotocatálisis y filtración por membrana cerámica. Ha demostrado capacidad para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles del agua, con una capacidad de tratamiento de más de 4 millones de metros cúbicos por día y de 1,4 millones de metros cúbicos por día en procesos de la remediación de dioxinas de las aguas subterráneas.

La implantación de tecnologías que incluyan el uso de nanomateriales en procesos de tratamiento del agua, depende en gran medida de su impacto sobre el medio ambiente y la salud humana. Se requieren estudios más profundos que aborden diferentes aspectos, no sólo la eficacia de eliminación de ciertos contaminantes o la capacidad de producción de agua limpia. En este sentido, habría que conocer más sobre la toxicidad en diferentes organismos, la dispersión de las nanopartículas los compartimientos ambientales (no sólo el agua) y también sería preciso desarrollar análisis del ciclo de vida de estas tecnologías.

 

Más información en:

I.Gehrke, A. Geiser, A. Somborn-Schulz; ¨Innovations in nanotechnology for water treatment¨; Nanotechnology, Science and Applications; 2015.

http://www.argonide.com/nanoceram/

http://www.aquaporin.dk/

http://www.systematixusa.com/products/media/active_media/arsenx.htm

http://dev.nanoh2o.com/

http://www.sciessent.com/agion-antimicrobial-technology

Compartir:

Un comentario

  1. Gracias por tan detallada informacion de estos nuevos avances en la purificacion de agua. Estare esperando con ansiedad nueva informacion.
    Gracias y Felicitaciones.

Deja un comentario