{"id":133214,"date":"2017-06-08T14:34:04","date_gmt":"2017-06-08T13:34:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=133214"},"modified":"2017-06-08T14:34:04","modified_gmt":"2017-06-08T13:34:04","slug":"nuevas-estrategias-de-preparacion-y-sintesis-de-membranas-nanocompuestas-para-el-tratamiento-de-aguas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2017\/06\/08\/133214","title":{"rendered":"Nuevas estrategias de preparaci\u00f3n y s\u00edntesis de membranas nanocompuestas para el tratamiento de aguas."},"content":{"rendered":"<p>La tecnolog\u00eda de membranas es una industria en r\u00e1pido crecimiento, que contribuye sustancialmente al desarrollo de nuevas tecnolog\u00edas aplicadas al tratamiento del agua. Su bajo coste operacional, su superficie de operaci\u00f3n relativamente peque\u00f1a y el estricto cumplimiento de las regulaciones medioambientales actuales son algunos de los principales beneficios que aporta esta tecnolog\u00eda.<\/p>\n<p><em>Arcadio Sotto &#8211; URJC<!--more--><\/em><\/p>\n<p>Hoy en d\u00eda, las membranas accionadas a presi\u00f3n son las m\u00e1s utilizadas para aplicaciones en el tratamiento de agua. La futura aplicaci\u00f3n de las mismas se dise\u00f1a de acuerdo a su tama\u00f1o de poro caracter\u00edstico y composici\u00f3n qu\u00edmica de la capa activa. En este sentido, las membranas se encuentran disponibles comercialmente como Microfiltraci\u00f3n (MF, s\u00f3lidos en suspensi\u00f3n, protozoos y eliminaci\u00f3n de bacterias), Ultrafiltraci\u00f3n (UF, virus, coloides, remoci\u00f3n org\u00e1nica natural), Nanofiltraci\u00f3n (NF, dureza salina, metales pesados y eliminaci\u00f3n de materia org\u00e1nica) y \u00d3smosis inversa (OI, desalaci\u00f3n, reutilizaci\u00f3n del agua y producci\u00f3n de agua ultrapura). \u00a0Recientemente, han aparecido como tecnolog\u00edas emergentes, la \u00f3smosis directa (FO) y la \u00d3smosis de presi\u00f3n retardada (PRO) no s\u00f3lo disponibles para el tratamiento de agua sino tambi\u00e9n en la producci\u00f3n y aprovechamiento de energ\u00eda.<\/p>\n<p>Como resultado de la r\u00e1pida adaptaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda de membranas al suministro de agua y a la recuperaci\u00f3n de diferentes sustancias de valor a\u00f1adido, el mercado de esta industria est\u00e1 creciendo a un ritmo acelerado de un 9% anual y se espera que el gasto de inversi\u00f3n en 2017 supere los 26 billones (americanos) de d\u00f3lares.<\/p>\n<p>La tecnolog\u00eda de membranas no est\u00e1 exenta de algunos problemas de funcionamiento que limitan su \u00e9xito industrial. Entre ellos, destaca el <em>ensuciamiento<\/em> como tal\u00f3n de Aquiles de su rendimiento en la desalaci\u00f3n de aguas de mar o salobres y la depuraci\u00f3n de aguas residuales. En general, el fen\u00f3meno del ensuciamiento provoca consecuencias adversas como p\u00e9rdidas en las tasas de producci\u00f3n y calidad del agua, mayor demanda de energ\u00eda, mano de obra adicional para el mantenimiento y limpieza de las mismas y una menor vida \u00fatil de la membrana. Por to esto, se requiere de m\u00e9todos eficaces que eviten la aparici\u00f3n del mismo o simplemente mitiguen su desarrollo sobre la superficie o el interior de las membranas.<\/p>\n<p>Con el fin de evitar la proliferaci\u00f3n y desarrollo de diferentes mecanismos de ensuciamiento de naturaleza org\u00e1nica, desde hace m\u00e1s de una d\u00e9cada se han propuesto innumerables modificaciones en la composici\u00f3n qu\u00edmica de las membranas, especialmente en la estructura de su capa activa. En este sentido, se fabrican materiales nanocompuestos donde nanopart\u00edculas hidr\u00f3filas son depositadas o dispersadas en la matriz polim\u00e9rica. La naturaleza hidr\u00f3fila de los materiales dopantes mitiga el desarrollo del ensuciamiento org\u00e1nico. Innumerables esfuerzos se han desarrollado desde los laboratorios de investigaci\u00f3n hasta lograr la producci\u00f3n a escala industrial de membranas nanocompuestas de poliamida, cuya aparici\u00f3n en el mercado data desde hace casi un lustro.<\/p>\n<p>Dentro del inmenso n\u00famero de publicaciones cient\u00edficas que versan sobre la s\u00edntesis y caracterizaci\u00f3n de membranas nanocompuestas, un valor porcentual muy elevado de \u00e9stas son publicaciones dedicadas exclusivamente a la investigaci\u00f3n del fen\u00f3meno de ensuciamiento (Figura 1).\u00a0<a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2017\/06\/Figura-1.1.png\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-133216\" title=\"Figura 1.\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2017\/06\/Figura-1.1-300x204.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"204\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2017\/06\/Figura-1.1-300x204.png 300w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2017\/06\/Figura-1.1.png 828w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Figura 1. Comparativa del n\u00famero anual de publicaciones (JCR) dedicadas a la tem\u00e1tica de membranas nanocompuestas para el tratamiento de agua y aquellas, centradas en el fen\u00f3meno de ensuciamiento. Figura tomada de [1].<\/p>\n<p>Los esfuerzos por perfeccionar las propiedades filtrantes de las membranas se centran en mejorar tanto sus propiedades f\u00edsico-qu\u00edmicas (hidrofilicidad, rugosidad superficial, porosidad) como sus atributos funcionales (permeaci\u00f3n, selectividad, tiempo de vida) en comparaci\u00f3n con los materiales polim\u00e9ricos, habitualmente usados en la fabricaci\u00f3n de membranas. No obstante, no han sido pocos los obst\u00e1culos a vencer en la obtenci\u00f3n de membranas avanzadas de depuraci\u00f3n, con garant\u00edas de mayor calidad y producci\u00f3n de agua. Entre los principales factores limitantes destacan: aglomeraci\u00f3n de las nanopart\u00edculas, pobre compatibilidad entre los materiales dopantes hidr\u00f3filos y la matriz org\u00e1nica, lixiviaci\u00f3n de las cargas dopantes durante la filtraci\u00f3n y el desbalance permeaci\u00f3n\/selectividad que aparece producto del aumento de la permeabilidad de la membrana.<\/p>\n<p>Desafortunadamente, las estrategias convencionales de incorporaci\u00f3n de nanopart\u00edculas a la matriz polim\u00e9rica: mezcla f\u00edsica y revestimiento por inmersi\u00f3n, apenas cumplen los requisitos anetriores, debido principalmente al tama\u00f1o y la naturaleza polar de la mayor\u00eda de las nanopart\u00edculas propuestas como nanocargas.<\/p>\n<p>El dise\u00f1o de t\u00e9cnicas de preparaci\u00f3n innovadoras para la preparaci\u00f3n de membranas nanocompuestas resulta primordial con el fin de aprovechar al m\u00e1ximo el potencial que aportan las nanoparticulas en la resistencia al ensuciamiento de las membranas.<\/p>\n<p>En este sentido, investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos en colaboraci\u00f3n con hom\u00f3logos de la Universidad Cat\u00f3lica de Lovaina proponen la preparaci\u00f3n de nuevas membranas mediante la t\u00e9cnica <em>in situ<\/em> de s\u00edntesis de las nanocargas [1]. A trav\u00e9s de esta t\u00e9cnica se logar mejorar la interacci\u00f3n dopante-pol\u00edmero, as\u00ed como una dispersi\u00f3n m\u00e1s uniforme de las nanopart\u00edculas a lo largo de la estructura de la membrana. Una mejora de la compatibilidad de los componentes de las nuevas membranas eleva la estabilidad qu\u00edmica y mec\u00e1nica de estos materiales filtrantes.<\/p>\n<p>Esta nueva estrategia de dise\u00f1o abre las puertas a nuevas aplicaciones en desinfecci\u00f3n, adsorci\u00f3n y degradaci\u00f3n catal\u00edtica de contaminantes para el tratamiento del agua.<\/p>\n<p>[1] Xin Li, Arcadio Sotto, Jiansheng Li, Bart Van der Bruggen. Progress and perspectives for synthesis of sustainable antifouling composite membranes containing in situ generated nanoparticles. Journal of membrane Science 524 (2017) 502-528.<\/p>\n<p><em><br \/>\n<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La tecnolog\u00eda de membranas es una industria en r\u00e1pido crecimiento, que contribuye sustancialmente al desarrollo de nuevas tecnolog\u00edas aplicadas al tratamiento del agua. Su bajo coste operacional, su superficie de operaci\u00f3n relativamente peque\u00f1a y el estricto cumplimiento de las regulaciones medioambientales actuales son algunos de los principales beneficios que aporta esta tecnolog\u00eda. 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