La ósmosis inversa es una tecnología que se usa para eliminar una gran mayoría de contaminantes del agua empujando el agua a presión a través de una membrana semipermeable.
Ósmosis inversa.
La ósmosis inversa es un proceso en el que se desmineraliza o desioniza el agua empujándola bajo presión a través de una membrana de ósmosis inversa semipermeable.
Ósmosis.
Para entender el propósito y el proceso de la ósmosis inversa, primero hay que entender el proceso natural de la ósmosis.
La ósmosis es un fenómeno natural y uno de los procesos más importantes de la naturaleza.
Es un proceso en el que una solución salina más débil tiende a migrar hacia una solución salina fuerte.
Una solución menos concentrada tendrá una tendencia natural a migrar hacia una solución de mayor concentración. Por ejemplo, si tuviéramos un recipiente lleno de agua con una baja concentración de sal y otro recipiente lleno de agua con una alta concentración de sal y estuvieran separados por una membrana semipermeable, el agua con menor concentración de sal empezaría a migrar hacia el recipiente con mayor concentración de sal.
Una membrana semipermeable es una membrana que permite el paso de algunos átomos o moléculas pero no de otros. Un ejemplo sencillo es una puerta de malla. Permite el paso de las moléculas de aire, pero no de las plagas ni de nada más grande que los agujeros de la puerta mosquitera. Otro ejemplo es el tejido de la ropa Gore-tex, que contiene una película de plástico extremadamente fina en la que se han cortado miles de pequeños poros. Los poros son lo suficientemente grandes como para dejar pasar el vapor de agua, pero lo suficientemente pequeños como para impedir el paso del agua líquida.
La ósmosis inversa es el proceso de ósmosis a la inversa.
Mientras que la ósmosis se produce de forma natural sin necesidad de energía, para invertir el proceso de ósmosis es necesario aplicar energía a la solución más salina.
Una membrana de ósmosis inversa es una membrana semipermeable que permite el paso de las moléculas de agua pero no de la mayoría de las sales disueltas, los orgánicos, las bacterias y los pirógenos.
Sin embargo, es necesario «empujar» el agua a través de la membrana de ósmosis inversa aplicando una presión mayor que la presión osmótica natural para desalinizar (desmineralizar o desionizar) el agua en el proceso, permitiendo el paso de agua pura y reteniendo la mayoría de los contaminantes.
Cuando se aplica presión a la solución concentrada, las moléculas de agua son forzadas a atravesar la membrana semipermeable y no se permite el paso de los contaminantes.
¿Cómo funciona la ósmosis inversa?
La ósmosis inversa funciona utilizando una bomba de alta presión para aumentar la presión en el lado de la sal de la ósmosis inversa y forzar el agua a través de la membrana semipermeable de ósmosis inversa, dejando casi todas las sales disueltas (95%-99%) en la corriente de rechazo.
La cantidad de presión necesaria depende de la concentración de sal del agua de alimentación. Cuanto más concentrada sea el agua de alimentación, más presión se necesitará para superar la presión osmótica.
El agua desalinizada, desmineralizada o desionizada, se denomina agua de permeado. La corriente de agua que lleva los contaminantes concentrados que no pasaron por la membrana se llama corriente de rechazo.
A medida que el agua de alimentación entra en la membrana de ósmosis inversa bajo presión (la suficiente para superar la presión osmótica), las moléculas de agua pasan a través de la membrana semipermeable y las sales y otros contaminantes no pueden pasar y se descargan a través de la corriente de rechazo (también conocida como salmuera), que va al desagüe o puede volver a introducirse en el suministro de agua de alimentación en algunas circunstancias para reciclarse a través del sistema de ósmosis inversa para ahorrar agua.
El agua que atraviesa la membrana se denomina agua de permeado o agua de producto y, por lo general, se ha eliminado entre el 95% y el 99% de las sales disueltas.
Es importante entender que un sistema de ósmosis inversa emplea la filtración cruzada en lugar de la filtración estándar, en la que los contaminantes se recogen dentro del medio filtrante. Con la filtración cruzada, la solución pasa a través del filtro, o cruza el filtro, con dos salidas: el agua filtrada va por un lado y el agua contaminada por otro. Para evitar la acumulación de contaminantes, la filtración de flujo cruzado permite que el agua barra la acumulación de contaminantes y también permite una turbulencia suficiente para mantener limpia la superficie de la membrana.
¿Qué contaminantes elimina la ósmosis inversa del agua?
La ósmosis inversa es capaz de eliminar hasta un 99% de las sales disueltas (iones), partículas, coloides, orgánicos, bacterias y pirógenos del agua de alimentación (aunque no se debe confiar en que un sistema de ósmosis inversa elimine el 100% de las bacterias y los virus).
Una membrana de ósmosis inversa rechaza los contaminantes en función de su tamaño y carga.
Cualquier contaminante que tenga un peso molecular superior a 200 es probablemente rechazado por un sistema de ósmosis inversa que funcione correctamente, en comparación, una molécula de agua tiene un peso molecular de 18.
Asimismo, cuanto mayor sea la carga iónica del contaminante, más probable será que no pueda atravesar la membrana. Por ejemplo, un ión de sodio tiene una sola carga (monovalente) y no es rechazado por la membrana de ósmosis inversa como, por ejemplo, el calcio, que tiene dos cargas. Del mismo modo, esta es la razón por la que un sistema de ósmosis inversa no elimina muy bien gases como el CO2, ya que no están altamente ionizados (cargados) mientras están en solución y tienen un peso molecular muy bajo.
Debido a que un sistema de ósmosis inversa no elimina los gases, el agua permeada puede tener un nivel de pH ligeramente inferior al normal dependiendo de los niveles de CO2 en el agua de alimentación, ya que el CO2 se convierte en ácido carbónico.
La ósmosis inversa es muy eficaz en el tratamiento de aguas salobres, superficiales y subterráneas para aplicaciones de grandes y pequeños caudales. Algunos ejemplos de industrias que utilizan el agua de ósmosis inversa son la farmacéutica, la de alimentación de calderas, la de alimentos y bebidas, la de acabado de metales y la de fabricación de semiconductores, por nombrar algunas.
Fuente:
R. (2022an, mayo 20). ¿Qué es la ósmosis inversa? EcoInventos. Recuperado 23 de mayo de 2022, de https://ecoinventos.com/osmosis-inversa/