Ósmosis forzada

La ósmosis forzada (forward osmosis) consiste en una tecnología innovadora de membranas que representa una mejora en relación a la ósmosis inversa, aunque actualmente aún se presente como una técnica complementaria y no una alternativa.

 

esquema osmosis

La ósmosis forzada se fundamente en el principio de igualdad del potencial químico. Es decir, si se dispone de dos recipientes separados por una membrana semipermeable en el que cada uno de ellos se encuentra una solución de un soluto con diferentes concentraciones, el sistema tenderá a equilibrarse y que los potenciales químicos de los dos recipientes se igualen. Para conseguirlo, el solvente fluirá del recipiente de menor concentración (presión osmótica baja) al recipiente con una concentración de soluto mayor (presión osmótica alta).

La aplicación de la ósmosis forzada en los procesos de obtención de agua de gran calidad es posible y viable técnicamente, utilizando una membrana semipermeable y una solución y una solución de elevada presión osmótica. La condiciones de presión y temperatura de trabajo son muy suaves, por lo que la utilización de esta técnica permite consumir muy poca energía, tratándose de un factor clave a favor de esta nueva técnica.

La utilización de la ósmosis forzada en aplicaciones industriales consistirá en la conexión mediante una membrana semipermeable de dos soluciones, una será la solución a tratar y la otra será una solución especial de presión osmótica muy superior a la solución a tratar. Así, el solvente de la solución alimento fluirá a través de la membrana a la solución de presión osmótica mayor. Este fenómeno natural se produce a temperatura ambiente y supone una pérdida de presión de 2-3 bar, la correspondiente para superar la resistencia a la fricción con la membrana. La solución de elevada presión osmótica recibe el nombre de agente osmótico (draw solution) y debe de permitir de forma rápida, sencilla y económica la separación del solvente recuperado.

La ósmosis forzada supone un avance en relación a la ósmosis inversa. Una de las ventajas claves reside en el hecho de que la presión de operación es baja, lo que supone un elevado ahorro económico. Además, las membranas de ósmosis forzada presentan mayor resistencia al ensuciamiento y el cloro no las deteriora tanto, por lo que las limpiezas son menos frecuentes y menos agresivas, obteniendo una vida útil de las membranas más larga.

Por otro lado, para ser rigurosos en la comparación, también se debe tener en cuenta que la ósmosis forzada, en una única etapa, no produce agua de alta calidad apta para su uso. Después de la etapa de ósmosis forzada se debe separar el agua (solvente recuperado de la solución alimento) del agente osmótico y, para ello, se requiere de una segunda etapa. En esta etapa posterior, tal y como se observa en la figura, se recupera el agente osmótico a la vez que se obtiene el agua de elevada calidad.

Ambas etapas se encuentran relacionadas por la recirculación de la solución del agente osmótico. El agente osmótico fresco, y por tanto concentrado, hace posible que se establezca un flujo de agua pura desde la solución alimento hasta la solución del agente osmótico. Consecuentemente, éste se diluye con el permeado que atraviesa la membrana. El agente osmótico diluido, en un proceso adyacente, se regenera al separarlo del agua pura. El funcionamiento de esta recirculación es una de las variables claves de este proceso en el diseño del sistema para que la operación del conjunto sea eficaz, robusta y fiable.

Si se compara la ósmosis forzada con la ósmosis inversa convencional se observa que la primera técnica ofrece una serie de ventajas muy importantes:

  • Elevado ahorro energético, principalmente cuando la solución alimento tiene una elevada presión osmótica.
  • Elevada resistencia al ensuciamiento de la membrana.
  • Necesidad de una menor frecuencia de limpiezas.
  • Vida útil de las membranas más larga.
  • Menores costes de operación.

La utilización potencial de la ósmosis forzada es muy amplia al permitir el tratamiento de aguas marines y salmueras, de aguas con sales minerales y metales, de efluentes con alta carga orgánica, de efluentes con sílice, etc. Esta técnica será fundamental en los siguientes campos de la producción de agua y tratamiento de efluentes:

  • Producción de agua para hacer frente a la escasez
  • Tratamiento de efluentes orientados a la reutilización
  • Implantación de sistemas de vertido cero
  • Tratamiento alternativo cuando las tecnologías convencionales no son efectivas
  • Alternativa viable cuando se requiera reducir el consumo de energía

Finalmente y a modo de conclusión, destacar que la ósmosis forzada es una tecnología innovadora, viable y eficaz, que representa una clara alternativa a tener presente en una gran variedad de procesos


Condorchem Envitech pone al alcance de sus clientes el diseño e implantación de sistemas óptimos de ósmosis forzada. Concretamente, dispone de tres opciones de tratamiento mediante esta tecnología, en las que el agente osmótico es una solución termolítica, capaces de satisfacer las necesidades de muy diversos clientes,. Las opciones tecnológicas son las siguientes:

  • OPCIÓN 1
    • Solución focalizada en la membrana.
    • Elevada recuperación de agua, incluso en el caso de efluentes que ensucian considerablemente la membrana.
    • Tratamiento para efluentes con sílice, contaminación orgánica y minerales.
  • OPCIÓN 2
    • Tecnología considerada el buque insignia de la ósmosis forzada
    • Máxima recuperación de agua de alta calidad
    • Tratamiento de salmueras de hasta 250.000 ppm de sólidos disueltos totales.
  • OPCIÓN 3
    • Recuperación completa del agua. Solución de vertido cero.
    • Combina tecnología MBC con cristalizadores.
    • Mejora de la eficiencia en relación a los procesos de evaporación multiefecto.

 


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