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Química que da agua

Diseñando membranas para aprovechar las propiedades coligativas

Niveles de aguas subterráneas en descenso, cauces de ríos secos, embalses vacíos, contaminación, derroche… La escasez de agua potable ya no es solo un problema en países propensos a la sequía. Cada vez son más los lugares industrializados donde el consumo de agua está aumentando más rápidamente del que los recursos disponibles pueden suministrar. El agua es una cuestión de seguridad y también motor económico. ¿De dónde sacarán las ciudades el agua para beber, cocinar, lavarnos y mantener la higiene de aquí a cincuenta o cien años? Conjuntamente con la sensibilización ciudadana y medidas puntuales, se necesitan soluciones globales y sostenibles para abordar el problema.

Los mares y océanos son las mayores reservas de agua en la Tierra. Durante décadas, la destilación térmica de agua salada se ha usado para mantener el suministro en zonas costeras independientemente de las condiciones climáticas; pero a costa de un elevado coste energético. La tecnología actual combina la limpieza inicial del agua de mar por ultrafiltración con la eliminación real de sales mediante ósmosis inversa. Esta combinación ha permitido la reducción de costes y ha convertido la desalinización del agua marina en una solución atractiva y eficaz.

LA DESALINIZACIÓN ES UNA SOLUCIÓN EFICAZ PARA PALIAR LA ESCASEZ DE AGUA POTABLE
¿Dónde está la química?

Las membranas de ultrafiltración consisten en unas fibras poliméricas con finos capilares por los cuales se hace pasar el agua del mar a presión. En sus paredes, las fibras tienen poros extremadamente pequeños capaces de retener partículas suspendidas como arena, sedimentos, algas e incluso microorganismos.

De este modo, solo el agua purificada emerge de nuevo en el exterior de las fibras. A continuación, en la ósmosis inversa, el agua se hace pasar por una segunda membrana compuesta por capas de grueso muy fino. Estas capas confieren resistencia a la membrana para aguantar las altas presiones necesarias para hacer pasar el agua en contra de gradiente. Una pequeñísima medida de poros en la capa de barrera las hace impermeables al paso de iones y moléculas.

Membrana de ultrafiltración UF inge Multibore® de BASF
¿Qué conceptos lo explican?

Las propiedades coligativas explican cómo pequeñas cantidades de un soluto no volátil en una solución alteran su comportamiento. Entre los fenómenos derivados de las propiedades, la ósmosis tiene gran importancia dada su repercusión tanto en fenómenos de estabilidad y transporte a nivel celular hasta procesos cotidianos como la conservación de alimentos. Espontáneamente, el agua circula para equilibrar la concentración global de los solutos (fuerza iónica) a cada lado de una membrana semipermeable. Pero si se aplica una presión suficiente (mayor a la presión osmótica), se puede invertir el sentido de flujo del agua y obtener agua más pura.

Interior de la planta desalinizadora del Prat de Llobregat. Imagen cortesía de ATLL - Aigües Ter Llobregat – Barcelona