Forward Osmosis (I): Introducción

Bosque de manglares. Fuente: Mangrove Forests

Imaginad 2 líquidos de distinta concentración separados por una membrana donde sólo el agua puede atravesarla. Por un fenómeno llamado difusión las moléculas de agua pasarán del líquido menos concentrado al más concentrado, produciéndose una dilución de esta último. Al final del proceso tendremos las dos soluciones con la misma concentración, este proceso que se produce de forma espontánea en la naturaleza se llama ósmosis, y la tecnología basada en ella Ósmosis Directa (OD) o Forward Osmosis (FO).

La FO es una tecnología de membrana relativamente nueva la cual no necesita ninguna presión externa para llevarse a cabo, lo que se traduce en un proceso de bajo consumo energético. Esta característica la convierte en una alternativa muy interesante comparada con otros tratamientos de membrana presurizados.

La presión que se ejerce en el caso de la FO es la presión osmótica. En el esquema siguiente vemos como gracias al gradiente de presión osmótica las moléculas de agua pasan a través de la membrana para equilibrar la concentración a cada lado de ésta:

Evolución de un sistema basado en la Forward Osmosis. Fuente: Forward Osmosis Tech

Proceso

La FO es una tecnología que puede tratar 2 líquidos al mismo tiempo, el más concentrado y con presión osmótica más elevada (Draw solution) se irá diluyendo paulatinamente a medida que el más diluido y con menor presión osmótica (Feed solution) recorre el camino inverso:

Esquema de funcionamiento de la FO. Fuente: Membranes Journal

Esta peculiaridad abre un abanico de posibilidades no sólo en la desalinización y depuración de aguas sino también por lo que respecta a la gestión y tratamiento de efluentes industriales. Al no necesitar una presión externa para hacer funcionar el proceso, la FO destaca sobretodo por su bajo consumo energético, derivando en unos menores costes de limpieza por fouling debido a la ausencia de compresión. Si a todo esto le añadimos el poder tratar dos efluentes distintos en un solo paso tenemos una tecnología de aplicación sumamente prometedora. 

Potencial

Para terminar con este primer post de introducción (habrá más relacionados con ejemplos de feeddraw solutions, tipos de membranas, estudios piloto y aplicaciones a escala industrial) a la Forward Omosis, hay que destacar que durante estos últimos diez años ha habido un crecimiento exponencial en el número de publicaciones científicas, por lo que demuestra el interés de la comunidad científica y el potencial de aplicación a escala real:

Fuente: Membranes Journal

Bibliografía

· Forward Osmosis Application in Manufacturing Industries: A Short Review. Anita Haupt and André Lerch. Membranes Journal. 23 July 2018.

· ForwardOsmosisTech’s forward osmosis guide (eBook).

· Forward Osmosis Tech (web)

Entrevista a Luis Navarro

Luis Navarro, CTO de GrapheneUp

Segunda audioentrevista del año, esta vez a Luis Navarro, CTO de GrapheneUp, empresa dedicada a la producción y desarrollo de aplicaciones y productos basados en el grafeno.

Aunque ya se vislumbran potenciales aplicaciones en el sector del agua (sobretodo en la eliminación de microcontaminantes emergentes) la mayoría de la entrevista se centra en el mismo grafeno y sus prometedoras aplicaciones en el campo de los composites o resinas compuestas. En definitiva, una entrevista muy interesante que disfrutaran los curiosos en innovación y a quien le guste estar al día en tecnología aplicada.

Como último apunte, pedir disculpas por la calidad del sonido. Espero ir mejorando con la práctica!

Entrevista a Xavier Martínez Lladó

Empezamos el año con una audioentrevista a Xavier Martínez Lladó, Responsable de la División de Tecnología del Agua en EURECAT-CTM.

Entre varios temas, hemos hablado del proceso de fusión entre el CTM y EURECAT, de la transferencia de conocimiento entre centros investigadores y empresas y de la importancia de su gestión para la divulgación científica.

Espero que os guste!

Jornada AI-H2O

Bajo el título «AI-H2O: El reto de la gestión integral del agua en el nuevo mundo de la infoesfera» se presentaba el pasado lunes 10 de diciembre la jornada organizada por el Campus de l’Aigua sobre Inteligencia Artificial aplicada al sector del agua. Los ponentes encargados de introducirnos a este apasionante mundo han puesto la nota de calidad al evento. 

Manel Poch, Director Científico del Campus de l’Aigua ha iniciado la jornada planteando varias dudas e incertidumbres que genera el concepto de IA, quizás en parte debido a la confusión de términos y aplicabilidades distintas. De aquí la necesidad de contar con ponentes cualificados que aporten luz a las sombras que genera esta multitud de conceptos que al fin y al cabo están íntimamente relacionados entre sí: Internet de las Cosas, Indústria 4.0, Big Data, Machine Learning, etc.

El primer ponente de la jornada, Xavier Xirgu, Responsable de Promoción e Innovación del Parque Científico y Tecnológico de la UdG, ha hecho un breve repaso de las cuatro revoluciones industriales a lo largo de la historia, poniendo en evidencia de que hay bastantes empresas a nivel local que aún se encuentran en la tercera (la revolución tecnológica), cuando en otros países la cuarta, la de la sensorización de los sistemas o popularmente conocida como Internet of Things, ya es una realidad palpable.

Xavier Xirgu nos introdujo a la IoT en el campo de la industria

Sin embargo, és la IoT un concepto tan simple como la aplicación de sensores a cualquier aparato o sistema? Según Xirgu,  la Internet of Things es la base para la generación de nuevos conceptos y herramientas de trabajo asociadas. Porque esta cantidad ingente de datos que generamos en el día a día (Big Data) puede ir asociada una gestión en un almacén virtual como sería la nube (Cloud Computing) y de este modo necesitar un sistema para asegurar el mantenimiento y gestión de estos datos (Cibersecurity). Un ejemplo lo tenemos en la aplicación de la impresión digital en 3D personalizada, es decir, la fabricación a medida de un número exacto de piezas para un cliente determinado. 

Explicados los diferentes elementos ligados a la IoT, Xirgu nos ha hablado del concepto Water4.0, poco original pero bastante ilustrativo en relación al sector del agua, un sector con tradicionalmente inmobilista y poco dado a los cambios profundos. Por otro lado, un concepto más potente y mucha aplicabilidad sería el de Digital Twin: desarrollar una réplica virtual exacta de un proceso cualquiera de depuración o potabilización para poder hacer pruebas antes de aplicar la solución a escala real.

La adopción de una tecnología tan novedosa en nuestro país como la IoT también implica una serie de retos a superar para avanzar hacia la transformación digital de la industria y del sector del agua en particular: mejorar la seguridad en la gestión de datos, una visualización real de beneficios económicos futuros, mayor implicación de los equipos directivos o mejorar la formación de los agentes implicados. En este sentido, la Universitat de Girona ya ofrece un Máster Industrial en IoT que vendría a paliar las carencias técnicas actuales.

El último ponente, Manel Garrido, profesor de Ingeniería Ambiental en la Universidad de Irvine (California) y antiguo alumno de la UdG, nos ha ofrecido una visión más aplicada del asunto. Ha repasado diferentes experiencias en la gestión integrada de aplicaciones, viendo ejemplos actuales muy interesantes por lo que respecta a gestión preventiva en los consumos energéticos de bombas, detección de escapes, geolocalización para elementos individuales de sistemas hídricos o Sistemas de Soporte a Decisiones o DDS.

Manel Garrido recopilando ideas para «llevárnoslas a casa».

Y al final de las ponencias, el debate entre los asistentes a la jornada ha basculado entre distopía y utopía, influido seguramente por la incertidumbre que genera toda tecnología disruptiva. En mi opinión, una buena o mala aplicación de la IA depende de nosotros mismos como seres humanos, aunque no sería de extrañar que esto empezara a cambiar cuando algún día lleguemos a la Singularidad, pero esto ya iría más allá del objetivo de este post. Quizás en un futuro…

Presentaciones de la jornada