Forward Osmosis (II): Proceso

Fuente: TECNOAQUA

En el proceso de Forward Osmosis (FO) o también llamada Ósmosis Directa se utiliza el gradiente de presión osmótica entre una solución muy concentrada (extractora o draw solution) y otra más diluida (de alimentación o feed solution) para conseguir la difusión del agua desde un lado a otro de la membrana semipermeable que las separa. En definitiva, la diferencia de potencial químico es la que hace funcionar este proceso en vez de la diferencia de presión física que actúa en la ósmosis inversa.

Fuente: TECNOAQUA

Aunque ya hace años que se escribe sobre la ósmosis directa, no ha sido hasta este siglo XXI donde esta tecnología ha pasado del laboratorio a ser una realidad palpable. Su interés ha ido creciendo de forma significativa desde 2005 hasta 2012, año en el cual se puso en marcha la primera planta desalinizadora de FO del mundo, en Omán (200 m3/día).

Por otro lado, las posibles ventajas de su aplicación en el tratamiento de aguas complejas sobre las tecnologías actuales serían:

  • Debido a la ausencia de las altas presiones hidráulicas que sí existen en la OI, el gasto energético es mucho menor y los materiales usados no necesitan ser tan resistentes.
  • Mayor flexibilidad y aplicabilidad debido a la baja propensión al fouling así como una mayor facilidad de limpieza derivada de ésta.
  • Se puede usar como tecnología extractora de agua, muy útil para una posterior digestión anaerobia de aguas residuales convencionales.
  • Puede tratar aguas mucho más salinas (con una presión superior a 80 bar) que la OI .

La FO puede diseñarse para tratar un amplio grupo de aguas complejas como por ejemplo las de la industria téxtil, las aguas provenientes de la producción de petróleo y gas, las ricas en nutrientes o los lixiviados de vertedero, pasando por las aguas residuales de la industria nuclear. 

Proceso

Para que el proceso se lleve a cabo, es vital la existencia de la membrana semipermeable. Ésta se instala en un módulo o celda de filtración que permite la entrada y salida tanto de la solución extractora como de la de alimentación. Las celdas suelen tener una configuración de tipo sandwich y la circulación de las soluciones se produce a contracorriente.

Fuente: TECNOAQUA

La cuantificación del agua que atraviesa la membrana se lleva acabo mediante una balanza donde, a medida que avanza el proceso de ósmosis directa, la solución extractora va aumentando de peso. De forma inversa, la solución de alimentación va disminuyendo el suyo paulatinamente.

A pequeña escala el proceso se opera en modo discontínuo y circuito cerrado, donde poco a poco la solución extractora se va diluyendo y la de alimentación concentrando. En mayores dimensiones esta tecnología funciona en contínuo, por lo que la regeneración de la solución extractora se convierte en un factor crítico para una operación óptima del proceso.

Y hasta aquí las bases que fundamentan el proceso de la FO, en el siguiente post me voy a centrar en las membranas y los diferentes factores que impactan en el proceso de ósmosis directa como son los materiales, los tipos de soluciones extractoras, las condiciones óptimas para la operación y el fouling. 

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Nuevo concepto de EDAR y criterios de diseño

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Fuente: Ingenio.xyz

El pasado miércoles asistí a la masterclass online del profesor Jorge Chamorro, Ingeniero especialista en depuración de aguas sobre buenos criterios en el diseño de EDARs.

En ella se puso mucho énfasis en la necesidad de cambiar el concepto tradicional de EDAR y poner el foco en la produccón de lodos y no tanto en el del agua depurada. En definitiva, ver las depuradoras del siglo XXI como fábricas de lodos con la externalidad de agua depurada. Y por qué este cambio de paradigma? Pues porque si la línea de lodos funciona bien la del agua tendrá un buen rendimiento.

compost
Fuente: infoagro.com

Y un ejemplo de la absurda situación actual es que las administraciones priorizan la cantidad de agua depurada, pagando la producción por m3 y obvian el cumplimiento de los límites legales, eso es el rendimiento de la EDAR. También se minusvalora la gestión de los lodos, considerándolos como un mero residuo cuando se podrían valorizar perfectamente vía agricultura, compostaje o uso para generación de energía.

Imatge aèria EDAR
Imagen aérea de una EDAR. Fuente: blog de Jorge Chamorro

Resumiendo, una EDAR del siglo XXI tiene que centrar su esfuerzo en la producción de lodos, evitando malas condiciones de operación y optimizando el rendimiento global, así como diseñarla basándose en la versatilidad para afrontar diferentes condiciones en función de cambios estacionales, desequilibrios tróficos o vertidos incontrolados.

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