{"id":42285,"date":"2019-02-12T08:44:03","date_gmt":"2019-02-12T08:44:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/noticias\/?p=42285"},"modified":"2019-04-25T07:17:50","modified_gmt":"2019-04-25T07:17:50","slug":"luisa-vera-membranas-que-depuran","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/noticias\/2019\/luisa-vera-membranas-que-depuran\/","title":{"rendered":"Membranas que depuran"},"content":{"rendered":"

Si la obtenci\u00f3n de agua para consumo y riego es fundamental para cualquier poblaci\u00f3n, resulta doblemente relevante en territorios que, como Canarias, cuentan de recursos h\u00eddricos m\u00e1s limitados y deben abastecer a una gran poblaci\u00f3n residente a la que se unen de manera puntual los millones de turistas recibidos anualmente. Por ello, es de suma importancia la investigaci\u00f3n en tecnolog\u00edas que mejoren los procesos necesarios para obtener agua apta para los diversos usos humanos.<\/p>\n

Luisa Vera es una investigadora del Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Tecnolog\u00eda Farmac\u00e9utica<\/a> de la Universidad de La Laguna que se ha especializado en esta materia y ha trabajado en varios proyectos relacionados con una de las tecnolog\u00edas que se emplean para la depuraci\u00f3n de fluidos: las membranas de filtraci\u00f3n.<\/p>\n

Estas membranas est\u00e1n realizadas con materiales semipermeables que dejan pasar determinados compuestos y otros no. Unas muy habituales son las que se emplean para desalar agua de mar y son de tipo denso, es decir, que no poseen poros definidos, sino que la membrana, por una serie de procesos, deja pasar el agua y retiene las sales.<\/p>\n

Luego estar\u00edan las membranas de ultra o microfiltraci\u00f3n, que poseen poros de un tama\u00f1o tan peque\u00f1o que no resultan visibles para el ojo humano y llega a los micr\u00f3metros o micras de di\u00e1metro. En esos casos, la ultrafiltraci\u00f3n no solo es capaz de retener s\u00f3lidos mayores de 0,01 micras, sino que tambi\u00e9n puede impedir el paso de algunos virus y bacterias, por lo que se pueden aplicar en aguas residuales y otros campos, como el de la alimentaci\u00f3n, la cosm\u00e9tica o la farmacia.<\/p>\n

Otra caracter\u00edstica relevante de las membranas es el material del cual est\u00e1n hechas, de manera que se pueden clasificar en dos grandes grupos: inorg\u00e1nicas, principalmente elaboradas con materiales de tipo cer\u00e1mico, y org\u00e1nicas, con diferentes pol\u00edmeros que se preparan para que tengan la porosidad necesaria en cada caso. Hace unos a\u00f1os, las segundas eran considerablemente m\u00e1s caras, pero en la actualidad los costes est\u00e1n m\u00e1s optimizados.<\/p>\n

Como explica la profesora Vera, ninguno de los dos materiales es mejor que el otro, su idoneidad depender\u00e1 en gran medida del objetivo que se persiga. \u201cLas cer\u00e1micas son m\u00e1s resistentes desde el punto de vista qu\u00edmico y se pueden someter a tratamientos de limpieza m\u00e1s agresivos para recuperar su permeabilidad inicial. En cambio, una membrana org\u00e1nica es m\u00e1s sensible y requiere de mayores cuidados, pero tiene la ventaja de que los precios son un poco m\u00e1s competitivos, pueden tener m\u00e1s superficie y no se rompen con tanta facilidad. Para uso en alimentaci\u00f3n, lo m\u00e1s usual es utilizar membranas cer\u00e1micas por esa posibilidad de desinfectarla con tratamientos m\u00e1s exigentes, mientras que en otro tipo de \u00e1mbito, como el tratamiento de aguas residuales o la filtraci\u00f3n de lactosuero, es m\u00e1s habitual utilizar membranas org\u00e1nicas\u201d.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Vera muestra un tipo de membrana de filtraci\u00f3n de peque\u00f1o tama\u00f1o.<\/p><\/div>\n

Membrana rotativa<\/strong><\/p>\n

En los proyectos de investigaci\u00f3n que ha coordinado en los \u00faltimos a\u00f1os, Vera ha probado diversas configuraciones y tratamientos de membranas de ultrafiltraci\u00f3ndo para diferentes usos. Una de las innovaciones m\u00e1s prometedoras que han surgido de esos trabajos es el dise\u00f1o de una membrana rotativa, fruto de la tesis doctoral de Ignacio Ruig\u00f3mez.<\/p>\n

Hasta el momento, las membranas han tenido un dise\u00f1o compacto, en la que los filamentos porosos, ya fueran cer\u00e1micos o de pol\u00edmeros, estaban sujetos por ambos extremos, de tal modo que el aspecto general del conjunto de membranas es un cilindro. Este nuevo dise\u00f1o de membrana rotativa consiste en sujetar los filamentos porosos solamente por un extremo y en el otro dejar libre el material poroso, permitiendo as\u00ed su movilidad. Si se acopla esta membrana a un mecanismo giratorio, se facilitar\u00eda que el equipo se autolimpiara con la ayuda de ese movimiento.<\/p>\n

Este mecanismo es el que se est\u00e1 aplicando en el proyecto \u201cRegeneraci\u00f3n de espacios marinos y costeros de Canarias aplicando filtraci\u00f3n por membranas a las aguas residuales (MARFIL)\u201d, que fue una de las iniciativas seleccionadas por la Fundaci\u00f3n CajaCanarias y Obra Social \u201cla Caixa\u201d en su convocatoria de ayudas a proyectos de investigaci\u00f3n de 2017 y obtuvo una financiaci\u00f3n de 31.800 euros.<\/p>\n

La idea de MARFIL es comprobar la viabilidad de utilizar esa membrana rotativa en alguno de los puntos negros de vertidos del litoral costero. Vera explica que, casualmente, ya estaban trabajando en esta idea mucho antes de que estallara la crisis de las micro-algas en las costas tinerfe\u00f1as, pero cuando su equipo comprob\u00f3 que la tem\u00e1tica de la convocatoria de ese a\u00f1o de la Fundaci\u00f3n CajaCanarias era la preservaci\u00f3n de fondos marinos, se les ocurri\u00f3 que aquello en lo que estaban trabajando desde hac\u00eda tiempo pod\u00eda ser de utilidad en este \u00e1mbito.<\/p>\n

\u201cPor sus caracter\u00edsticas y componente mec\u00e1nico, ve\u00edamos que era complejo utilizar la membrana giratoria en instalaciones a escala real que requieran mucha superficie de membrana. Sin embargo, s\u00ed pod\u00eda ser viable para una soluci\u00f3n peque\u00f1a ad hoc en determinados casos concretos. Como la membrana rotativa tiene un dise\u00f1o compacto, podemos ubicarla en espacios reducidos y que se active solo en caso de necesidad. La idea es que la membrana no rote todo el tiempo y no necesite de limpiezas qu\u00edmicas, que son m\u00e1s engorrosas a la hora de operar, sino que sea suficiente con la limpieza f\u00edsica que provoca el propio movimiento de la membrana\u201d, explica la investigadora.<\/p>\n

\"\"<\/a>Cerrar el ciclo<\/strong><\/p>\n

Pero el proyecto tiene una segunda parte, referida a qu\u00e9 hacer con los residuos resultantes del proceso de depuraci\u00f3n. \u201cEsa materia org\u00e1nica que es rechazada por la membrana, al estar m\u00e1s concentrada y con menor contenido en agua, se puede valorizar despu\u00e9s en un proceso de digesti\u00f3n anaerobia que sea m\u00e1s factible y tenga unos rendimientos en producci\u00f3n de biog\u00e1s mayores. O bien podr\u00eda ser valorizada por medio de un proceso de combusti\u00f3n directo, de co-incineraci\u00f3n con otro tipo de residuos, etc. La idea es buscar f\u00f3rmulas para que, en l\u00ednea con la pol\u00edtica comunitaria y la Estrategia Europa Sostenible 2030, intentemos cerrar el ciclo de vida de todos los materiales y los productos, incluidos los residuos, para promover la econom\u00eda circular\u201d.<\/p>\n

Por tanto, mediante el proceso de ultrafiltraci\u00f3n directa, por un lado se obtendr\u00eda agua filtrada que, seg\u00fan los tratamientos posteriores que se le haga, podr\u00eda ser utilizada para diversas actividades, como el riego agr\u00edcola o de jardines, etc\u00e9tera, y, por otro, se obtiene materia org\u00e1nica concentrada susceptible de valorizaci\u00f3n. \u201cEs preciso dejar de ver el agua residual como un residuo, igual que nos pasa con los residuos s\u00f3lidos urbanos; hay que plantearse que esa materia org\u00e1nica, el nitr\u00f3geno, el f\u00f3sforo, deben ser recuperados y reutilizados, al igual que hacemos con el agua\u201d.<\/p>\n

En opini\u00f3n de Vera, la conciencia de reutilizar el agua lleva a\u00f1os asent\u00e1ndose y, de hecho, desde 2007 ya se cuenta con un Real Decreto espec\u00edfico sobre esta materia, que aporta un marco legal para actuar adecuadamente. Pero lleva tiempo, y todav\u00eda no se ha logrado del todo. \u201cRecuerdo que, ya hace unos a\u00f1os, t\u00e9cnicos de una de las empresas fabricantes de membranas me comentaba en un estudio piloto que ya en pa\u00edses como Alemania se asum\u00eda de manera natural que la basura no era un residuo, sino materia prima apta para producir energ\u00eda y bienes. En nuestra sociedad, en general, no han calado las posibilidades que plantea incorporar los residuos en la producci\u00f3n de energ\u00eda o la reutilizaci\u00f3n de aguas, as\u00ed como los beneficios ambientales y econ\u00f3micos que puede tener. Los t\u00e9cnicos y los investigadores asumimos la posibilidad y la necesidad de ese cambio de mentalidad, y ya son varios los grupos que trabajan en torno a estos temas, pero se requiere el apoyo de pol\u00edticas y programas innovadores, amparados en las normativas y las tecnolog\u00edas adecuadas que ya est\u00e1n disponibles y que permiten abordar perfectamente los retos que surgen en este campo\u201d.<\/p>\n

\"\"<\/a>Trayectoria investigadora<\/strong><\/p>\n

MARFIL es el \u00faltimo proyecto en el que ha estado implicada Luisa Vera, pero es el fruto de resultados de investigaciones e innovaciones previas, tras una larga trayectoria centrada en la investigaci\u00f3n sobre membranas. \u201cCuando hice la tesis, comenc\u00e9 con membranas de microfiltraci\u00f3n cer\u00e1micas, pr\u00e1cticamente eran un tubo donde por la acci\u00f3n de la presi\u00f3n, oblig\u00e1bamos al agua a fluir a trav\u00e9s de los poros de las membranas, mientras que las part\u00edculas y la materia org\u00e1nica se quedaban retenidas en el interior del cilindro\u201d, explica sobre sus or\u00edgenes.<\/p>\n

Desde entonces, ha participado en proyectos que no solamente se han desarrollado en el laboratorio, sino que tambi\u00e9n han contado con experimentaci\u00f3n a escala piloto. \u201cLos ensayos en laboratorio, en un ambiente controlado, nos ofrecen mucha informaci\u00f3n: el h\u00e1ndicap que tenemos frente a otros grupos de investigaci\u00f3n es que nosotros trabajamos con agua residual real; alguna vez hicimos ensayos con agua sint\u00e9tica pero no nos qued\u00e1bamos satisfechos, y optamos por trabajar con aguas reales ya desde mi tesis.\u201d<\/p>\n

La investigaci\u00f3n en laboratorio permite saber qu\u00e9 es lo que est\u00e1 pasando en la proximidad de la membrana y en su interior, prever su comportamiento al entrar en contacto con agua residual y dise\u00f1ar estrategias para mantener su productividad. \u201cEl agua residual va a cambiar en funci\u00f3n de la estaci\u00f3n del a\u00f1o, del n\u00famero de personas que la genere, etc.; y en el caso de un agua industrial, tambi\u00e9n depende de la fase del proceso en la que est\u00e9, del tipo de actividad industrial y otras circunstancias. Hay muchos factores que hacen que las caracter\u00edsticas del agua no sean constantes\u201d.<\/p>\n

Tanto los experimentos realizados en laboratorio, bajo condiciones m\u00e1s controladas, como los estudios realizados a escala piloto, en el marco de los proyectos desarrollados por Vera y sus colaboradores, han sido publicados en revistas especializadas, tan necesarias desde el punto de vista de la carrera investigadora. De hecho, Vera se congratula porque cabeceras como Journal of Membrane Science<\/em>, que es la referencia en la especialidad, valore la investigaci\u00f3n aplicada, por lo que los estudios realizados a escala piloto tambi\u00e9n resultan interesantes en ese sentido.<\/p>\n

Uno de los proyectos anteriores en los que ha participado Vera consisti\u00f3 en el estudio de un biorreactor de membrana colocado a la salida de una depuradora. Dicho biorreactor resulta de la combinaci\u00f3n del tratamiento biol\u00f3gico de las aguas residuales por bacterias, que se desarrollan por la presencia de materia org\u00e1nica en presencia de aire, y la posterior filtraci\u00f3n de dichas aguas por medio de membranas. Muchas instalaciones de depuraci\u00f3n de aguas, si son antiguas, no nitrifican-desnitrifican. En este proyecto, se estudi\u00f3 la capacidad de dicho biorreactor para nitrificar estas aguas y fue objeto de la tesis doctoral de Oliver D\u00edaz. \u201cEs muy importante, porque existen normativas sobre el contenido de nitr\u00f3geno de las aguas ya depuradas, y en especial si se reutilizan para riego. El aporte de nitr\u00f3geno est\u00e1 determinado, dado que la planta va a absorber el que necesite, pero el restante podr\u00eda llegar a un acu\u00edfero. Con la directiva marco del agua, lo m\u00e1s importante es preservar la calidad de las grandes masas de agua, que en nuestro caso son principalmente los acu\u00edferos subterr\u00e1neos\u201d.<\/p>\n

El problema es a\u00fan m\u00e1s complejo si se quiere transportar las aguas de salida de la depuradora y a\u00fan tienen materia org\u00e1nica disuelta y nitr\u00f3geno que no se ha transformado en nitratos o nitritos. En ese caso, los sulfatos del agua pueden transformarse en sulfuro de hidr\u00f3geno dentro de las conducciones cerradas de transporte. Este gas es t\u00f3xico, peligroso y corroe las instalaciones.<\/p>\n

En proyectos posteriores, se coloc\u00f3 la membrana no como un tratamiento posterior a la depuradora, sino integrado con el reactor biol\u00f3gico. Y un paso m\u00e1s all\u00e1 fue construir un reactor anaerobio, es decir, sin ox\u00edgeno. \u201cEl reto de la depuraci\u00f3n habitual es que consume mucha energ\u00eda. El proceso aerobio utiliza ox\u00edgeno que se introduce en el reactor y favorece el crecimiento de las bacterias aerobias, que degradan la materia org\u00e1nica. En ese proceso, la poblaci\u00f3n de bacterias aumenta y, una vez retiradas del agua, incorporan la materia org\u00e1nica como biomasa. En un reactor anaerobio utilizamos unas bacterias que degradan materia org\u00e1nica m\u00e1s lentamente, pero sin suministro de ox\u00edgeno. Producir\u00e1n CO2<\/sub> y metano, y este \u00faltimo se puede quemar para producir energ\u00eda. El proceso va mejor desde el punto de vista de balance energ\u00e9tico si conseguimos que funcione bien la metanizaci\u00f3n\u201d.<\/p>\n

De este modo, se ha realizado un trabajo continuo consistente en probar materiales, configuraciones y distintos pretratamientos que mantengan la membrana limpia el mayor tiempo posible, hacerlo de forma compacta y, finalmente, ver sus posibilidades de uso en emplazamientos peque\u00f1os.<\/p>\n

\u201cEn su d\u00eda\u201d, concluye Vera, \u201ccuando ve\u00edamos una membrana sumergida con los filamentos en movimiento, nos resultaba muy extra\u00f1o porque no era nada habitual. Y ahora es lo normal. En su momento fue casi revolucionario, pero de eso se trata: avanzar en el desarrollo de soluciones innovadoras\u201d.<\/p>\n

Gabinete de Comunicaci\u00f3n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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