La Nanofiltración: Definición, Características, Ventajas y Desventajas, Aplicaciones y usos.

¿Cómo se define?

Se denomina como un proceso de filtración del agua, que se realiza a través de una nanomembrana semipermeable bajo una determinada presión de forma, produciéndose según el tamaño de las moléculas que puedan atravesar dicha membrana.

Esta tecnología de filtración de flujo cruzado, se desarrolla en agua de bajos sólidos con disueltos totales, aplicándose en la eliminación de agentes contaminantes, sustancias orgánicas e iones multivalentes, desinfectando el agua potable y suavizándola para el consumo humano.

Asimismo, este proceso también se encarga de la separación específica de metales pesados en el agua por proceso de chorro, el cuál es producente en la reutilización del agua residual de inmuebles residenciales e industrias.

¿Cuáles son las características de la Nanofiltración?

• La nanomembrana no es tan cerrada y funciona a una presión de agua de alimentación

• No elimina iones monovalentes tan eficazmente como la Ósmosis Inversa

• Contribuye al reciclaje de las aguas residuales de uso comercial e industrial

• Reduce la cantidad de contenidos de sales de la ligera agua salobre

• La velocidad de la suciedad es menor, en comparación con la Ósmosis Inversa

• Las membranas de Nanofiltración retienen moderadamente las sales univalentes

• Requiere menos presión y menor consumo de energía que la Ósmosis Inversa

¿Cómo se desarrolla el proceso de Nanofiltración?

El desarrollo de este proceso de purificación de agua potable, se suscita mediante la utilización de membranas semipermeables de 1 nanómetro que funcionan a presión, esta permite una simultánea concentración y desalado de solutos orgánicos, los cuales son retenidos pero las sales pasan, a través de tales membranas por el filtrado.

Para que el proceso de Nanofiltración se desarrolle con efectividad, son necesarias membranas de separación, las cuales se definen como películas fabricadas con polímeros y un espesor de micras. Tales membranas trabajan es reduciendo su espesor, lo cuál disminuye la presión mediante estas para lograr un fiujo determinado.

Ventajas y Desventajas de la Nanofiltración

Ventajas:

• Las membranas de Nanofiltración funcionan a baja presión, usualmente en el rango de 50-250 psi con altas conversiones, considerando como un ahorro significativo de energía

• Remueve bacterias, virus y parásitos

• Tiene menor tendencia al ensuciamiento, en comparación el proceso tecnológico de Ósmosis Inversa.

• Remueve la dureza como también reduce parcial y simultáneamente el sodio en el agua

• Posee tasas de flujo más alta que la Ósmosis Inversa, produciendo hasta 15 galones diarios por pie cuadrado de superficie de membrana.

Desventajas:

• Tiene un alto rechazo para los Iones Divalentes y Multivalentes

• Remueve parcialmente los sólidos disueltos totales

Aplicaciones y Usos de la Nanofiltración:

En el campo residencial:

• Ablandamiento de agua:  

Es la técnica que permite la eliminación de iones minerales tales como el calcio y magnesio, los cuales causan el endurecimiento del recurso hídrico, produciendo de esta forma la suavización del recurso hídrico.

Cuando el agua es dura, puede obstruir tuberías, calderas, intercambiadores de calor y muchos otros dispositivos del sistema de distribución interna de agua, debido a la acumulación de sales de calcio y magnesio, así que la aplicación correcta de este procedimiento de purificación del agua puede evitar daños innecesarios e incluso, irreparables.

• Reducción y eliminación de olor:

Junto con el color y sabor, se define como un parámetro en la calidad estética del agua, puesto que las quejas mas frecuentes de la población sobre el agua potable, se dirigen hacia el olor y sabor del recurso hídrico que reciben, considerándose como una mezcla de los sentidos del olfato y gusto, tales aspectos presentes en el agua de consumo general, pueden ser originados por diversas causas de origen, tratamiento o de la red de distribución

El sabor u olor anormal genera alarma en el consumidor porque se asocia con anomalías en el sistema sanitario, exigiendo salubridad y pureza como principales elementos para reunir las condiciones organolépticas adecuadas para el consumo humano.

En el campo comercial e Industrial:

• Eliminación de pesticidas de las aguas subterráneas:

Las aguas subterráneas son reservas acuíferas que se encuentran debajo de la superficie terrestre, por lo cual representan una fracción importante de la masa de agua presente en los continentes, permitiendo el abastecimiento de una tercera parte de la población mundial.

El uso de pesticidas es muy común en la agricultura urbana y rural, sin tener en consideración el severo impacto ambiental que genera la incrustación de dichos químicos tan nocivos en el subsuelo, los cuales terminan en tales reservas hídricas a través de la actividad agrícola y la construcción de fosas sépticas.

La eliminación de estos productos químicos de las aguas subterráneas es compleja, debido a que no se le pueden aplicar procesos de depuración tal fácilmente debido a su difícil acceso, lo cual implica la permanencia por largos periodos de tiempo de agentes contaminantes en tales aguas.

En el caso de las zonas locales de contaminación se pueden realizar remediación de acuíferos, a través de la técnica de bombeo y tratamiento, consistiendo en la extracción del recurso hídrico de tales reservas, aplicándoles diversos tipos de tratamientos físicos, químicos y tecnológicos para su saneamiento e introducción a sus causes naturales.

• Eliminación de materiales pesados de las aguas residuales:

Cualquier catión que posea un peso atómico superior 23 de sodio, es considerado un metal pesado. El níquel, manganeso, plomo, cromo, cadmio, zinc, cobre, hierro y mercurio son metales pesados, los cuales se consideran como sustancias contaminantes y su presencia en el agua potable y residual, constituye un peligro latente para la salud pública.

Las fuentes habituales de estos agentes tóxicos son las industrias metalúrgica, cementera y otras, quienes sin ningún tipo de consideración arrojan no solo agua contaminada con estos agentes sino desechos de tales hacia ríos, playas y demás mantos acuíferos, acabando con la fauna y flora presente en tales ecosistemas.

Para la eliminación de tales elementos contaminantes en el agua residual, se pueden aplicar las técnicas de precipitación química e intercambio iónico.

• Reciclaje de aguas residuales:

Las lavanderías y salones de belleza son los establecimientos comerciales que presentan un alto consumo per cápita de agua por M3 en el desarrollo de sus actividades, la cual en su mayoría es malgastada e inutilizada en fines superfluos.

La Nanofiltración permite la reutilización de las aguas residuales procedentes de tales industrias, en los sistemas de drenajes y saneamiento como también en las redes de distribución estatal de agua, brindándole un óptimo tratamiento antes de ser encausada en cuencas hídrica naturales o deba ser utilizada por otras personas con diversos fines.

• Desmineralización del suero lácteo:

Se realiza a través de técnicas de separación físicas como precipitación, filtración por membranas o diálisis.

El suero de leche es expuesto a una ultrafiltración para proporcionar una fracción de retenido y un permeado de suero de leche, después se concentra el permeado de suero por medio de la Nanofiltración para ofrecer un retenido rico en lactosa, finalmente, se expone el retenido de tal proceso tecnológico a una cromatografía de permeación de iones a temperaturas elevadas entre 50 y 80 grados.

Tal aplicación reduce costos de transporte como de recuperación de lactosa y sólidos de proteínas de suero.

• Concentración y separación de azúcares:

Esta aplicación de la tecnología de Nanofiltración se limita a la industria de bebidas, ya que la filtración por membranas permite la clarificación del jugo no proceso sin utilizar clarificadores primarios, mejorando la calidad y rendimiento de diversos métodos tradicionales.

Asimismo, tales membranas pueden fraccionar y concentrar varias soluciones de azúcar en el proceso de producción.

• Eliminación de nitratos:

Los nitratos son sales o ésteres del acido nítrico HN03, estos agentes contaminantes son muy habituales en las aguas superficiales y son sumamente nocivos para la salud humana, especialmente para los bebes y niños debido a que pueden sufrir peligro de metahemoglobinemia infantil como consecuencia de la absorción de estos elementos disueltos en el agua o alimentos.

• Reducción de materia orgánica:

Para reducir u oxidar toda la materia orgánica presente en el agua residual, es necesario una cantidad considerable de demanda química de oxigeno, siendo una medida de representativa de la contaminación orgánica de un afluente como también un parámetro para a controlar dentro de las distintas normativas de vertidos y que nos da una idea muy real del grado de toxicidad de estos.

Para desarrollar tales propósitos, es necesaria la aplicación de tratamientos físico-químicos o tecnológicos (Nanofiltración), electrocoagulación y/o ozonificación.

• Fabricación de medicamentos:

La cosecha de células o recuperación de biomasa son pasos importantes en el proceso de fermentación, especialmente para facturar productos médicos como antibióticos.

La filtración contribuye a mejorar la producción debido a que reduce la tarea del operario y el costo de mantenimiento. Asimismo, las membranas son una parte estándar de las líneas de producción industrial de enzimas al concentrarlas previamente con otros procesos.