Ósmosis forzada

La ósmosis forzada es un proceso que tiene un fin similar al de la ósmosis inversa, pero no utiliza presión sino sales adecuadas para proporcionar la presión osmótica suficiente para el proceso. Al igual que la ósmosis inversa también hace uso de membranas semipermeables para llevar a cabo el proceso.

En los procesos de ósmosis forzada participan dos fluidos. El alimento, que es una disolución diluida que se desea concertar y por otro lado un agente osmótico, esto es una disolución de alta concentración en sales inorgánicas u orgánicas. El agente osmótico presenta gran presión osmótica. Debido al fenómeno de la osmosis, de forma espontánea, aparece un flujo de agua desde la corriente de alimento hacia el agente osmótico. De esta forma la corriente de alimento se concentra y el agente osmótico se diluye.[1]

Generalmente a nivel industrial el agente osmótico diluido no es desechado si no que a través de un sistema de regeneración es reconcentrado extrayendo el exceso de agua proveniente de la etapa de osmosis forzada, de esta manera el agente osmótico puede ser reutilizado. Ejemplos de sistemas de regeneración puede ser la evaporación térmica o la osmosis inversa.[1]

La ósmosis forzada es un sistema alternativo al ósmosis inversa. Se utilizan sales que se pueden eliminar fácilmente con el calor, como carbonato amónico, o que no afectan negativamente al producto resultante, como el agua glucosada al potabilizar agua salada.

Aparte del ahorro energético, la ósmosis forzada puede ser más eficaz porque puede llegar a dejar sal sólida como subproducto en vez de salmuera.[2]

Ventajas de la ósmosis forzada
  • Se puede trabajar con ella a presiones reducidas.
  • Genera un gran ahorro energético.
  • Presenta una excelente tolerancia a las membranas del cloro.
  • El coste en su uso es más bajo.
  • Larga vida útil.
  • Capacidad de tartar soluciones de alimento de composición más compleja.

La larga vida útil de los sistemas de ósmosis forzada es debido a que en comparación con la ósmosis inversa la obstrucción de las membranas es mucho menor.[3] Esto se debe a que en la ósmosis forzada no existe una presión hidrostática que compacta las diferentes impurezas sobre la membrana, si no que estas se encuentran en suspensión en el líquido.

La menor tendencia a la obstrucción de la membrana en el caso de ósmosis forzada también permite que las disoluciones alimento puedan tener composiciones más complejas, en el caso de la ósmosis inversa el alimento ha de ser pretratado con otros sistemas de filtración para eliminar las impurezas de tamaños más grandes ya que estas obstruyen rápidamente las membranas.

Aplicaciones posibles

La ósmosis forzada se puede usar en varios tipos de aplicaciones, ya sea en tratamiento de aguas marinas y salmueras, así como sales minerales y metales. Las más destacadas son como alternativa para la reducción del consumo de energía, sistema de vertido cero, en problemas de escasez o en la implantación de un sistema de vertido cero.

Un caso claro de utilidad de este proceso es en las bebidas de emergencia. En estas situaciones en general no se dispone de demasiados recursos para purificar agua. Los kits de bebidas de emergencia contienen un agente osmótico que suele ser una combinación de azúcares y una membrana semipermeable. El agua que se desee purificar, bien sea agua superficial que puede contener patógenos o contaminantes, agua de mar o incluso orina, se pone en contacto con el agente osmótico a través de la membrana semipermeable, de esta forma se rechazan todos aquellos componentes distintos al agua. Como el proceso es espontáneo simplemente hay que esperar un cierto tiempo a que el agua pase de alimento al agente osmótico. Finalmente, el agente osmótico se transforma en una disolución de agua y azúcares que aparte de hidratar también nutre.[4]

Agente osmótico

El agente osmótico debe ser seleccionado cuidadosamente para que este ofrezca altas presiones osmóticas. Existen estudios que analizan la presión osmótica tanto de compuesto inorgánicos como orgánicos. La selección el agente osmótico también es importante debido al flujo de solutos que puede existir a través de la membrana. Idealmente en una membrana semipermeable únicamente el agua debería poder atravesarla, pero debido a fenómenos de difusión una cantidad, generalmente pequeña, de soluto puede atravesar la membrana. Debido a esto los agentes osmóticos no pueden ser tóxicos ya que puede existir paso de cierta cantidad del mismo hacia la corriente de alimento. Las propiedades generales que un agente osmótico debe tener son:[3]

  • No tóxico
  • Bajo coste
  • Fácil regeneración
  • Alta presión osmótica a concentraciones bajas
  • Alta solubilidad
  • Baja viscosidad
  • Baja difusión
  • Estabilidad frente a contaminación por difusión de componentes de la corriente de alimento
  • Reducido efecto de polarización de la concentración.

Referencias
  1. Haupt, Anita; Lerch, André (23 de julio de 2018). «Forward Osmosis Application in Manufacturing Industries: A Short Review». Membranes (en inglés) 8 (3): 47. ISSN 2077-0375. PMC 6160976. PMID 30041478. doi:10.3390/membranes8030047. Consultado el 3 de junio de 2022.
  2. Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (25 de noviembre de 2019). «Desalination brine disposal methods and treatment technologies - A review». Science of The Total Environment 693: 133545. ISSN 0048-9697. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.351. Consultado el 29 de octubre de 2019.
  3. Nicoll, Peter G (September 2013). «Forward Osmosis - A brief introduction.». ResearchGate.
  4. Cath, T; Childress, A; Elimelech, M (15 de septiembre de 2006). «Forward osmosis: Principles, applications, and recent developments». Journal of Membrane Science (en inglés) 281 (1-2): 70-87. doi:10.1016/j.memsci.2006.05.048. Consultado el 3 de junio de 2022.

Enlaces externos
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