Fotomontaje del dispositivo con la membrana de seda y de un mar.

Fotomontaje del dispositivo con la membrana de seda y de un mar. Universidad de Hong Kong/Unsplash

Tecnología

Adiós a la sequía: el innovador invento que purifica el agua 10 veces más rápido utilizando hasta un 80% menos de energía

Unos investigadores han fabricado una membrana de nanofiltración que usa seda natural con la que pretenden revolucionar el tratamiento del agua.

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España y gran parte del mundo siguen teniendo que hacer frente a una importante sequía que viene provocada debido a la crisis climática, que ha aumentado en el último año los fenómenos meteorológicos extremos, como las olas de calor. Sin embargo, la tecnología se ha erigido como una gran aliada para combatir esta situación, con dispositivos que extraen agua del aire y hasta con desaladoras que generan 5.000 litros usando placas solares. La última innovación en este campo viene desde Hong Kong, donde se ha creado un invento que purifica este bien preciado 10 veces más rápido utilizando para ello hasta un 80% menos de energía.

Un equipo de investigadores, dirigido por el profesor Chuyang Tang, catedrático del Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Hong Kong (HKU), ha fabricado una novedosa y revolucionaria membrana de nanofiltración que utiliza seda natural, que es un material sostenible, fuerte y biodegradable. Este innovador invento podría transformar totalmente el proceso que se usa actualmente en la purificación y el tratamiento del agua; que es un bien cada vez más escaso.

Las membranas de nanofiltración no son nuevas, ya que se suelen emplear ampliamente en aplicaciones como el procesamiento y el tratamiento de aguas residuales industriales o la filtración de agua en el hogar. Son capaces de eliminar una amplia gama de contaminantes, entre los que se incluyen metales pesados, moléculas orgánicas y microorganismos; al mismo tiempo que permiten el paso de este preciado líquido y los iones minerales beneficiosos, como el calcio (Ca2+) y el magnesio (Mg2+), que esenciales para la salud humana. Aunque tienen un importante problema que solventa este innovador invento.

Hecha de seda natural

La nanofiltración es un proceso mediante el cual se hace pasar un fluido a través de una membrana semipermeable a una determinada presión, de forma que se produce una separación basada en el tamaño de las moléculas que pueden atravesar dicha membrana (entre 0.001 y 0.01 milímetros). Los métodos actuales que emplean esta técnica requieren presiones extremadamente altas, de hasta 10 bar, que es 10 veces la presión atmosférica. Y esto supone un problema, ya que implica que el proceso sea costoso y requiera mucha energía.

Incluso acarrea la necesidad de utilizar equipos voluminosos. Hasta ahora. El profesor Chuyang Tang y su equipo se propusieron abordar este problema y tras una dura investigación han logrado crear una novedosa membrana de nanofiltración a base de seda con una capa de rechazo arrugada y sin defectos que es totalmente capaz de purificar el agua a una presión mucho más baja. De hecho, lo hace usando un vacío parcial de menos de 1 bar en lugar de alta presión, tal y como han informado los científicos en un comunicado publicado por la Universidad de Hong Kong.

Esquema del funcionamiento de la membrana de nanofiltración a base de seda.

Esquema del funcionamiento de la membrana de nanofiltración a base de seda. Universidad de Hong Kong Omicrono

Un enfoque que reduce de forma drástica el consumo de energía y permite simplificar el equipo necesario para este proceso. Por lo que solventa los tres problemas a los que se enfrentan las membranas de nanofiltración que se utilizan habitualmente. Los investigadores han destacado que durante sus pruebas, su modelo de seda natural logró un caudal de agua de 56,8 litros por metro cuadrado por hora, a una presión de vacío de menos de 1 bar. Un invento que permite el paso de minerales beneficiosos para la salud y que rechazó el 99% de los contaminantes orgánicos del agua.

Por ejemplo, los investigadores han indicado que su membrana de nanofiltración hecha de seda rechazó los compuestos perfluorados (PFAS, por sus siglas en inglés), también conocidos como 'compuestos eternos' que se encuentran en numerosos productos de consumo cotidiano, como en cosméticos, textiles, envases de comida y utensilios de cocina resistentes al calor. Debido a su toxicidad y persistencia en el medioambiente, estos han provocado una gran preocupación a nivel mundial.  

"Nuestra nueva membrana a base de seda es revolucionaria. Puede filtrar el agua casi diez veces más rápido que las membranas de nanofiltración comerciales clásicas, y al mismo tiempo eliminar eficazmente los contaminantes nocivos. Y puede hacerlo utilizando solo una ligera succión al vacío, sin una presión intensa", ha asegurado el profesor Chuyang Tang. Actualmente, los investigadores continúan trabajando en el proyecto y han obtenido una patente, que ha sido publicada en la revista científica Nature Communcations

Consume menos energía

Este nuevo invento ofrece otra serie de beneficios. En primer lugar, es una membrana altamente eficiente, a la vez que ofrece ventajas en cuanto a sostenibilidad. Según sus creadores, esta "membrana ultrapermeable" de esa es sostenible y muy económica, ya que reduce el consumo de energía en un 80% aproximadamente en comparación con los sistemas de nanofiltración convencionales, cuyas membranas se suministran en módulos enrollados en espiral. Por otro lado, el uso de la seda como el material principal también le confiere a este dispositivo unas propiedades únicas.

"La seda es un material asombroso: resistente, flexible y ecológico. Hemos aprovechado sus propiedades únicas para ampliar los límites de la purificación del agua", ha explicado Bowen GAN, primer autor del artículo de la revista y estudiante de doctorado supervisado por el profesor Tang. Incluso se trata de un material biodegradable y respetuoso con el medioambiente; por lo que es una alternativa más sostenible para abordar la creciente demanda global de agua limpia y el acceso a agua potable, especialmente en áreas con recursos limitados.