Seguramente alguna vez hayas oído hablar de la ósmosis y la ósmosis inversa. La ósmosis natural o directa es la que ocurre comúnmente en la naturaleza, influenciada principalmente por la presencia de membranas semipermeables en las células. Ya sea en las raíces de las plantas o en las células del cuerpo humano, este fenómeno es esencial para la vida. De hecho, todas las membranas celulares en organismos biológicos son semipermeables, lo que permite que fluya agua y que se mantengan equilibrados ciertos nutrientes. Más allá de su función natural, los principios de la ósmosis también se aplican en la tecnología para purificar agua mediante la ósmosis inversa, como se emplea en la desalación de agua de mar. En este artículo te explicaremos en detalle ambos conceptos.
¿Qué es la ósmosis y la ósmosis inversa?
Cuando tenemos dos disoluciones con una concentración de sales distinta separadas por una membrana semipermeable, tiende a suceder un proceso natural: el agua fluye desde el lado con menor concentración de sales al lado con mayor concentración. Este fenómeno se conoce como ósmosis. El proceso continúa hasta que las concentraciones de ambos lados se igualan.
El cuerpo humano, compuesto en gran parte por agua, experimenta la ósmosis de manera natural como parte integral de muchas funciones biológicas, desde la distribución de nutrientes hasta la eliminación de desechos.
Sin embargo, cuando se trata de desalación de agua, como el agua de mar, este proceso natural no resulta útil, ya que requerimos el flujo inverso, es decir, que el agua pura fluya desde el lado con mayor concentración de sales hacia el de menor concentración. Para ello, necesitamos un proceso conocido como ósmosis inversa, que requiere el uso de presión para contrarrestar el flujo natural de manera que el agua pura pase a través de la membrana semipermeable dejando atrás las sales y otras impurezas.
Este proceso es crucial en la actualidad ya que se utiliza para producir agua potable de fuentes no potables, y su aplicación más conocida es la desalación del agua de mar.
¿Cómo funciona la ósmosis inversa y cuál es su importancia?
La ósmosis inversa se basa en invertir el proceso osmótico natural aplicando presión. Imaginemos una membrana semipermeable que separa una solución con alta concentración de sales de una con baja concentración. El objetivo de la ósmosis inversa es permitir que el agua pase de la solución con alta concentración de sales a la de menor concentración, generando un agua más limpia. Para lograrlo, necesitamos una presión que contrarreste la presión osmótica natural.
Este proceso permite eliminar no solo sales, sino también otras impurezas, como partículas disueltas, metales pesados y bacterias, haciendo del agua un producto más puro. Es relevante en muchos ámbitos, pero sin duda, una de sus mayores aplicaciones es la desalación de agua de mar para obtener agua potable en diferentes partes del mundo.
Ósmosis inversa y el rechazo de agua
Uno de los principales inconvenientes de la ósmosis inversa es un fenómeno llamado rechazo de agua. Esto se refiere al hecho de que no toda el agua procesada a través de la membrana semipermeable se convierte en agua limpia, ya que parte del agua se desecha junto con las impurezas que se retienen en el lado concentrado de la membrana. Las membranas de ósmosis inversa están diseñadas para limpiarse continuamente mientras trabajan, evitando así su saturación por contaminantes y partículas en suspensión. Sin embargo, esto implica que una parte considerable del agua, hasta un 60%, puede desecharse como agua de rechazo, dependiendo de la calidad del equipo y el tipo de agua que se trate.
En algunos equipos avanzados, la proporción entre el agua de producto (agua limpia) y el agua de rechazo es más favorable, alcanzando el 50%. Aun así, la sostenibilidad de este proceso sigue siendo un desafío importante, especialmente en lugares donde el acceso al agua es limitado.
Además, las membranas de ósmosis inversa no tienen una vida útil indefinida. Dependiendo de la calidad del agua y del mantenimiento realizado, una membrana puede durar entre 3 y 5 años, aunque en aplicaciones domésticas el periodo puede reducirse a entre 2 y 3 años. Para prolongar su vida útil, es necesario un mantenimiento periódico, que suele implicar la limpieza con productos químicos especializados para eliminar la acumulación de sólidos disueltos que, con el tiempo, pueden taponar la membrana.
¿Cómo se puede mejorar el rendimiento de los equipos de ósmosis inversa?
El buen rendimiento de los equipos de ósmosis inversa depende de varios factores clave:
- Realización de un correcto pretratamiento del agua antes de que esta entre en contacto con la membrana. Esto implica eliminar la mayor cantidad posible de sólidos en suspensión, impurezas y otros contaminantes. Esto puede lograrse mediante la instalación de filtros de sedimentos y carbón activado.
- Uso de anti-incrustantes para prevenir la acumulación de sales de baja solubilidad como el calcio y el magnesio, que pueden formar depósitos en la superficie de la membrana.
- Realización de limpiezas periódicas de las membranas para mantener su rendimiento óptimo. Dependiendo del tipo de agua a tratar, será necesario utilizar productos químicos específicos para desincrustar o eliminar residuos orgánicos.
El mantenimiento preventivo es crucial para evitar una reducción significativa del rendimiento del equipo con el paso del tiempo. De lo contrario, la reducción en la eficiencia puede traducirse en un mayor consumo de energía y menores volúmenes de agua filtrada.
Filtros de ósmosis en los hogares y su utilidad
Los filtros de ósmosis inversa no son exclusivos de aplicaciones industriales o desaladoras de gran escala. También están disponibles para su uso en hogares, donde se utilizan para purificar el agua y mejorar su sabor, especialmente en áreas donde el agua es dura o tiene un alto contenido de cloro.
El uso de un filtro de ósmosis inversa en el hogar puede eliminar tanto los sólidos disueltos como impurezas orgánicas, mejorando significativamente la calidad del agua potable. Sin embargo, muchas personas optan por soluciones más económicas y accesibles como las jarras filtradoras que utilizan filtros de carbón activado para reducir estos elementos.
Si bien un filtro de ósmosis inversa puede ser una inversión significativa, para muchas personas, basta con dejar reposar el agua durante un tiempo para que parte del cloro se evapore, lo que ya mejora considerablemente su sabor.
En definitiva, la ósmosis inversa es un proceso sumamente eficiente para mejorar la calidad del agua. Desde aplicaciones industriales hasta soluciones domésticas, su versatilidad y capacidad para eliminar una amplia gama de contaminantes la convierten en una tecnología indispensable en el tratamiento del agua a nivel global.