Descubra cómo la industria trata el agua para que sea más eficiente, eficaz y sostenible
En los últimos años, se ha producido un cambio en la industria del tratamiento del agua hacia la utilización de materiales que son menos dañinos tanto para las personas como para nuestro medio ambiente. Esto puede atribuirse ampliamente a las nuevas regulaciones, tecnologías e innovaciones sostenibles.
Siga leyendo para descubrir cuatro formas en que la industria trata el agua para que sea más eficiente, eficaz y sostenible.
La ósmosis inversa en el tratamiento del agua
La ósmosis inversa es el proceso de usar presión para empujar el agua sin filtrar a través de una membrana semipermeable para eliminar los contaminantes y, en última instancia, crear agua limpia. De todos los métodos de filtración para el tratamiento del agua (microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración), la ósmosis inversa es la más eficaz, ya que bloquea el 99,9% de los materiales, incluidos los iones monovalentes, los hierros multivalentes, los virus, las bacterias y los suelos en suspensión.
Este enfoque es mejor para el medio ambiente por tres razones:
- En lugar de depender de productos químicos para limpiar el agua, la ósmosis inversa utiliza agua a alta presión y electricidad para realizar el proceso.
- Aunque también se utilizan productos químicos en los equipos de ósmosis inversa, las cantidades son bajas y los productos no peligroso.
- Necesita muy poco mantenimiento porque se utilizan detergentes y dispersantes para que se autolimpie y, en última instancia, prolonga su vida útil.
- En promedio, la vida útil de una membrana es de unos 3 a 5 años, pero esto depende en gran medida de su uso correcto.
Sin embargo, este enfoque presenta desafíos.
- El ensuciamiento y la incrustación pueden reducir la eficiencia de la ósmosis inversa y requerir un reemplazo frecuente de la membrana, lo que requiere una estrecha vigilancia de la calidad del agua y el uso de medios filtrantes.
- La ósmosis inversa utiliza presión osmótica para hacer pasar el agua a través de la membrana, un proceso que consume mucha energía y puede aumentar el impacto ambiental y los costos operativos.
- Este proceso produce una salmuera concentrada de contenedores rechazados y sales altamente concentradas que son difíciles de eliminar.
- También habrá que desechar las membranas en sí mismas y, en última instancia, generar residuos.
Con la ósmosis inversa, se requiere una inversión inicial en infraestructura, pero solo se deben comprar las membranas. Y aunque el costo de las membranas sigue bajando y cada vez hay más opciones, a menudo siguen siendo más caras que utilizar tratamientos químicos, especialmente en aplicaciones como torres de refrigeración y circuitos cerrados.
Resinas de intercambio iónico en el tratamiento del agua
El intercambio iónico es el proceso de ablandar y eliminar los iones no deseados del agua intercambiándolos con otra sustancia iónica. Este proceso tiene como objetivo purificar el agua con menos productos químicos que otros métodos y puede ejecutarse de forma continua, lo que lo convierte en un enfoque eficaz y eficiente para el tratamiento del agua.
Este enfoque tiene beneficios claros, que incluyen:
- Las resinas de intercambio iónico están diseñadas para eliminar de forma selectiva iones específicos del agua en función de sus propiedades químicas, lo que permite atacar contaminantes específicos.
- Se puede integrar con los procesos actuales de tratamiento del agua como paso de pretratamiento y pulido. para mejorar la calidad del agua.
- Existe la posibilidad de regeneran las resinas, restaurando la capacidad de la resina para su uso posterior y reduciendo el costo de operación y los residuos generados.
- Su vida útil puede alcanzar fácilmente los 5 años y, en algunos casos, hasta 7 u 8 años, según su uso correcto.
Además de estos, este enfoque presenta algunos desafíos, que incluyen:
- El diseño del sistema de intercambio iónico requiere un análisis de la profundidad del lecho de resina, el caudal y el tiempo de contacto y ciclos de regeneración, y ampliarlos requeriría un nuevo análisis.
- Las fluctuaciones del pH, la temperatura o la presencia de diferentes contaminantes pueden afectar el rendimiento de las resinas y la calidad del agua.
- Las resinas deben monitorearse continuamente y los profesionales del tratamiento del agua deben estar preparados para tomar medidas correctivas rápidamente para no comprometer las resinas.
- Al igual que las membranas, las resinas también se dañan con el cloro, que sigue siendo uno de los biocidas industriales más utilizados.
Al igual que la ósmosis inversa, el proceso de intercambio iónico requiere una inversión inicial en infraestructura y luego solo las resinas deben comprarse de ahí en adelante. En general, el precio del intercambio iónico ha bajado y cada vez hay más opciones en el mercado.
Combinación de las dos
Tanto la ósmosis inversa como el intercambio iónico son enfoques sólidos por separado, pero cuando se combinan son extremadamente eficaces en el tratamiento del agua.
Al comenzar con el intercambio iónico, las resinas de intercambio iónico sirven como protección contra la ósmosis, limpian y eliminan los contaminantes que pueden ensuciar o formar incrustaciones en las membranas de ósmosis inversa y haciendo que el agua pretratada sea más adecuada para el proceso de ósmosis inversa.
Tras el una vez tratada el agua, las resinas de intercambio iónico pueden luego desplegarse en la corriente de concentrado de ósmosis inversa sobrante, eliminando iones específicos, como metales u otros contaminantes residuales, antes de continuar con el tratamiento o la eliminación. Las resinas también se pueden aplicar como una etapa de pulido, eliminando los iones disueltos o los compuestos orgánicos que la ósmosis inversa puede no haber capturado.
En algunos casos, se pueden regenerar resinas especiales rechazando la ósmosis, lo que significa un ahorro en productos químicos. También se pueden usar para reducir la sílice en la entrada, que es difícil y costosa de tratar con productos químicos, lo que resulta en un aumento de hasta un 50% en la recuperación del permeado, un porcentaje similar en la producción de desechos y menos incrustaciones de sílice. También es posible reducir significativamente el ensuciamiento de las membranas por coloides y materia orgánica, reducir los costos de aplicación de productos químicos y operar a un caudal mayor, lo que aumenta la producción de agua tratada.
Por último, dado que la ósmosis inversa suele reducir el pH debido a la eliminación de minerales alcalinos, se pueden agregar resinas de intercambio iónico para equilibrar el pH y mantener el rango deseado para las aguas tratadas.
Como puede ver, utilizando una combinación de resina iónica el intercambio y la ósmosis inversa superan muchos de los desafíos que describimos anteriormente. Cuando se combinan, pueden maximizar la eliminación de contaminantes y, al mismo tiempo, minimizar los costos operativos y el consumo de energía.
Pretratamiento del agua
El pretratamiento es el proceso de limpiar el agua para mejorar las características del agua desde el principio. De este modo, dependemos menos de los productos químicos durante todo el proceso y podemos reutilizar o eliminar mejor las aguas residuales después de su uso.
Se pueden emplear varias tecnologías para el pretratamiento, como la ósmosis inversa y el intercambio iónico, ya sea por separado o en combinación para lograr una mayor eficiencia. Este enfoque se utiliza hoy en día para el agua de proceso utilizada en el proceso de fabricación del producto y para mejorar la calidad del agua en las calderas, donde es esencial utilizar agua de alta calidad. Si bien este enfoque es ampliamente conocido, cobrará cada vez más relevancia a medida que los temas de la reutilización y la reducción del consumo de agua pasen a ocupar un lugar prioritario en las agendas de sostenibilidad en todo el mundo.
Si bien los cuatro métodos que hemos analizado hoy se consideran el futuro del tratamiento del agua, la industria aún tiene mucho camino por recorrer antes de que se integre completamente en los estándares diarios. Además, es importante tener en cuenta que el uso de productos químicos en el tratamiento del agua está lejos de desaparecer. Más bien, vemos que la industria se está inclinando más hacia el uso de soluciones más biodegradables y sostenibles.
Acerca del autor
Enrique Ramírez es gerente de ventas en IMCD México para la Unidad de Negocios de Soluciones Industriales, con un enfoque en el negocio de tratamiento de agua. Con más de 11 años trabajando en la industria del tratamiento de agua, Enrique tiene una amplia experiencia técnica y comercial en esta área, que aporta a cada una de sus relaciones con los clientes.