Artículo original de PHYS.ORG – Traducido y adaptado por WATERXPERT
Un equipo de investigación liderado por el Prof. Wan Yinhua, del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia China de Ciencias, desarrolló una membrana de ósmosis inversa de funcionalidad dual, con propiedades mejoradas tanto en términos de actividad antibacteriana como de resistencia a la adhesión de contaminantes.
Resumen gráfico de la Membrana de ósmosis
Fuente: Journal of Membrane Science
La membrana exhibe una actividad antimicrobiana de amplio espectro y prolongada, así como resistencia frente a diversos agentes ensuciantes, lo que la convierte en una alternativa promisoria para aplicaciones como la purificación de agua, la desalinización de agua de mar y el tratamiento de efluentes con alta salinidad. Los resultados fueron publicados en Journal of Membrane Science.
Con el crecimiento de la demanda de agua dulce, la tecnología de ósmosis inversa (OI) se ha convertido en una herramienta clave para la desalinización y el tratamiento de aguas, aunque su principal limitación sigue siendo el ensuciamiento biológico (biofouling o bioincrustación).
Este fenómeno, causado principalmente por la proliferación de microorganismos, representa más del 45 % del ensuciamiento total en membranas OI. Las estrategias tradicionales, como el pretratamiento del agua, la optimización de operación o la limpieza química, no logran eliminar completamente el biofouling y pueden dañar las membranas o aumentar el consumo energético.
Por ello, se han desarrollado membranas con propiedades antiadherentes o bactericidas, aunque estas presentan limitaciones: las primeras no matan bacterias adheridas, y las segundas no evitan su acumulación. Esto ha impulsado el desarrollo de membranas bifuncionales que combinen ambas propiedades.
Para enfrentar esta limitación, los investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos de la Academia China de Ciencias desarrollaron una membrana de ósmosis inversa con propiedades antibacterianas y antiadherentes mejoradas, mediante la injertación simultánea de monómeros de líquidos iónicos y ácido sulfónico sobre la superficie de la membrana, utilizando un proceso de polimerización radicalaria por redox de sencilla implementación.
Esta innovación permite superar el típico compromiso entre flujo y rechazo salino, logrando un aumento del caudal sin sacrificar la eficiencia de separación. La membrana presenta mayor hidrofilicidad (o afinidad por el agua), una superficie más lisa y una menor carga superficial, lo que contribuye a minimizar el ensuciamiento por albúmina sérica bovina, ácido húmico y alginato de sodio. Estos tres compuestos se usan comúnmente como agentes modelo de ensuciamiento en estudios de membranas, dado que representan distintos tipos de contaminantes que afectan el rendimiento en sistemas de tratamiento de agua.
Asimismo, la membrana demostró una elevada actividad antimicrobiana frente a Escherichia coli y Staphylococcus aureus, atribuible a las propiedades biocidas de los segmentos de polielectrolito derivados de los líquidos iónicos.
“Nuestra membrana presenta un mayor flujo de tratamiento y una menor tasa de disminución de flujo durante la purificación de agua de red, en comparación con una membrana comercial de OI. Además, tras una limpieza alcalina, el flujo se restaura completamente y se mantiene una tasa bactericida del 99,8% contra E. coli”, indicó la Dra. Chen Xiangrong, autora correspondiente del estudio.
En síntesis, esta investigación ofrece una vía prometedora para mejorar la eficiencia de los sistemas de OI, contribuyendo al desarrollo de soluciones más eficaces y sostenibles para el tratamiento de agua.
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