El agua es vital, por lo tanto, las aguas residuales deben limpiarse de la manera más eficiente posible. Las membranas cerámicas lo hacen posible. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS en Hermsdorf, Alemania pudo reducir significativamente los límites de separación de estas membranas y filtrar de manera confiable moléculas orgánicas disueltas con una masa molar de solo 200 Dalton. De este modo, incluso las aguas residuales industriales se pueden limpiar de forma eficaz.

Cualquiera que se haya arrastrado por un sendero costero soleado en pleno verano con muy poca agua en su bolso lo sabe muy bien:sin agua, no podemos alargarlo demasiado. El agua es uno de los pilares de la vida. En la industria, el agua es imprescindible, también:en muchos procesos de producción, sirve como solvente, detergente, enfriar o transferir calor. A medida que se consume más y más agua, las aguas residuales deben tratarse y reutilizarse. Las membranas cerámicas ofrecen una buena manera de hacer esto:dado que están separadas mecánicamente, similar a un filtro de café, son particularmente eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, este método llegó a su fin anteriormente cuando se alcanzó un tamaño molecular de 450 Daltons:las moléculas más pequeñas no se podían separar con membranas cerámicas. Según los expertos, incluso se consideró imposible ir por debajo de este límite.

Se pueden separar moléculas tan pequeñas como 200 Daltons

Dr. Ingolf Voigt, Dr.-Ing. Hannes Richter y Dipl.-Chem. Petra Puhlfuerss de Fraunhofer IKTS ha logrado lo imposible. "Con nuestras membranas cerámicas, hemos logrado, por primera vez, un límite de separación molecular de 200 Daltons - y, de este modo, una cualidad completamente nueva, "dice Voigt, Subdirector del Instituto del IKTS y Site Manager en Hermsdorf.

Pero, ¿cómo lograron los investigadores hacer esto? En camino de hacer posible lo imposible, Primero fue necesario superar varios obstáculos. El primero fue en la producción de la propia membrana:si tales moléculas pequeñas fueran separadas de manera confiable, se necesitaba una membrana que tuviera poros más pequeños que las moléculas que se iban a separar. Además, Todos los poros tenían que ser de tamaño tan similar como fuera posible, ya que una sola abertura más grande es suficiente para permitir que las moléculas se deslicen. Por lo tanto, el desafío era producir poros lo más pequeños posible, todos ellos tienen más o menos el mismo tamaño. "Logramos estos resultados refinando la tecnología sol-gel, "dice Richter, Jefe de Departamento del IKTS. El segundo obstáculo fue lograr que dichas capas de membrana no presentaran defectos en superficies más grandes. Los investigadores de Fraunhofer han logrado hacer esto, así como. "Mientras que normalmente sólo se recubren unos pocos centímetros cuadrados de superficie, equipamos un sistema piloto con un área de membrana de 234 metros cuadrados, lo que significa que nuestra membrana es varias magnitudes más grande, "explica Puhlfuerss, científico del IKTS.

Transferencia del laboratorio a la práctica

Encargado por Shell, el sistema piloto fue construido por la empresa Andreas Junghans - Anlagenbau und Edelstahlbearbeitung GmbH &Co. KG en Frankenberg, Alemania y tiene su sede en Alberta, Canadá. Allí, el sistema ha estado purificando con éxito las aguas residuales desde 2016, que se utiliza para la extracción de aceite de arena bituminosa. Los investigadores están planeando actualmente una instalación de producción inicial con un área de membrana de más de 5, 000 metros cuadrados.

Las innovadoras membranas cerámicas también ofrecen ventajas en los procesos de producción industrial:se pueden utilizar para depurar corrientes parciales directamente en el proceso, así como para guiar el agua limpia en el ciclo, que ahorra agua y energía.

Para el desarrollo de la membrana cerámica de nanofiltración, Dr. Ingolf Voigt, Dr.-Ing. Hannes Richter y Dipl.-Chem. Petra Puhlfuerss recibió el premio Joseph von Fraunhofer de este año. El jurado justifica el premio mencionando, entre otras cosas, "la primera realización para aplicaciones de filtración dentro de esta clase de material".