Las plantas desalinizadoras utilizan la ósmosis inversa para convertir el agua salada en dulce. John Zoiner / Workbook Stock / Getty Images
No se sienta estúpido si alguna vez ha visto una noticia sobre una terrible sequía, luego se dirigió a su computadora para ver su bonito salvapantallas de la playa del océano y pensó, "¿Por qué no usan eso?"
Por supuesto, en un momento, probablemente te hayas hecho algunos puntos. Uno, el mar es salado. Dos, el agua salada no es tan buena para beber o cultivar plantas. Tres, no puedes simplemente sacar la sal del agua, como si no pudieras disolver el azúcar de tu té. ¿O puedes tú?
Los problemas del agua se han convertido en una amenaza global extremadamente apremiante. Con el cambio climático vienen impactos ambientales sin precedentes:inundaciones torrenciales en algunas áreas, sequías en otros, aumento y descenso del nivel del mar. Agregue a eso la amenaza de la superpoblación, y la demanda y la contaminación que trae una población en aumento, y el agua se convierte en uno de los problemas ambientales primordiales a tener en cuenta en la próxima generación.
Las plantas y sistemas de tratamiento de agua ahora están adaptando la ósmosis inversa para abordar algunas de estas preocupaciones. En Perth, Australia (notablemente seca y árida, pero rodeado de mar), casi el 17 por ciento del agua potable del área es agua de mar desalada que proviene de una planta de ósmosis inversa [fuente:The Economist]. En todo el mundo, ahora hay más de 13, 000 plantas desaladoras en el mundo, según la Asociación Internacional de Desalación.
Pero aunque es útil saber que la ósmosis inversa puede convertir el agua de mar en agua potable, lo que realmente necesitamos entender es cómo diablos ocurre el proceso. Suponiendo que conozca bastante bien la definición de "reverso, "Será mejor que comencemos por echar un vistazo a cómo funciona la ósmosis antes de unir las dos.
Aprendamos sobre la ósmosis pasando a la página siguiente.
" " ¿No puede visualizar la ósmosis en acción? Aquí hay una ilustración útil para ayudar.
La ósmosis es el paso o difusión de agua u otros solventes a través de una membrana semipermeable que bloquea el paso de solutos disueltos [fuente:Encyclopedia Britannica].
Qué, no lo entiendes? Sin miedo. La mayoría de nosotros no por eso existen innumerables explicaciones y analogías para aclarar la ósmosis. Exploraremos algunos de esos pero primero rompamos la ósmosis en sus partes para entenderlo.
Primero, haremos nuestra solución. Empezamos con una vieja taza de agua aburrida. Para darle vida a las cosas llamaremos al agua el "solvente", lo cual es conveniente, porque eso es lo que es. Para hacer nuestro solvente un poco más sabroso, lo disolveremos en un delicioso azúcar. El azúcar es el soluto. Solo para hacer un seguimiento ahora tenemos agua (solvente) en la que hemos disuelto el azúcar (soluto), para hacer agua azucarada (nuestra solución).
Ahora que tenemos nuestra solución de agua azucarada, agarraremos un tubo en U. Este no es un video de Internet de gatitos y monos abrazándose; un tubo en U es un vaso de precipitados, en forma de u. Justo en el medio del tubo imagina un poco de Gore-tex que corta la U a la mitad. Gore-tex es nuestra "membrana semipermeable". Gore-tex es un plástico delgado, salpicado de mil millones de pequeños agujeros que permiten el paso del vapor de agua, pero líquido para quedarse fuera. (La envoltura de Saran no dejaba pasar nada, y un trozo de tela de algodón dejaría casi cualquier cosa).
En un brazo del tubo en U, vertemos nuestra mezcla de agua azucarada. En otro vertimos nuestra agua corriente. Ahí es cuando comienza la magia de la ósmosis, si encuentra mágico el movimiento del agua. El nivel de líquido en el brazo de agua azucarada aumentará lentamente, a medida que el solvente (agua) se mueve a través del Gore-tex, para hacer que ambos lados del brazo sean más iguales en una proporción de azúcar a agua.
Pero, ¿por qué sucede eso? Simplemente pon, porque el agua quiere encontrar el equilibrio. Y debido a que un lado del brazo está lleno de azúcar, agua pura del otro lado decide moverse para hacer la concentración más igual o hasta que el presión osmótica (la presión que ocurre cuando las moléculas se mueven) se alcanza.
Así que ahí estás; La ósmosis es cuando un solvente de solución de soluto de baja concentración se mueve a través de una membrana para llegar a la solución de mayor concentración. debilitándolo así. ¡Lo hiciste!
Ahora, después de mostrar cómo solo tiene sentido que la ósmosis funcione en una dirección, arrojemos todo eso por la ventana e invirtámoslo. Camine hacia atrás hasta la página siguiente para obtener más información.
Osmosis hacia abajo, Dale la vuelta y dale la vuelta
Freddie Mercury y David Bowie reconocieron que estar bajo presión puede incendiar un edificio, dividir una familia en dos, poner a la gente en la calle y también crear una melodía muy pegadiza. ¿Una cosa que dejaron fuera? Esa presión también hace que la ósmosis inversa funcione.
Entonces aprendimos que en ósmosis, una solución de menor concentración filtrará su disolvente a la solución de mayor concentración. En ósmosis inversa, estamos (literalmente) simplemente invirtiendo el proceso, haciendo que nuestro solvente filtre a partir de nuestro concentrado alto en la solución de concentrado más bajo. Entonces, en lugar de crear un equilibrio más equitativo de solvente y soluto en ambas soluciones, está separando el soluto del solvente.
Pero como hemos explorado, eso no es algo que las soluciones realmente quieran hacer. ¿Cómo hacemos que ocurra la ósmosis inversa? Al igual que Bowie y Freddie, Ponemos la solución a presión. Tomemos el agua salada como ejemplo:
En ósmosis inversa, tendríamos una solución de agua salada en un lado de un tanque y agua pura en el otro lado, separados por una membrana semipermeable. Aplicaríamos presión en el lado de agua salada del tanque, lo suficiente para contrarrestar la presión osmótica natural del lado de agua pura. y luego empujar el agua salada a través del filtro. (Esto requiere entre 50 y 60 bares de presión [fuente:Lenntech]. Pero debido al tamaño de las moléculas de sal, solo las moléculas de agua más pequeñas llegarían al otro lado, agregando así agua dulce al lado del agua, y dejando la sal en la otra.
Y voilá, has visto ósmosis inversa. Para destilarlo (¡ja!):La ósmosis inversa tiene lugar cuando la presión aplicada a una solución de soluto altamente concentrada hace que el solvente pase a través de una membrana a la solución de menor concentración, dejando una mayor concentración de soluto en un lado, y solo solvente en el otro.
Es genial poder definir la ósmosis inversa en las cenas, pero hay usos sorprendentemente interesantes para la ósmosis inversa que podrían hacer que la conversación sea más atractiva. Avancemos hasta la página siguiente para obtener más información sobre lo que podemos hacer con la ósmosis inversa.
¿Dónde se utiliza la ósmosis inversa? " " Estos ingeniosos tipos azules son células de ósmosis inversa, las membranas semipermeables que sacan la sal del agua en las plantas desaladoras. Andy Sotiriou / Photodisc / Getty Images
A diferencia de la ósmosis, no podemos simplemente observar cómo ocurre la ósmosis inversa en muchas circunstancias cotidianas. Fue solo en la década de 1950 cuando los investigadores comenzaron a explorar cómo desalinizar el agua del océano que la ósmosis inversa se planteó como una posibilidad. Descubrieron que aplicar presión en el lado del agua salada podría funcionar para producir más agua dulce, pero la cantidad que crearon fue extremadamente pequeña y no útil en ninguna escala práctica. ¿Qué cambió?
Un filtro mucho más avanzado, creado por dos científicos de UCLA. Las membranas moldeadas a mano hechas de acetato celular (un polímero utilizado en películas fotográficas) permitió que grandes cantidades de agua se movieran mucho más rápido, y la primera planta desaladora por ósmosis inversa comenzó a operar a pequeña escala en Coalinga, California en 1965 [fuente:The Economist].
Lo que nos lleva a uno de los usos más habituales de la ósmosis inversa que ya hemos comentado:la desalinización del agua. Eso incluye grandes plantas (hay más de 100 países que utilizan la desalinización) u operaciones más pequeñas, por ejemplo, el tipo de filtro que puede llevar de campamento para garantizar un suministro de agua saludable [fuente:FDU].
La ósmosis inversa también es una de las pocas formas en que podemos eliminar ciertos minerales o productos químicos de un suministro de agua. Algunas fuentes de agua tienen niveles extremadamente altos de fluoración natural, que puede llevar a fluorosis del esmalte (dientes moteados), o el mucho mas severo fluorosis ósea (una flexión real de los huesos o la estructura esquelética de una persona). La ósmosis inversa puede filtrar el fluoruro, u otras impurezas, a gran escala de una manera que un filtro a base de carbón (como el que se encuentra más comúnmente en los hogares) no puede.
También se utiliza con fines de reciclaje; los productos químicos utilizados para tratar metales para su reciclaje crean aguas residuales nocivas, y la ósmosis inversa puede extraer agua limpia para una mejor eliminación de los productos químicos. ¿Pero aún más divertido que reciclar? Tratamientos de ósmosis inversa de aguas residuales, donde las aguas residuales pasan por el proceso para crear algo potable. Lo han apodado "inodoro para tocar" por una razón, y aunque puede que te dé una pausa, es una forma prometedora para que las naciones en desarrollo produzcan agua potable.
Pero la ósmosis inversa también se utiliza en otras industrias; miel de maple, De hecho, se produce mediante ósmosis para separar el concentrado azucarado del agua en la savia. La industria láctea utiliza la filtración por ósmosis inversa para concentrar el suero y la leche, y la industria del vino ha comenzado a utilizarlo para filtrar elementos indeseables como algunos ácidos, fumar, o para controlar el contenido de alcohol. La ósmosis inversa se utiliza para crear etanol puro, libre de contaminantes.
Una cosa más divertida acerca de la ósmosis inversa es que la alta presión que hace que la ósmosis inversa sea efectiva en realidad puede reciclarse a sí misma. Las bombas de alta presión fuerzan el paso del agua, y el agua salada restante se dispara a una velocidad extremadamente alta. Si este vástago se pasa a través de una turbina o motor, la presión se puede reutilizar para las bombas que inicialmente fuerzan el paso del agua, así recolectando energía.
Todo este jazz industrial es genial pero, ¿cómo le afecta la tecnología de ósmosis inversa? el consumidor, en una escala menor? Descúbrelo en la página siguiente.
Aplicaciones a menor escala de la ósmosis inversa " " En algunas tiendas minoristas, puede comprar jarras de agua tratada por ósmosis inversa en las máquinas expendedoras. Cary Herz / Noticias / Getty Images
Tal vez haya decidido que le gustaría tener en sus manos un delicioso agua de ósmosis inversa. ¿Por qué no vierte un poco de agua en una jarra de ósmosis inversa y disfruta de un bebida fría?
Bien, no es tan simple. Debido a que la ósmosis inversa requiere una cierta cantidad de presión, no encontrará una jarra con filtro de ósmosis inversa. Y si desea que el agua de ósmosis inversa corra por toda su casa, esencialmente se compromete a comprar un sistema de agua completamente nuevo. Pero si solo desea agua de ósmosis inversa para beber o cocinar, eso no significa que se haya comprometido a convertir su sótano en una planta de ósmosis inversa mini-industrial.
Su primera opción a menor escala es un sistema "bajo el mostrador". Un sistema de ósmosis inversa está conectado al suministro de agua debajo de su fregadero, donde el agua pasa a través de tres a cinco filtros para lograr la pureza. Luego, el agua filtrada se almacena en un tanque de almacenamiento (también debajo del fregadero). Luego se instala un grifo completamente separado en su fregadero, alimentado desde el tanque de almacenamiento de abajo. Espere pagar un promedio de $ 200-500 por un sistema como este. Y recuerde que probablemente esté haciendo la instalación usted mismo, por lo que es posible que desee tener bastante confianza en sus habilidades para solucionarlo.
Tal vez esté un poco nervioso por instalar un grifo completo y un sistema de agua (o tal vez nervioso de que su propietario no esté encantado con su ingenio de bricolaje). Inquilinos y personas no tan hábiles, alegrarse. También hay filtros de mostrador de ósmosis inversa, que le permiten conectar un pequeño sistema de filtración directamente desde su fregadero. Simplemente conecte la línea de "alimentación" al grifo, abre el grifo, y el agua se filtra a través de un pequeño sistema que es lo suficientemente pequeño como para meterlo al lado del microondas. La línea de agua purificada se puede colocar en una jarra para facilitar, agua purificada accesible.
Pero puede que no sean ideales para todos; Tenga en cuenta que los sistemas de encimeras pueden ser bastante lentos debido a los grifos de agua de menor flujo, y costarán alrededor de $ 150 por lo menos, sin mencionar el costo de cambiar los filtros (alrededor de $ 30) cada pocos meses.
Pasemos a la página siguiente para ver algunos de los inconvenientes de la ósmosis inversa.
Desventajas de la ósmosis inversa
Así que ahora hemos visto algunas de las formas en que podemos aprovechar la ósmosis inversa para que funcione para nosotros. Pero, ¿pedirle a la naturaleza que se revierta es necesariamente una buena idea? Hay algunos problemas que surgen al usar la ósmosis inversa, y comenzaremos con ver qué sucede en la desalinización por ósmosis inversa.
Después de filtrar el agua, te quedas con agua potable preciosa. Pero en la otra mano, te queda un montón de sal con el que lidiar. ¿Qué haces con la salmuera? que normalmente contiene el doble de sal que el agua de mar [fuente:The Economist]? ¿Es un problema tirar esa salmuera al océano? Según el Centro Australiano de Investigación sobre el Agua, la salinidad parece volver a la normalidad alrededor de 500 metros (alrededor de 1, 600 pies) de la fuente [fuente:The Economist]. Sin embargo, nadie ha obtenido todavía respuestas claras sobre si los metales y productos químicos también atrapados en la salmuera pueden causar un impacto ambiental.
Sistemas de ósmosis inversa, en general, tampoco son completamente autosuficientes. El agua debe tratarse previamente con productos químicos, por ejemplo, para que nada obstruya la fina membrana. Y la membrana en sí no es del todo fácil de tratar; debe limpiarse con frecuencia, y puede atrapar bacterias. Una preocupación exclusiva de las plantas desalinizadoras es que los peces pequeños o la vida marina pueden ser absorbidos por el sistema; ajustar las presiones y velocidades de entrada generalmente puede prevenir daños.
El mayor impedimento de los sistemas de filtración por ósmosis inversa es el costo. Para una nación en desarrollo, la instalación de sistemas de ósmosis inversa es una posibilidad bastante poco práctica. Organizaciones como la OMS y UNICEF consideran que la construcción de planes de tratamiento de agua por ósmosis inversa, para eliminar toxinas o proporcionar un suministro de agua limpia, es parte de su misión.
En cuanto al uso individual, Los sistemas de ósmosis inversa pueden producir muy poco rendimiento. Un sistema típico solo podrá reutilizar entre el 5 y el 15 por ciento del agua que se bombea, dejando así hasta un 85 por ciento de aguas residuales [fuente:NDSU].
La ósmosis inversa, y las formas en que funciona y no funciona, puede ser un poco abrumadora. Pero si tiene sed de obtener más información sobre ósmosis inversa, vaya a la página siguiente donde puede encontrar mucha más información.
Nadar con los peces ¿Crees que necesitas un poco de agua de ósmosis inversa para tus queridos guppies? Es posible que desee pensar de nuevo. Si bien las unidades de ósmosis inversa ciertamente pueden filtrar muchas impurezas dañinas, También deberá volver a agregar algunos minerales esenciales que se eliminarán en el proceso. Asegúrese de investigar qué se saca del agua en ósmosis inversa, y qué minerales necesitan sus peces para prosperar [fuente:Foster y Smith Aquatics].
Publicado originalmente:8 de mayo de 2008
Preguntas frecuentes sobre ósmosis inversa ¿Cómo funciona la ósmosis inversa? La ósmosis inversa tiene lugar cuando aplica presión a una solución altamente concentrada, lo que hace que el disolvente pase a través de una membrana semipermeable a la solución de menor concentración. Esto deja una mayor concentración de soluto en un lado, y disolvente puro por el otro. ¿Qué significa la ósmosis inversa? La ósmosis inversa es un proceso que permite eliminar la sal del agua de mar, que también se llama desalinización. Utiliza alta presión y una membrana semipermeable para filtrar la sal y otras impurezas del agua. ¿El agua de ósmosis inversa es segura para beber? Si el agua de ósmosis inversa es segura para beber o no a largo plazo es un debate en curso. Algunos estudios científicos afirman que beber agua de ósmosis inversa puede causar daño debido a que es más ácida y no contiene minerales buenos. Sin embargo, Algunos países lo están adaptando para su uso en sus plantas de tratamiento de agua con el fin de proporcionar agua potable en áreas donde no hay agua potable o ésta es limitada. ¿Cuáles son algunas aplicaciones de la ósmosis inversa? El proceso de ósmosis inversa se utiliza principalmente para eliminar la sal del agua de mar. También se utiliza para reciclar, tratamiento de aguas residuales y para aplicaciones médicas. Mucha más información Artículos relacionados Cómo funcionan los desalinizadores por ósmosis inversa
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