Una tesis del LEQUIA impulsa nuevas vías para reciclar membranas de ósmosis inversa

La desalinización crece en todo el mundo como respuesta a la escasez de agua, pero también lo hace el consumo de membranas de ósmosis inversa, con un impacto notable en recursos y emisiones. Se estima que hay más de 7 millones de membranas instaladas a escala global y que la fabricación de un solo módulo requiere 12 kilos de plástico y genera 85 kilos de CO₂ equivalente. Prolongar su vida útil y facilitar su reciclaje se ha convertido en una pieza clave para avanzar hacia un modelo de tratamiento del agua más circular y sostenible.

Se estima que hay más de 7 millones de membranas instaladas a escala global y que la fabricación de un solo módulo requiere 12 kilos de plástico.

En este contexto se enmarca la tesis “From ageing analysis to second life: a sustainable approach to osmosis membrane recycling”, de la investigadora Bianca Zappulla, del grupo LEQUIA (Universitat de Girona). El trabajo analiza cómo afectan el secado, el uso industrial y la exposición química al rendimiento de las membranas de ósmosis inversa y directa, y hasta qué punto estas limitaciones condicionan su reutilización y su posible segunda vida.

Qué deteriora realmente las membranas

La investigación confirma que distintos factores operacionales degradan la estructura y el comportamiento de las membranas, pero también identifica oportunidades para su recuperación parcial:

• El secado puede reducir la permeabilidad hasta un 65 %. Tras una inmersión en etanol se produce, sin embargo, una recuperación parcial, lo que sugiere que parte del daño en la capa de poliamida es reversible.

• En la capa de polisulfona, en cambio, el secado provoca daños prácticamente irreversibles, con pérdidas de hasta un 90 % de permeabilidad y aparición de grietas en la superficie.

• El uso industrial prolongado provoca compactación del poro en la polisulfona y una degradación parcial de la poliamida, confirmando que la operación real a largo plazo afecta de forma significativa a la integridad de las membranas.

La tesis también analiza el efecto de la química de operación. Aunque las membranas muestran buena resistencia en un rango amplio de pH (ácido, neutro y básico), la adición de 10 ppm de cloro libre acelera su degradación, sobre todo en condiciones neutras y básicas.

De ósmosis inversa a nanofiltración y ultrafiltración

Uno de los resultados más relevantes es la demostración de que las membranas de ósmosis inversa al final de su vida útil pueden transformarse en membranas con otras propiedades de separación, aptas para nuevos usos:

• Un protocolo de tres etapas con cloro libre permite degradar selectivamente la capa de poliamida y obtener membranas con comportamiento similar al de sistemas de nanofiltración o ultrafiltración.

• De esta forma, un elemento que hasta ahora se consideraba un residuo pasa a convertirse en un recurso reutilizableen otros procesos de tratamiento de agua.

La investigadora también ha explorado un tratamiento oxidativo alternativo con ozono. A dosis elevadas, este agente elimina tanto la capa de poliamida como la de polisulfona, comportándose de forma distinta al cloro libre y abriendo la puerta a reutilizar la capa de soporte de poliéster. A exposiciones bajas, el ozono permite transformar membranas totalmente aromáticas, mientras que las semi-aromáticas muestran una mayor resistencia.

Prueba piloto: agua apta para usos no potables

Para validar el enfoque, el equipo llevó a cabo una prueba a escala piloto, en la que se transformaron:

• Membranas nuevas descartadas

• Membranas de ósmosis inversa al final de su vida útil

Estas membranas reconvertidas en tipo nanofiltración o ultrafiltración se instalaron en un sistema de membranas por gravedad para tratar el efluente de una depuradora municipal. Los resultados muestran que las membranas de ósmosis inversa transformadas en ultrafiltración pueden producir agua apta para usos no potables.

El estudio también señala el potencial de las membranas tipo nanofiltración en sistemas de membranas por gravedad, aunque requieren lavados diarios para mantener el rendimiento de operación.

La tesis de Bianca Zappulla, dirigida por Gaëtan Blandin, Héctor Monclús e Ignasi Rodríguez-Roda, aporta nuevo conocimiento sobre el envejecimiento, la operación y el reciclaje de membranas de ósmosis inversa y directa.

Sus conclusiones refuerzan la idea de que es posible alargar su vida útil, reducir el volumen de residuos y avanzar hacia un modelo más circular en el tratamiento de agua, en línea con la trayectoria del LEQUIA en tecnologías de membranas y reutilización de recursos.