La ósmosis inversa ( RO ) es un proceso de purificación de agua que utiliza una membrana semipermeable para separar las moléculas de agua de otras sustancias. RO aplica presión para superar la presión osmótica que favorece las distribuciones uniformes. La OI puede eliminar especies químicas disueltas o suspendidas , así como sustancias biológicas (principalmente bacterias ), y se utiliza en procesos industriales y en la producción de agua potable . La RO retiene el soluto en el lado presurizado de la membrana y el disolvente purificado pasa al otro lado. Se basa en los tamaños relativos de las distintas moléculas para decidir qué pasa. Las membranas "selectivas" rechazan moléculas grandes, mientras aceptan moléculas más pequeñas (como moléculas de disolvente, por ejemplo, agua). [1]
La RO es más comúnmente conocida por su uso en la purificación de agua potable a partir de agua de mar , eliminando la sal y otros materiales efluentes de las moléculas de agua. [2]
En 2013, la planta desalinizadora por ósmosis inversa más grande del mundo estaba en Sorek, Israel , y producía 624 mil metros cúbicos por día (165 millones de galones estadounidenses por día). [3]
Un proceso de ósmosis a través de membranas semipermeables fue observado por primera vez en 1748 por Jean-Antoine Nollet . Durante los siguientes 200 años, la ósmosis fue sólo un fenómeno de laboratorio. En 1950, la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) investigó por primera vez la desalinización osmótica . Investigadores de la UCLA y de la Universidad de Florida desalinizaron agua de mar a mediados de la década de 1950, pero el flujo era demasiado bajo para ser comercialmente viable. [4] Sidney Loeb en UCLA y Srinivasa Sourirajan [5] en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá , Ottawa, encontraron técnicas para fabricar membranas asimétricas caracterizadas por una capa de "piel" efectivamente delgada sostenida sobre una región de sustrato altamente porosa y mucho más gruesa. John Cadotte, de la corporación Filmtec , descubrió que se podían fabricar membranas con un flujo particularmente alto y un paso de sal bajo mediante la polimerización interfacial de m -fenilendiamina y cloruro de trimesoilo. La patente de Cadotte sobre este proceso [6] fue objeto de litigio y expiró. Casi todas las membranas de ósmosis inversa comerciales se fabrican actualmente con este método. En 2019, aproximadamente 16.000 plantas desalinizadoras operaban en todo el mundo, produciendo alrededor de 95 millones de metros cúbicos por día (25 mil millones de galones estadounidenses por día). Aproximadamente la mitad de esta capacidad estaba en la región de Medio Oriente y África del Norte. [7]
En 1977, Cape Coral , Florida, se convirtió en el primer municipio de EE. UU. en utilizar ósmosis inversa a escala, con una capacidad operativa inicial de 11,35 millones de litros (3 millones de gal EE.UU.) por día. En 1985, el rápido crecimiento llevó a la ciudad a operar la planta de ósmosis inversa de baja presión más grande del mundo, produciendo 56,8 millones de litros (15 millones de gal EE.UU.) por día (MGD). [8]
En la ósmosis (directa) , el disolvente se mueve desde un área de baja concentración de soluto (alto potencial hídrico ), a través de una membrana, hasta un área de alta concentración de soluto (bajo potencial hídrico). La fuerza impulsora para el movimiento del solvente es la reducción de la energía libre de Gibbs del sistema en el que se reduce la diferencia en la concentración de solvente entre los lados de una membrana. Esto se llama presión osmótica. Se reduce a medida que el disolvente pasa a la solución más concentrada. Por lo tanto, aplicar una presión externa para invertir el flujo natural de disolvente puro es ósmosis inversa. El proceso es similar a otras aplicaciones de tecnología de membranas.