Avances en el tratamiento sostenible del agua
El objetivo del tratamiento del agua es mejorar su calidad general. Aunque las técnicas actuales de tratamiento del agua son bastante eficaces para mantenerla limpia, aún quedan muchos retos por resolver. Junto a los residuos de fármacos y las sustancias perfluoroalquiladas, conocidas como PFAS, a menudo se abandonan nutrientes de gran valor como el nitrato y el fosfato. Cuando se dejan en el flujo de residuos, estos nutrientes pueden tener un efecto negativo en el medio ambiente. En el proyecto E-motion, financiado con fondos europeos, se ayuda a limpiar el proceso de tratamiento del agua. «Nuestro objetivo es avanzar en la recuperación selectiva de iones, lo que incluye nutrientes como el fosfato, a partir del agua de forma rentable, altamente eficiente y sin productos químicos», afirma Louis de Smet, catedrático de Interfaces y Materiales Avanzados en la Universidad de Wageningen, socio principal del proyecto. Para ello, el equipo del proyecto recurrió a la separación por electrólisis.
Ajuste de la selectividad iónica
Como explica de Smet, la separación por electrolisis que utiliza emplea electrodos porosos para electroadsorber iones específicos del flujo de aguas residuales, un proceso denominado «desionización capacitiva» (CDI, por sus siglas en inglés). Esto se logra, por ejemplo, al integrar membranas poliméricas selectivas de iones. «Pensemos en la membrana como una red que filtra el nutriente deseado de las aguas residuales», añade. ¿Le parece sencillo? Pues no lo es tanto. Uno de los retos a los que se enfrentó el equipo del proyecto fue que el tamaño iónico del fosfato dificulta el diseño de una membrana a través de la cual solo pueda pasar el fosfato. En lugar de trabajar en dicho diseño, los investigadores cambiaron de planteamiento y pasaron al modo de rechazo. «En vez de pensar en una membrana a través de la cual pudiera pasar el fosfato, nos centramos en mantener el fosfato dentro y dejar pasar todos los demás aniones», señala de Smet. Gracias a la experiencia combinada del polifacético equipo del proyecto, los investigadores consiguieron no solo ajustar la selectividad iónica, sino hacerlo de una manera que va más allá de las exclusiones basadas en el tamaño. «Lo conseguimos ajustando la química de los materiales y utilizando sofisticadas combinaciones de materiales, como nuevos materiales de electrodos con membranas recubiertas y no recubiertas», aclara de Smet.
Una mejor comprensión de la selectividad iónica por electrólisis
Según de Smet, el proyecto, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, consiguió aportar nuevos conocimientos sobre la selectividad iónica por electrólisis mediante el ajuste de las propiedades de los materiales y la optimización de los parámetros del sistema. «Todos los resultados del proyecto contribuyen a avanzar en el estado de la técnica del tratamiento sostenible del agua», asevera. Los investigadores están concluyendo sus estudios finales. El equipo ha conseguido financiación adicional del Consejo Neerlandés de Investigación, que se utilizará para estudiar otros materiales de electrodo alternativos —incluidos algunos nanomateriales utilizados actualmente en aplicaciones de almacenamiento de energía— en los procesos de separación selectiva de iones.
Palabras clave
E-motion, aguas residuales, tratamiento del agua, separación por electrolisis, agua, nitrato, fosfato, iones, desionización capacitiva, materiales de electrodos
