Por qué las membranas cerámicas están transformando el mercado

Fuente: Aqua-Aerobic Systems, Inc.

Las membranas de microfiltración y ultrafiltración son una tecnología fiable para suministrar agua de alta calidad de forma constante en diversas aplicaciones de agua potable, aguas residuales e industriales. Las membranas poliméricas existen desde hace mucho tiempo, sustituyendo en gran medida a los filtros de arena. Estas membranas están diseñadas para durar hasta 10 años antes de necesitar ser reemplazadas, pero muchas no lo logran. La suciedad y los daños en el filtro y su estructura porosa pueden obligar a cambios prematuros que incrementan los costos. Además, los frecuentes retrolavados y la limpieza química consumen un valioso tiempo del operador, generan residuos y consumen energía.

Las membranas cerámicas se desarrollaron como una alternativa más robusta a las membranas poliméricas. Durante años, los ingenieros y gerentes de planta se resistieron a aceptar los mayores costos iniciales asociados con la instalación de sistemas de membranas cerámicas. Sin embargo, con muchas membranas cerámicas en funcionamiento desde hace 20 años o más, los beneficios a largo plazo de esta tecnología nunca han sido tan evidentes. Este artículo describirá cómo las membranas cerámicas ofrecen un retorno de la inversión (ROI) a la vez que proporcionan resultados de calidad del agua iguales (o incluso mejores) que las membranas poliméricas.

Rendimiento robusto de las membranas cerámicas

Las membranas cerámicas se pueden utilizar en prácticamente cualquier aplicación de microfiltración o ultrafiltración. Esto incluye la filtración de agua potable, la desalinización, los biorreactores de membrana (MBR), la prefiltración para ósmosis inversa (OI) y más. Sin embargo, la robusta construcción de las membranas cerámicas las hace más resistentes a los rigores del proceso de tratamiento de agua.

Las membranas poliméricas más comunes están compuestas por miles de tubos huecos de fibra. Si uno de ellos se rompe, la membrana puede fallar y permitir la filtración de contaminantes. Sin embargo, el sistema de filtración de una planta de tratamiento de agua (PTA) puede estar compuesto por docenas, cientos o, a veces, miles de membranas. Esto significa que los operadores deben realizar pruebas de presión en cada filtro para encontrar el filtro defectuoso y repararlo o cambiarlo. Si bien cada fabricante de filtros cerámicos tiene una construcción patentada diferente, la diferencia general en el material hace que estos casos de integridad sean increíblemente raros. Como resultado, los operadores dedican menos tiempo a la gestión del sistema y más a otras tareas críticas.

Además, el material robusto de las membranas cerámicas les confiere más poros por pulgada cuadrada. Esto permite un mayor flujo (velocidad de paso del agua a través del filtro por pie cuadrado) con menor presión (Figura 1). Esto puede ahorrar dinero de dos maneras. La primera es que se necesitan menos membranas para filtrar la misma cantidad de agua. La segunda es que permite que el sistema funcione a presiones más bajas, lo que a su vez reduce el consumo de energía.

Un mejor retrolavado de las membranas cerámicas

Aunque las membranas cerámicas pueden producir un mayor flujo a presiones más bajas, tienen una tolerancia mucho mayor a la alta presión que las membranas poliméricas. Esto es ventajoso durante los retrolavados, ya que permite una limpieza más agresiva. Por ejemplo, una membrana cerámica utiliza lo que se denomina un retrolavado hidroneumático, que combina un lavado con agua a presión con un lavado final con aire. El resultado es una recuperación del rendimiento superior al 98 %, en comparación con el 94 % al 95 % de las membranas poliméricas. La eficacia de este retrolavado implica que estas membranas no requieren una limpieza tan frecuente. Mientras que las membranas poliméricas se retrolavan varias veces por hora, las membranas cerámicas se retrolavan cada 2 a 6 horas. De igual manera, una limpieza química in situ (CIP), que normalmente se realiza una vez al mes, solo se requiere dos o tres veces al año.

Si bien el retrolavado es más intenso, la menor frecuencia reduce los costos de energía y productos químicos. En conjunto, esto reduce la atención que el sistema requiere por parte de los operadores, ahorrando tiempo, dinero y mano de obra.

Recuperación de residuos

Con retrolavados menos frecuentes se obtiene la ventaja de una reducción de residuos, lo que contribuye a alcanzar los objetivos de sostenibilidad y a reducir costos innecesarios. Además, una membrana cerámica también se puede utilizar en la recuperación de aguas residuales de retrolavado. La mayor integridad de la membrana cerámica aumenta la probabilidad de que las agencias reguladoras aprueben la microfiltración o la ultrafiltración para este propósito, en lugar de la sedimentación u otros procesos tradicionales. En muchos casos, permite que el agua recuperada se envíe al pozo limpio para su uso beneficioso. Menos manipulación

En general, las membranas cerámicas requieren una manipulación directa del operador considerablemente menor, debido a dos factores principales. El primero es que pueden preinstalarse en la plataforma en la fábrica, ya que no requieren la solución conservante que se utiliza con las membranas poliméricas. El segundo es que tienen una vida útil de 20 años o más. Como resultado, los operadores rara vez tienen que cambiar las membranas cerámicas, a diferencia de las membranas poliméricas, que pueden necesitar reemplazarse cada cinco a diez años, según las circunstancias.

Aunque algunos ingenieros y municipios desconfíen del mayor precio de las membranas cerámicas, muchos reconocen su alto retorno de la inversión (ROI). Desde la reducción de los costos energéticos asociados con una menor presión de bombeo y menos retrolavados hasta la reducción y mayor recuperación de aguas residuales y una menor intervención y manipulación por parte del operador, las membranas cerámicas constituyen una alternativa rentable a las membranas poliméricas.

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