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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