Diseñan nuevas membranas para el tratamiento y desalación de aguas residuales

El investigador de la Universidad de Cádiz, Luc Lajaunie, perteneciente al grupo de Estructura y Química de los Nanomateriales (FQM-334), ha participado en un estudio de carácter internacional que se ha centrado en el desarrollo de unas novedosas membranas destinadas a procesos de tratamiento y desalación de aguas residuales energéticamente eficientes.

El doctor Luc Lajaunie, perteneciente al grupo de Estructura y Química de los Nanomateriales, caracterizó la estructura y la química local de estos filtros.

Este trabajo, publicado en la prestigiosa revista Nature Water, ha partido de la necesidad, cada vez más creciente, de contar con agua potable, por lo que se convierte en algo fundamental el poder recuperarla, purificarla y reutilizarla. En este contexto, un equipo internacional dirigido por científicos del Instituto Europeo de Membranas (CNRS/ENSC Montpellier/Universidad de Montpellier), ha desarrollado membranas nanolaminadas de gran superficie compuestas por nanohojas de MoS2 apiladas. “Tras injertar en la superficie funciones capaces de atrapar contaminantes”, como se recoge en el artículo, los investigadores demostraron “cómo las relaciones entre la superficie de las nanohojas, el desorden de apilamiento y el tamaño de los nanocanales condicionaban la eficacia del atrapamiento por estas membranas, en condiciones de ósmosis1 directa”.

Es decir, esta nueva herramienta puede ayudar a mejorar de forma importante el tratamiento y la desalinización de las aguas residuales, algo a lo que se une el hecho de que “evaluamos el consumo de energía de nuestro sistema de filtración y descubrimos que las membranas nanolaminadas MoS2 pueden permitir un menor consumo de energía eléctrica que las membranas comerciales”. Por tanto, con estos filtros se “reduce la huella energética de los procesos de purificación del agua”.

El papel de la Universidad de Cádiz en este estudio, a través del investigador Ramón y Cajal Luc Lajaunie, se ha centrado en la caracterización de la estructura y la química local de estas nuevas membranas a la escala atómica. Para ello, los trabajos se llevaron a cabo utilizando el microscopio electrónico ‘TEM Titán Themis’ de la Universidad de Cádiz. Este instrumento de última generación es un equipo singular que forma parte de la Infraestructura Científico Técnica Singular (ICTS) Distribuida de Microscopía Electrónica de Materiales ELECMI.

Esta investigación ha sido financiada por el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea (acuerdo de subvención 823717-ESTEEM3), el Ministerio de Economía y Competitividad de España (PID2019-107578GA-I00), el Ministerio de Ciencia e Innovación MCIN/AEI/10. 13039/501100011033, y la Unión Europea “NextGenerationEU”/PRTR (RYC2021-033764-I, CPP2021-008986).

Referencia bibliográfica:

Wang, W., Onofrio, N., Petit, E. et al. (2023) ‘High-surface-area functionalized nanolaminated membranes for energy-efficient nanofiltration and desalination in forward osmosis’. Nature Water 1, 187–197. https://doi.org/10.1038/s44221-023-00036-1

Ósmosis1: es un fenómeno de difusión pasiva que sucede cuando existen dos soluciones en un medio con diferente concentración de sustancias, que están separadas por una membrana semipermeable (deja pasar solo el disolvente).