Nanofiltración: membranas para eliminar contaminantes del agua

La nanofiltración ocupa un lugar propio entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa: remueve iones divalentes, metales pesados y parte de las sales con menos presión de trabajo y menor riesgo de ensuciamiento. En plantas industriales que no necesitan agua desmineralizada sino agua con menos dureza y menos contaminantes específicos, suele ser la opción más rentable. El límite lo fija el agua de alimentación: si llega con sólidos fuera de control, la membrana se ensucia antes de rendir, y por eso el control de turbidez y sólidos en el agua de proceso antecede a cualquier dimensionamiento.

Qué es la nanofiltración

Es una técnica de separación por membrana que retiene iones divalentes —calcio, magnesio, sulfatos— y iones monovalentes de gran tamaño, entre ellos varios metales pesados. Puede entenderse como una versión menos restrictiva de la ósmosis inversa: deja pasar parte de las sales monovalentes y retiene los contaminantes de mayor tamaño y carga.

Características principales

• Membranas menos densas que las de ósmosis inversa, con presión de operación y consumo energético menores.
• Menor riesgo de ensuciamiento, lo que extiende la vida útil de los elementos.
• Remoción selectiva: permite bajar dureza y contaminantes sin desmineralizar por completo.

Cómo funciona un sistema de nanofiltración

Componentes principales

• Bomba de alimentación: aplica la presión que impulsa el agua a través de las membranas.
• Membranas de nanofiltración: el elemento separador propiamente dicho.
• Tuberías y recipientes de presión: contienen y conducen el flujo durante el proceso.
• Sistema de limpieza (CIP): controla la acumulación de incrustación y biopelícula y prolonga la vida del equipo.

En términos de rendimiento, la nanofiltración logra alrededor de un 50% de remoción de cloruro de sodio y hasta un 90% de remoción de sulfato de calcio, lo que la vuelve adecuada para aguas ligeramente salobres y para control de incrustación por sulfatos.

Aplicaciones industriales

• Reducción de dureza: baja calcio y magnesio sin resinas de intercambio iónico ni salmuera de regeneración.
• Remoción de metales pesados: extracción selectiva de plomo, cromo y arsénico, entre otros.
• Reúso de agua industrial: recupera agua de proceso industrial con costos operativos menores que los de la ósmosis inversa.
• Reducción parcial de sales: mejora la calidad del agua sin desalinización completa.

Dónde encaja la nanofiltración en el tren de tratamiento

Ubicada después de la clarificación y la filtración fina, y antes de cualquier etapa de pulido, la nanofiltración resuelve problemas concretos que otras tecnologías atacan de forma más cara:

• Minería: reducción de sulfatos y dureza en agua de proceso sin llevar el agua a conductividad de agua ultrapura.
• Petróleo y gas: acondicionamiento de agua de inyección, donde el objetivo es evitar incrustación de sulfatos de bario y estroncio sin desmineralizar.
• Alimentos y bebidas: reducción de dureza y color conservando el perfil mineral del agua de proceso.
• Municipal: remoción de precursores de trihalometanos y de color en aguas superficiales con alta materia orgánica.
• Industria en general: reúso de efluentes tratados, con recuperación parcial del agua sin el consumo energético de una ósmosis inversa.

El punto de decisión es siempre el mismo: si el proceso necesita agua desmineralizada, la nanofiltración no alcanza; si necesita agua con menos dureza, menos sulfatos o menos metales, suele ser la opción de menor costo total.

Tipos de membranas

1. Membranas en espiral: más económicas y con mayor superficie de filtración por elemento. Son sensibles al ensuciamiento y exigen pretratamiento adecuado.
2. Membranas tubulares: más resistentes al ensuciamiento y aptas para aguas con alta carga de sólidos, pero más costosas y con menor superficie por unidad de volumen.

La elección depende de la calidad del agua de alimentación y de la tolerancia a paradas por limpieza del proceso industrial.

Nanofiltración frente a ósmosis inversa

• Menor consumo energético: trabaja a menor presión y reduce el costo operativo.
• Menor riesgo de ensuciamiento: prolonga la vida útil de las membranas y espacia los CIP.
• Retención selectiva: conserva sales monovalentes que la ósmosis inversa elimina casi por completo.
• Mejor ajuste a objetivos parciales: cuando el problema es la dureza o un metal puntual, no hace falta desmineralizar.

Cuando sí se requiere agua de muy baja conductividad, la ósmosis inversa sigue siendo la tecnología indicada. El artículo sobre desmineralización del agua detalla ese tren completo.

El pretratamiento define el resultado

Toda membrana, incluida la de nanofiltración, falla por lo mismo: sólidos, coloides, incrustación y biopelícula. El pretratamiento correcto es la diferencia entre limpiezas trimestrales y limpiezas semanales.

• Crystolite® filtra hasta 0,5 micras en filtro a presión convencional y logra una reducción del índice SDI entre 5 y 8 veces mayor que sus competidores más cercanos, con retrolavados de 5 a 10 minutos.
• Catalytic Carbon® retira cloro y cloraminas, que degradan de forma irreversible la poliamida, y adsorbe orgánicos, fenoles y sustancias húmicas.
• INSTANT I-SOFT® aporta antiincrustantes en polvo sin fosfatos ni fosfonatos; la variante I-SOFT® RO incorpora dispersante para alta sílice y sulfatos y la ROB agrega biocida compatible con membranas.
• Katalox Light® resuelve hierro y manganeso, que precipitan sobre la membrana y son una causa frecuente de pérdida de permeado.

Evaluemos si la nanofiltración es su mejor opción

GWC analiza el agua de alimentación, el objetivo de calidad y el destino del rechazo para definir si conviene nanofiltración, ósmosis inversa o una combinación con medios filtrantes y adsorbentes Watch Water®. En operaciones mineras ese análisis arranca por la remoción de sólidos del agua de proceso, que fija el índice SDI con el que va a trabajar la membrana.

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Fuentes consultadas

• Lenntech — Nanofiltración
• Global Water Intelligence
• ERAS — Ente Regulador de Agua y Saneamiento