CIQA investiga membranas poliméricas para la separación y purificación de gases
El concepto de membrana se ha proyectado hacia el desarrollo de novedosos sistemas de separación selectiva de gases y vapores basados en materiales poliméricos sintéticos. El CIQA se ha enfocado en su investigación y en la siguiente nota encontrará sus razones.
La Dra. Griselda Castruita de León, Catedrática CONACYT-CIQA, del departamento de Materiales Avanzados del CIQA, publicó recientemente un artículo sobre el trabajo que realiza el centro en materia de membranas poliméricas. Compartimos con nuestros lectores algunos de los hallazgos más destacados.
Relevancia
La tecnología de membranas hechas a base de polímeros sintéticos se ha convertido en una de las alternativas más prósperas desde el punto de vista económico, técnico y ambiental para usarse en tratamientos de líquidos como aguas residuales, en procesos de separación y purificación de gases de uso doméstico y de interés industrial. Su campo de aplicación también abarca áreas de la salud, farmacéutica y alimenticia.
México cuenta con importantes áreas de oportunidad para la implementación de esta tecnología de separación de gases basada en membranas poliméricas en diversos sectores industriales.
Crédito: CIQA.
El Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) se ha enfocado al diseño y obtención de materiales poliméricos con características especiales para que puedan ser usados en la preparación de membranas. Sus investigadores analizan sus propiedades y realizan estudios a nivel laboratorio para determinar su capacidad de separar los gases.
Además, se han enfocado en separaciones del dióxido de carbono de otros gases como el metano o el nitrógeno, un proceso con potencial aplicación en áreas de importancia nacional para la generación y mejor aprovechamiento de los recursos energéticos renovables y no renovables.
¿Qué es y cómo funciona una membrana?
El concepto de membrana se utiliza ampliamente en la biología. A través de las membranas se controla el transporte e intercambio de sustancias entre el medio interior y exterior, y gracias a su permeabilidad selectiva de sustancias, es posible que la célula lleve a cabo las funciones esenciales para que los organismos se mantengan vivos.
De esta manera, una membrana se define como una barrera semipermeable que separa los componentes de un fluido, permitiendo el paso selectivo de un determinado componente y limitando el paso de otro.
Membranas poliméricas
Basado en este principio, el concepto de membrana se ha proyectado hacia el desarrollo de novedosos sistemas de separación selectiva de gases y vapores basados en materiales poliméricos sintéticos, donde los componentes del gas alimentado son separados en una corriente de gas permeado enriquecido con el componente más permeable, mientras que los componentes menos permeables se mantienen retenidos y separados.
Aplicaciones
El aprovechamiento de las propiedades de transporte de gases de los materiales poliméricos se ha visto reflejado en tecnologías de separación basadas en membranas que han sido implementadas con éxito en operaciones de la industria química, petroquímica y energética.
Entre las aplicaciones comerciales más importantes se encuentran la generación de nitrógeno, enriquecimiento de oxígeno, recuperación y purificación de hidrógeno y helio. Destacan principalmente aquellas aplicaciones que involucran la separación del dióxido de carbono, como en el caso del endulzamiento del gas natural y más recientemente, para mejorar la calidad del biogás.
Un mercado que crece
Las crecientes demandas de energéticos limpios y el control de las emisiones de gases de efecto invernadero han sido los factores determinantes para que dicho mercado sea considerado el de mayor expansión a nivel mundial. De acuerdo con reportes estadísticos se estima que el mercado de membranas poliméricas para separación de gases se mantendrá en crecimiento constante, llegando a superar el billón de dólares en los siguientes 2 años.
Otros reportes ponen de manifiesto las ventajas de esta tecnología como lo son su buen desempeño, simplicidad del proceso, ahorros energéticos y menor impacto ambiental. Es por ello, que se han establecido numerosas plantas de separación basadas en membranas en distintas partes de América, Europa y Medio Oriente, encaminadas al tratamiento del gas natural y biogás, y otros gases como helio, hidrógeno, etc., que se encargan de proveer a los distintos sectores consumidores.
México cuenta con importantes áreas de oportunidad para la implementación de esta tecnología de separación de gases basada en membranas poliméricas en diversos sectores industriales, con lo cual la productividad podría ser más eficiente y menos contaminante.
Uno de los sectores emergentes y con grandes posibilidades para la implementación de sistemas de purificación con membranas es el tratamiento del biogás que se obtiene a partir de desechos agrícolas y ganaderos.
El desempeño de la membrana y la eficiencia de la separación de los gases dependen fundamentalmente del polímero con el que están hechas y de sus propiedades físicas y químicas. Varios polímeros han sido utilizados en membranas, destacando de manera significativa las poliimidas, polisulfonas, poliaramidas y acetatos de celulosa.
Con la intención de obtener sistemas de membranas más avanzados, en la actualidad se siguen desarrollando otros derivados de las familias de polímeros antes mencionadas, que exhiban características específicas y mejoradas; así como el diseño de nuevas estructuras poliméricas que permitan modular y ajustarse a las necesidades de los procesos de separación, y esto representa el reto constante al que se enfrenta la ciencia de membranas.
Contenido relacionado
Innovaciones en retardantes de flama intumescentes basados en celulosa
La investigación en aditivos retardantes de flama para plásticos avanza con innovaciones que pueden marcar la diferencia en situaciones críticas, como incendios. Este artículo explora cómo los nuevos desarrollos, como el uso de polifosfato de amonio y residuos orgánicos, están cambiando el panorama.
Leer MásCIQA desarrolla plásticos sustentables para suelas de calzado
Materiales que utilizan diferentes agentes nucleantes, como polvo de fibra de agave, polvo de llanta reciclada y nanopartículas de celulosa son desarrollados por el CIQA en compuestos a base de copolímero de etileno vinil acetato (EVA) y polietileno de baja densidad (LDPE) para la fabricación de suelas de zapatos deportivos.
Leer MásAlmidón y fibras como materia prima para elaborar plásticos sustentables
El CIQA y el LANIAUTO desarrollan materiales de base biológica procedentes de biopolímeros y residuos agrícolas de la industria del tequila.
Leer MásTextiles sustentables a partir de mezclas biodegradables de PLA y almidón
Conozca los avances en la investigación del CIQA para la producción de textiles sustentables y cómo las mezclas biodegradables de PLA y almidón cambian la forma en la que se fabrican las telas, priorizando la sostenibilidad y la durabilidad.
Leer MásLea a continuación
Economía circular de los plásticos en la realidad comercial
Estas son algunas tecnologías, ya disponibles en el mercado, que buscan ayudar a mejorar e implementar la circularidad de los plásticos.
Leer MásCambio de paradigma en la inyección de cubetas
StackTeck y Avance Industrial unieron su conocimiento técnico en moldeo por inyección para romper paradigmas en la fabricación de cubetas. Así, demostraron una poderosa combinación de tecnologías de molde, máquina y enfriamiento que les permitió llegar a un ciclo de producción de tan solo 13 segundos para cubetas estándar.
Leer MásInnovación en empaques de pared delgada: tecnología y sostenibilidad
El mercado global de envases de pared delgada está en constante evolución y abarca una amplia gama de aplicaciones y materiales. En el presente artículo exploraremos este mercado, su crecimiento, tendencias emergentes, impacto de la pandemia por COVID-19 y sus proyecciones para los próximos años según un reciente estudio publicado por Mordor Intelligence.
Leer Más