{"id":4903,"date":"2024-06-10T09:42:01","date_gmt":"2024-06-10T09:42:01","guid":{"rendered":"https:\/\/welysis.com\/?p=4903"},"modified":"2024-06-11T04:05:56","modified_gmt":"2024-06-11T04:05:56","slug":"historia-y-evolucion-de-la-electrolisis-de-membrana-aplicada-a-la-potabilizacion-del-agua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/welysis.com\/es\/blog\/historia-y-evolucion-de-la-electrolisis-de-membrana-aplicada-a-la-potabilizacion-del-agua","title":{"rendered":"Historia y evoluci\u00f3n de la electr\u00f3lisis de membrana aplicada a la potabilizaci\u00f3n del agua"},"content":{"rendered":"\n

Hoy en d\u00eda la necesidad de abastecer de agua potable a comunidades y regiones sigue creciendo. A pesar de que se ha avanzado mucho en infraestructuras y en sistemas de potabilizaci\u00f3n m\u00e1s eficientes, factores como el crecimiento de la poblaci\u00f3n, la industrializaci\u00f3n, el cambio clim\u00e1tico o la desertificaci\u00f3n y sequ\u00eda cada vez m\u00e1s agudizadas juegan en contra del Objetivo 6 de los ODS<\/a>: Garantizar la disponibilidad de agua y su gesti\u00f3n sostenible y el saneamiento para todos.<\/p>\n\n\n\n

Ante este escenario, es cr\u00edtico desarrollar tecnolog\u00edas que sean eficientes y sostenibles, tanto a nivel de producci\u00f3n como de coste, para que el acceso al agua potable no incida negativamente en otros aspectos medioambientales.<\/p>\n\n\n\n

En este art\u00edculo queremos analizar una de estas tecnolog\u00edas, la cual incorporan nuestras plantas cloro-alkali<\/a> y que supone una innovaci\u00f3n significativa en el campo de la electroqu\u00edmica: la electr\u00f3lisis de membrana de intercambio i\u00f3nico<\/strong>. Este proceso ofrece ventajas significativas sobre m\u00e9todos anteriores como el proceso de c\u00e9lula de diafragma.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 es la electr\u00f3lisis de membrana de intercambio i\u00f3nico?<\/h2>\n\n\n\n

Se trata de un m\u00e9todo para descomponer compuestos qu\u00edmicos en sus elementos constituyentes utilizando una membrana de intercambio i\u00f3nico. Esta membrana permite el paso selectivo de iones espec\u00edficos mientras evita la mezcla de diferentes productos de reacci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

En este proceso, una soluci\u00f3n de salmuera (agua salada) reacciona con el agua formando Cloro molecular, hidr\u00f3xido s\u00f3dico (sosa c\u00e1ustica) e hidr\u00f3geno. La salmuera se introduce en una celda electroqu\u00edmica que contiene dos electrodos (\u00e1nodo y c\u00e1todo) separados por una membrana de intercambio i\u00f3nico. La corriente el\u00e9ctrica pasa a trav\u00e9s de la soluci\u00f3n, facilitando reacciones que producen los elementos deseados. El cloro molecular se hace reaccionar a su vez con el hidr\u00f3xido s\u00f3dico (sosa c\u00e1ustica) anteriormente conseguido, produciendo a trav\u00e9s de una nueva reacci\u00f3n exot\u00e9rmica con proceso totalmente diferenciado el requerido hipoclorito de sodio.<\/p>\n\n\n\n

La principal aplicaci\u00f3n del hipoclorito de sodio es precisamente la potabilizaci\u00f3n del agua para consumo humano, aunque tambi\u00e9n se utiliza en otros sectores, por ejemplo, como blanqueador en el textil, o en otros para limpieza y desinfecci\u00f3n por su poder fungicida y bactericida.<\/p>\n\n\n\n

Historia y evoluci\u00f3n de la electr\u00f3lisis para la obtenci\u00f3n de Hipoclorito de Sodio<\/h2>\n\n\n\n

El origen conceptual de este m\u00e9todo tenemos que buscarlo en el s. XIX, en el proceso de celda de mercurio<\/strong>, tambi\u00e9n conocido como proceso Castner-Kellner<\/a>. Este fue uno de los primeros m\u00e9todos utilizados para la electr\u00f3lisis de salmuera. Este proceso implic\u00f3 un c\u00e1todo de mercurio donde los iones de sodio se combinar\u00edan con el mercurio para formar una amalgama. Esta amalgama luego reaccionar\u00eda con agua para producir hidr\u00f3xido de sodio e hidr\u00f3geno gaseoso, mientras que el cloro gaseoso se liberar\u00eda en el \u00e1nodo. Sin embargo, este proceso comportaba preocupaciones ambientales y de salud debido al uso, eliminaci\u00f3n y manipulaci\u00f3n del mercurio.<\/p>\n\n\n

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Cell room of a chlorine-caustic soda plant – six banks ok 74 cells each (Edgewood, Maryland). Copyright McGraw-Hill Pub. Co. (Albany, N.Y.)<\/em>.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

A mediados del siglo XX el proceso de celda de diafragma<\/strong> se desarroll\u00f3 como una alternativa al proceso de celda de mercurio. En las celdas de diafragma, un diafragma permeable separaba los compartimentos an\u00f3dico y cat\u00f3dico. Los iones de sodio pasar\u00edan a trav\u00e9s del diafragma hasta el c\u00e1todo, donde se combinar\u00edan con agua para formar hidr\u00f3xido de sodio y gas hidr\u00f3geno. Se produjo cloro gaseoso en el \u00e1nodo. Este proceso supuso una mejora con respecto al m\u00e9todo de la celda de mercurio en t\u00e9rminos de impacto ambiental, ya que no implicaba el uso de mercurio, pero ten\u00eda varias desventajas, incluyendo la baja pureza del hidr\u00f3xido de sodio y la necesidad de manejar grandes vol\u00famenes de cloro y gas hidr\u00f3geno peligrosos.<\/p>\n\n\n

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Copyright Electrochemical Power Sources: Fundamentals, Systems, and Applications<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

El proceso de celda de membrana, tambi\u00e9n conocido como electr\u00f3lisis de membrana de intercambio i\u00f3nico<\/strong>, surgi\u00f3 como un avance sobre el proceso de celda de diafragma. A finales de la d\u00e9cada de 1970 y principios de la de 1980, la electr\u00f3lisis de membrana comenz\u00f3 a ganar aceptaci\u00f3n gracias a sus ventajas operativas y medioambientales. Las membranas de intercambio i\u00f3nico, desarrolladas originalmente para aplicaciones de energ\u00eda nuclear y desalinizaci\u00f3n, demostraron ser extremadamente eficaces para la separaci\u00f3n i\u00f3nica en procesos de electr\u00f3lisis.<\/p>\n\n\n\n

En lugar de utilizar una barrera f\u00edsica como un diafragma, se utiliza una membrana de intercambio i\u00f3nico selectivo para separar los compartimentos del \u00e1nodo y del c\u00e1todo. Esto permite el paso selectivo de iones y al mismo tiempo evita la mezcla de los productos qu\u00edmicos producidos en cada electrodo. El proceso de celda de membrana es m\u00e1s eficiente y respetuoso con el medio ambiente que los m\u00e9todos anteriores<\/strong>, ya que reduce el consumo de energ\u00eda y elimina la necesidad de un diafragma f\u00edsico.<\/p>\n\n\n\n

Beneficios del proceso de c\u00e9lula de membrana<\/h2>\n\n\n\n
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  1. Mayor pureza del producto<\/strong>: La membrana de intercambio i\u00f3nico evita la mezcla de productos de reacci\u00f3n, permitiendo la obtenci\u00f3n de hidr\u00f3xido de sodio y cloro de alta pureza.<\/li>\n\n\n\n
  2. Eficiencia energ\u00e9tica<\/strong>: Este proceso requiere menos energ\u00eda en comparaci\u00f3n con el proceso de c\u00e9lula de diafragma, lo que reduce los costos operativos.<\/li>\n\n\n\n
  3. Menor impacto ambiental<\/strong>: La tecnolog\u00eda de membrana reduce las emisiones y desechos peligrosos, mejorando la seguridad ambiental.<\/li>\n\n\n\n
  4. Operativa m\u00e1s segura<\/strong>: La separaci\u00f3n efectiva de productos minimiza los riesgos asociados con el manejo de gases peligrosos como el cloro y el hidr\u00f3geno.<\/li>\n\n\n\n
  5. Menor mantenimiento<\/strong>: Las membranas de intercambio i\u00f3nico tienen una vida \u00fatil m\u00e1s larga y requieren menos mantenimiento que los diafragmas porosos utilizados en m\u00e9todos anteriores.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Aplicaciones de la electr\u00f3lisis de membrana<\/h2>\n\n\n\n

    Como hemos comentado, la aplicaci\u00f3n m\u00e1s relevante de la electr\u00f3lisis de membrana de intercambio i\u00f3nico es la producci\u00f3n indirecta de hipoclorito de sodio para la potabilizaci\u00f3n del agua para consumo humano y usos industriales, aunque no es la \u00fanica. Tambi\u00e9n se puede aplicar a:<\/p>\n\n\n\n