Ósmosis inversa

Qué es la ósmosis inversa

El nombre describe con precisión el proceso: es la ósmosis natural, invertida. Mientras que en la ósmosis el disolvente avanza por sí solo hacia el lado con más soluto, en la ósmosis inversa se aplica una presión mecánica que fuerza el movimiento en la dirección opuesta: desde la disolución concentrada hacia la diluida. Las sales y otras sustancias disueltas quedan retenidas en la membrana, y del otro lado se obtiene disolvente prácticamente puro.

Cómo surgió la tecnología

La idea es tan antigua como la propia ósmosis, pero su aplicación práctica tuvo que esperar hasta mediados del siglo XX. En 1953, los investigadores estadounidenses Charles Reid y John Breton propusieron invertir el fenómeno para obtener agua dulce a partir de agua de mar. En 1959 lograron una membrana de acetato de celulosa capaz de hacerlo, aunque con un flujo demasiado bajo para el uso industrial. La solución llegó poco después: entre 1960 y 1962, Sidney Loeb y Srinivasa Sourirajan, en la Universidad de California en Los Ángeles, fabricaron una membrana asimétrica que multiplicaba el rendimiento sin perder capacidad de retención de sales. Sobre esa base se puso en marcha, en 1965, en Coalinga (California), una de las primeras plantas comerciales de ósmosis inversa.

Mecanismo y tipos de membrana

Para vencer la presión osmótica natural del agua de mar, cercana a los 27 bares, los equipos de desalinización trabajan entre 40 y 82 bares; el agua dulce o salobre, con una presión osmótica mucho menor, se trata con presiones de entre 2 y 17 bares. La membrana es el elemento crítico: debe dejar pasar las moléculas de agua y retener iones, moléculas orgánicas y microorganismos. Las primeras membranas eran de acetato de celulosa. Hoy predominan las membranas compuestas de película fina, fabricadas en poliamida mediante polimerización interfacial, una técnica que desarrolló John Cadotte en los años setenta y que mejoró de forma notable el flujo y la selectividad. Según el material y la configuración, una membrana de ósmosis inversa retiene entre el 96,5 % y el 99,8 % de las sales disueltas.

Uso en la depuración del agua para hemodiálisis

Fuera del ámbito doméstico e industrial, la ósmosis inversa cumple un papel específico en el entorno sanitario. El agua de la red, aunque potable, no reúne por sí sola la pureza química y microbiológica que exige la hemodiálisis, de modo que las unidades de diálisis tratan el agua de entrada con ósmosis inversa, combinada habitualmente con un pretratamiento y una desinfección posterior. La Sociedad Española de Nefrología recomienda alcanzar la calidad de agua ultrapura en todo tipo de hemodiálisis, siguiendo los criterios de la norma ISO 13959, la Farmacopea Europea y la Real Farmacopea Española. El líquido de diálisis que resulta de mezclar esa agua con los concentrados electrolíticos está compuesto en su práctica totalidad por agua tratada mediante este procedimiento.

La técnica se emplea también en la industria farmacéutica para obtener agua purificada de uso galénico, un grado de calidad que a finales de los años noventa fue objeto de debate entre las autoridades sanitarias europeas sobre si podía sustituir a la destilación clásica en la producción de agua para inyectables.

Diferenciación con la ósmosis y la filtración por tamaño de poro

A diferencia de la ósmosis, que ocurre de forma espontánea sin gasto energético, la ósmosis inversa exige energía mecánica para generar la presión necesaria; por eso su coste operativo, sobre todo en la desalinización de agua de mar, resulta considerablemente mayor. Tampoco debe confundirse con la simple filtración por tamaño de poro, como la microfiltración o la ultrafiltración: estas retienen partículas por criba física, mientras que la ósmosis inversa depende además de la difusión a través de la capa densa de la membrana, lo que hace el proceso sensible a la presión, el caudal y la temperatura del agua de entrada.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre ósmosis y ósmosis inversa?

En la ósmosis el agua se mueve por sí sola hacia la disolución más concentrada. En la ósmosis inversa se aplica presión externa para forzarla en sentido contrario y obtener agua purificada.

¿Elimina la ósmosis inversa todos los contaminantes del agua?

No en su totalidad. Ciertas especies químicas de tamaño molecular muy pequeño, como el boro o el arsenito, atraviesan la membrana con facilidad y necesitan un tratamiento adicional para quedar retenidas.

¿Cuánta presión hace falta para desalinizar agua de mar?

Entre 40 y 82 bares, muy por encima de los 27 bares de presión osmótica natural del agua marina. El agua dulce o salobre, con muchas menos sales disueltas, se trata con presiones de tan solo 2 a 17 bares.

¿Por qué se usa para depurar el agua destinada a hemodiálisis?

El agua del grifo, aunque potable, contiene minerales, cloro, cloraminas y microorganismos que resultarían perjudiciales si entraran en contacto con la sangre del paciente a través de la membrana de diálisis. La ósmosis inversa reduce esa carga hasta los niveles que las normas sanitarias consideran adecuados para este uso. El proceso suele combinarse con un pretratamiento de filtros de sedimentos y carbón activado, y con una desinfección posterior mediante luz ultravioleta u ozono. Las unidades de hemodiálisis controlan de forma periódica la calidad microbiológica y química de esta agua. El objetivo no es solo cumplir una norma técnica, sino garantizar la seguridad de un tratamiento en el que la sangre entra en contacto, de forma indirecta, con miles de litros de agua al año.

¿Desde cuándo existe esta tecnología?

Desde 1959, cuando Charles Reid y John Breton lograron la primera membrana de acetato de celulosa capaz de invertir el flujo osmótico con un rendimiento aprovechable. La versión asimétrica de Loeb y Sourirajan, poco después, la hizo viable a escala industrial.

Referencias

1. Ósmosis inversa. Historia de la tecnología, mecanismo y aplicaciones industriales.
2. LibreTexts Español: Ósmosis inversa. Fundamento físico-químico del proceso.
3. Pérez García R, Rodríguez Benítez P. Nefrología al día: Calidad del líquido de diálisis y sus componentes. Sociedad Española de Nefrología.
4. CORDIS, Comisión Europea: Debate sobre ósmosis inversa para mejor calidad del agua. Uso en la producción de agua para inyectables.