Procesos de separación por membranas, tecnologías verdes y por qué la sostenibilidad requiere de ellos

Desde el día 29 de noviembre al 2 de diciembre se celebró en Copenhague, Dinamarca, una nueva edición del congreso EUROMEMBRANE 2021, organizado por la Sociedad Europea de Membranas conjuntamente con la Universidad de Aalborg (Dinamarca) y la Universidad de Lund (Suecia). Este evento es junto al AACHENER KOLLOQUIUM (que va por su edición 31), uno de los foros más especializado en tecnologías de membrana, que integran la actividad industrial en su programa e interesan a muchísimas empresas internacionales del sector energético, del ciclo del agua, de la alimentación, del cosmético o del biotecnológico, por mencionar simplemente algunos.

Los 10 principales temas donde las membranas tienen un papel relevante

Sin ser ajenos a la realidad y siendo conscientes de las cambiantes necesidades sociales e industriales, los principales temas tratados donde las membranas tienen (o tendrán) un papel relevante fueron los siguientes:

1. Escalado y aplicación industrial de procesos de separación por membranas destinados al desarrollo de una actividad industrial más sostenible y respetuosa con el medioambiente, centrándose en producción de compuestos bio-basados procedentes de aguas residuales municipales e industriales, recuperación de metales, secuestro de contaminantes tóxicos para el medioambiente y la salud humana, regeneración de agua para riego y reducción del impacto medioambiental (huella hídrica y huella de carbono) en actividades industriales.
2. Desarrollo de materiales y técnicas predictivas para la recuperación de recursos en industrias farmacéuticas o cosméticas como la regeneración de disolventes o separación en mezclas azeotrópicas o la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en mezclas complejas de gases (y en sistemas líquido-gas), ya sea por captura de CO₂, producción de vectores energéticos y biocombustibles (biodiesel) a partir de biomasa.
3. Desarrollo y aplicación de procesos electro y bioelectroquímicos para el tratamiento eficiente y económicamente sostenible de aguas residuales hipersalinas y con alta carga orgánica, aplicaciones ZLD (vertido cero o descarga cero de líquidos) y electrolizadores.
4. Implementación y mejora de procesos biotecnológicos que integran procesos de membrana para mayor rendimiento y purificación, destacando el desarrollo de avanzados biorreactores de membrana para la degradación de pesticidas, producción de ácido láctico y de polixidroxialcanoatos (PHAs).
5. Desarrollo de elementos de membrana sostenibles, ya sean biobasados o con disolventes verdes, para la reducción de su impacto ambiental desde su misma fabricación hasta su implementación en industria.
6. Producción de productos alimentarios a través de tratamientos de membrana como proteínas vegetales, acuicultura y en cultivo de microalgas.
7. El papel de la membrana dentro de la biorrefinería de materiales lignocelulósicos, desde su papel como pretratamiento y fraccionamiento de corrientes hasta su rol en las etapas de refino para extraer compuestos de alto valor añadido (incluyendo compuestos bioactivos o lignina) o eliminar contaminantes emergentes (pesticidas).
8. Aplicación en el terreno biomédico y farmacéutico para esterilización, inmovilización enzimática o bacteriana o para la liberación controlada de contaminantes.
9. Avances a escala semiindustrial e industrial de recuperación de biofertilizantes de alta pureza.

Avances en técnicas de membrana en desarrollo que buscan la emulsificación, la inmovilización enzimática o la cristalización.10. Temas más relacionados con el rendimiento y caracterización de las membranas, centrándose en nuevas detecciones y soluciones al ensuciamiento (observación directa con cámara superrápida, gemelo digital, estructura y mecánica del agente de ensuciamiento, diseño higiénico, CIPs y SIPs, estudio micro- y milifluídico para determinación de comportamiento de sistemas a gran escala de superficies de materiales multicapa, etc), nuevas técnicas de caracterización (aplicación de resonancia magnética nuclear para definir estructuras complejas, avances en espectroscopía, potencial zeta o en microbalanzas de cristal de cuarzo), y desarrollo de nuevos materiales desde su formulación, modificación, funcionalización y aplicación (nuevas redes o estructuras químicas de materiales de membrana, membranas de matriz mixta de nueva generación, disolventes verdes, biopolímeros y disolventes biobasados, composites de capa fina a la carta o TFC, mejora de nanomateriales como aditivos).

Participación de AINIA en la sesión sobre aplicaciones industriales y escalado

AINIA participó en un coloquio sobre la implementación de sistemas bioelectroquímicos en la industria y con una ponencia sobre los nuevos avances del proyecto NEOSUCCESS en la sesión de aplicaciones industriales y escalado, sesión que edición a edición va ganando cada vez más relevancia (y audiencia) dentro del mismo. No hay que olvidar que, sin aplicación real, el avance tecnológico no tiene sentido.

Debate proyectos I+D+i: La importancia de los procesos de membrana en los modelos de biorrefinería y en su implementación industrial

Finalmente, con el fin de generar colaboraciones a corto y largo plazo tanto en las actuales como en futuras convocatorias de proyectos a nivel europeo, se generaron diversos grupos de trabajo e intensos debates sobre proyectos de I+D+i centrados principalmente en la importancia de los procesos de membrana en los modelos de biorrefinería y en su implementación industrial en aras de la sostenibilidad, donde AINIA ha desarrollado (y está trabajando en) su aplicación en proyectos ya finalizados como ALPEOCEL, VIOe-, VALORSAL o IVACE-FEDER PROALT II y en los que se encuentran en desarrollo como NEOSUCCESS o el recientemente concedido AVI GREEN BRINE.

Línea de I+D en procesos bioelectroquímicos

Actualmente, seguimos trabajando en desarrollar plenamente el potencial de estas tecnologías como procesos sostenibles a nivel industrial en diversas áreas que reduzcan el impacto medioambiental del proceso en el que se implanten y resulten viables tanto técnica como económicamente. En esta línea hemos trabajado en el diseño y construcción de una celda bioelectroquímica experimental, hemos puesto a punto nuevos equipos de inversiones (celdas bioelectroquímicas y material auxiliar) y hemos desarrollado nuevas metodologías de trabajo en tecnologías de separación avanzada. Todo ello forma parte de la línea de I+D en procesos bioelectroquímicos que AINIA está desarrollando en el marco del programa PROMECE 2021 financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE).