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El potencial de las membranas 3D impresas personalizadas para la desalinización del agua de mar y para el tratamiento de aguas residuales

13 de Julio 2017

por: Peter Chawaga – editor asociado, Water Online

Los investigadores han comenzado a explorar la idea de la impresión 3D como una forma de fabricar membranas. ¿Qué podría significar la tecnología de vanguardia para el tratamiento del agua y de las aguas residuales?. La impresión en 3D parece ser el siguiente horizonte en la producción. Es un proceso en el que un computador dirige sucesivas capas de material para acumular y formar un diseño introducido. La fabricación tradicional, que depende de moldes y procesos fijos, tiende a crear el mismo objeto una y otra vez. En la impresión 3D, ya que casi cualquier diseño puede ser puesto en la computadora y luego ejecutado, los objetos resultantes pueden ser de casi cualquier forma y altamente especificados para un propósito determinado. Esto da a los fabricantes mucho más control sobre los diseños de sus productos y el poder de satisfacer una necesidad dada casi en el acto.

La impresión 3D ha sido utilizada por General Motors para la creación de piezas automotrices, por arquitectos para crear modelos de construcción únicos e incluso por investigadores médicos para crear prótesis y órganos artificiales. Recientemente, se llevó a cabo un proyecto de investigación para descubrir lo que la impresión 3D podría prestar a la creación de membranas de tratamiento de aguas. El proceso ofrece la posibilidad de personalizar las membranas a afluentes específicos, dirigirse a determinados contaminantes de interés y reaccionar ante situaciones de emergencia. La impresión 3D es una forma de crear una membrana más específica para resolver las necesidades de las plantas de tratamiento.

Características clave de las técnicas de impresión en 3D

“La necesidad era encontrar una manera de controlar la arquitectura de las microestructuras de la membrana de una manera predecible, de modo que el funcionamiento de las membranas se pueda predecir y controlar desde el principio del diseño de las membranas,” dijo a Dr. Darrell Patterson, el director para el Centro de Ingeniería de Separaciones Avanzadas de la Universidad de Bath, y autor del estudio. “En la actualidad, los principales métodos de producción de membrana de polímeros no permiten esto”. Al ser más específicos con la forma de una membrana, las plantas de tratamiento podrían ser más eficientes. “Una membrana moldeada que puede tener un área superficial máxima para aumentar la relación superficie-área / volumen práctica de la membrana, para incrementar el área de la membrana en el mismo soporte de membrana, por ejemplo, podría mejorar la actual hoja plana y las formas de membrana de fibra hueca. La impresión 3D permitiría un control completo sobre el diseño y la fabricación de tales formas, que actualmente no es posible”.

Los autores del estudio exploraron cómo la tecnología de impresión 3D podría aplicarse a la ingeniería de membranas. En los últimos 10 años, dicen, la impresión 3D ha llegado a un punto en el que ofrece el control, la resolución y la precisión que permite la fabricación de membranas. También permite diseñar y construir a la vez la microestructura y la macroestructura de la membrana, ofreciendo el potencial de diseño integrado entre los materiales utilizados y sus propósitos. Las membranas a medida se podrían diseñar para evitar que las partículas ensucien la superficie y, un día, podrían hacerse en el lugar para responder a problemas específicos de contaminación.

“Creemos que las membranas moldeadas podrían ayudar a reducir la incrustación y aumentar el área de la membrana que se puede utilizar en una planta de membrana típica”, dijo Patterson. “Además, la producción in situ de membranas adaptadas a las separaciones necesarias también sería posible, permitiendo una respuesta más rápida y cambios sin precedentes en la composición de agua y aguas residuales”.

Sin embargo, existen todavía limitaciones en el uso de esta tecnología para construir membranas de tratamiento. Principalmente, las impresoras 3D aún no están equipadas para producirlas. “Las membranas impresas en 3D están actualmente limitadas por la resolución y tamaño de construcción de las impresoras 3D actuales”, dijo Patterson. “Realmente estamos esperando que la tecnología de impresión 3D alcance nuestras ambiciones de permitir que la impresión 3D se convierta en una tecnología de producción de membrana realista y rentable”.

“No queremos limitarnos a lo que está actualmente disponible en el mercado de la membrana”, dijo Patterson. “Queremos ser capaces de hacer cosas que no son actualmente posibles. … Si estos se pueden realizar, entonces la impresión 3D podría potencialmente convertirse en la tecnología de ir a la fabricación de la membrana en el futuro, considerando la tasa de desarrollo de las impresoras 3D.

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