Hay tecnologías de tratamiento de agua que se mencionan mucho y se entienden poco. La ultrafiltración es una de ellas. Aparece en proyectos de reutilización de agua, en pretratamientos de ósmosis inversa, en sistemas de agua de proceso farmacéutico y en tratamientos terciarios de EDARs industriales. Pero pocas veces se explica con claridad qué puede hacer exactamente, qué no puede hacer y cuándo tiene sentido instalarla frente a otras alternativas.
Este artículo lo explica sin rodeos.
Qué es la ultrafiltración y cómo funciona
La ultrafiltración (UF) es un proceso de separación por membrana que utiliza la presión para forzar el paso del agua a través de una membrana porosa de tamaño de poro muy pequeño, entre 0,01 y 0,1 micras (µm). Todo lo que es más grande que ese tamaño de poro queda retenido en la membrana. Todo lo que es más pequeño pasa al permeado.
Para entender qué retiene y qué no retiene una membrana de ultrafiltración, es útil comparar los tamaños de los distintos contaminantes del agua:
|
Contaminante |
Tamaño aproximado |
¿Lo retiene la UF? |
|
Sólidos en suspensión |
> 1 µm |
Sí |
|
Bacterias |
0,2 – 10 µm |
Sí |
|
Virus |
0,02 – 0,3 µm |
Mayoritariamente sí |
|
Protozoos (Giardia, Cryptosporidium) |
2 – 15 µm |
Sí, completamente |
|
Coloides y turbidez |
0,001 – 1 µm |
Sí |
|
Macromoléculas (proteínas, polisacáridos) |
0,001 – 0,1 µm |
Parcialmente |
|
Sales disueltas (calcio, sodio, cloruros) |
< 0,001 µm |
No |
|
Iones metálicos |
< 0,001 µm |
No |
|
Compuestos orgánicos disueltos de bajo peso molecular |
< 0,001 µm |
No |
Esta tabla resume lo más importante que hay que saber sobre la ultrafiltración: es excelente para eliminar partículas, microorganismos y turbidez, pero no elimina sales disueltas ni compuestos orgánicos de bajo peso molecular. Para eso se necesita ósmosis inversa o nanofiltración.
En qué se diferencia la ultrafiltración de otras tecnologías de membrana
Las tecnologías de membrana se clasifican por el tamaño de poro y, por tanto, por lo que son capaces de retener:
|
Tecnología |
Tamaño de poro |
Qué retiene principalmente |
|
Microfiltración (MF) |
0,1 – 10 µm |
Sólidos en suspensión, bacterias grandes |
|
Ultrafiltración (UF) |
0,01 – 0,1 µm |
Bacterias, virus, coloides, macromoléculas |
|
Nanofiltración (NF) |
0,001 – 0,01 µm |
Iones divalentes, compuestos orgánicos de peso medio |
|
Ósmosis inversa (OI) |
< 0,001 µm |
Sales disueltas, iones monovalentes, compuestos orgánicos |
La ultrafiltración ocupa el espacio entre la microfiltración y la nanofiltración: más fina que un filtro de arena o un filtro de cartucho, pero sin la capacidad de la ósmosis inversa para eliminar sales. Esa posición específica define perfectamente cuándo tiene sentido usarla.
Cuándo usar ultrafiltración: los casos donde más sentido tiene
Como pretratamiento de ósmosis inversa
Es probablemente la aplicación más extendida de la ultrafiltración en la industria. Los sistemas de ósmosis inversa son muy sensibles al ensuciamiento por partículas, coloides y microorganismos que se depositan sobre la superficie de las membranas (biofouling y particulate fouling). Un pretratamiento de ultrafiltración garantiza que el agua que llega a las membranas de OI está libre de partículas y microorganismos, lo que se traduce en menor frecuencia de limpieza química, mayor vida útil de las membranas y operación más estable del sistema.
En aguas de pozo o de río con turbidez variable, la ultrafiltración es especialmente valiosa porque actúa como barrera de seguridad constante, independientemente de las variaciones de calidad del agua de entrada.
Como barrera microbiológica en agua de proceso
En sectores donde la calidad microbiológica del agua de proceso es crítica (alimentación, farmacéutica, cosmética, bebidas), la ultrafiltración proporciona una barrera física absoluta frente a bacterias, virus y protozoos que no depende de la dosificación de reactivos químicos ni de su tiempo de contacto.
A diferencia de la desinfección con cloro o UV, que pueden tener puntos de fallo (agotamiento del reactivo, variaciones en la dosis, zonas de sombra en el reactor UV), una membrana de ultrafiltración en buen estado retiene los microorganismos por exclusión de tamaño de forma física y continua. Para aplicaciones donde la seguridad microbiológica no puede tener excepciones, esta característica es determinante.
Como tratamiento terciario en sistemas de reutilización
Cuando el efluente de una EDAR industrial o urbana va a reutilizarse (en torres de refrigeración, en riego, en procesos industriales no críticos), la ultrafiltración como tratamiento terciario garantiza la ausencia de sólidos en suspensión y microorganismos en el agua reutilizada, cumpliendo los requisitos del Real Decreto 1620/2007 sobre reutilización de aguas depuradas para las categorías de uso más exigentes.
En proyectos donde Adeagua ha implantado circuitos de reutilización interna del efluente tratado, la ultrafiltración es frecuentemente la etapa que marca la diferencia entre un agua apta para el uso previsto y una que no lo es.
En reactores biológicos de membrana (MBR)
En los sistemas MBR (Membrane Bioreactor), la membrana de ultrafiltración sustituye al decantador secundario convencional: el fango biológico se separa del agua tratada directamente por filtración a través de la membrana, en lugar de por sedimentación gravitacional. El resultado es un efluente de calidad superior al de un sistema convencional (menor turbidez, ausencia de bacterias) en un espacio mucho más reducido.
Los sistemas MBR son especialmente interesantes en instalaciones donde el espacio es limitado, donde se requiere una calidad de efluente muy alta o donde el agua tratada va a reutilizarse directamente.
En producción de agua de proceso de alta calidad
Para industrias que necesitan agua con baja turbidez, ausencia de microorganismos y eliminación de coloides (electrónica, farmacéutica, cosmética), la ultrafiltración es frecuentemente la primera etapa de un tren de tratamiento que continúa con ósmosis inversa y, en los casos más exigentes, con intercambio iónico de lecho mixto para la producción de agua ultrapura.
Qué no puede hacer la ultrafiltración
Este punto es tan importante como saber cuándo usarla. La ultrafiltración no elimina:
Sales disueltas. El calcio, el magnesio, el sodio, los cloruros, los sulfatos y los nitratos pasan libremente a través de la membrana de ultrafiltración. Si el objetivo es reducir la conductividad o la dureza del agua, la ultrafiltración no es la solución: se necesita ósmosis inversa o descalcificación.
Compuestos orgánicos disueltos de bajo peso molecular. Disolventes, pesticidas, fármacos, colorantes de bajo peso molecular y otros micropolutantes orgánicos disueltos no son retenidos por la membrana de UF. Para eliminar estos compuestos se necesita carbón activo, nanofiltración u ósmosis inversa.
Metales disueltos. El hierro, el manganeso, el cromo o el níquel en forma iónica disuelta pasan a través de la membrana. Solo si están en forma particulada (precipitados) pueden retenerse. La eliminación de metales disueltos requiere precipitación química previa u otras tecnologías específicas.
Cloro u otros compuestos de desinfección. La ultrafiltración no añade ni elimina desinfectante residual. Si el objetivo es eliminar el cloro del agua (por ejemplo, antes de una membrana de ósmosis o de un proceso de fermentación), se necesita carbón activo.
Virus en todos los casos. Aunque muchos sistemas de UF retienen la mayoría de virus por exclusión de tamaño, la retención no es del 100 % en todos los casos. Para aplicaciones donde la seguridad virológica es crítica (agua potable, farmacéutica de alta exigencia), la UF se combina con desinfección UV o con nanofiltración.
Tipos de membranas de ultrafiltración y configuraciones
Las membranas de ultrafiltración pueden ser de fibra hueca, espirales o planas, y pueden operar en modo sumergido (dentro del depósito de agua a tratar) o en modo presurizado (en módulos cerrados). La elección depende de la aplicación, la calidad del agua de entrada y los requisitos de compacidad de la instalación.
Los materiales más habituales son el PVDF (polifluoruro de vinilideno), el PES (polietersulfona) y el PAN (poliacrilonitrilo). El PVDF es el más robusto frente a limpiezas químicas agresivas y el más extendido en aplicaciones industriales exigentes.
El mantenimiento de las membranas de UF incluye retrolavados automáticos periódicos (cada 20-60 minutos según la calidad del agua de entrada) y limpiezas químicas (CEB, Chemically Enhanced Backwash) con una frecuencia que depende del ensuciamiento. Una membrana bien mantenida tiene una vida útil de 5 a 10 años.
¿Necesitas ultrafiltración o una tecnología diferente?
La ultrafiltración es la solución correcta cuando el problema es de partículas, microorganismos o turbidez. No es la solución cuando el problema es de sales disueltas, conductividad o compuestos orgánicos disueltos.
Si no tienes claro si la ultrafiltración es la tecnología adecuada para tu caso, el punto de partida es siempre el mismo: un análisis completo del agua de entrada y una definición clara de los requisitos de calidad del agua que necesitas producir. Con esos dos datos, la tecnología correcta se determina sin ambigüedad.
En Adeagua llevamos más de 25 años diseñando e implantando sistemas de ultrafiltración en aplicaciones industriales de toda España, desde pretratamientos de ósmosis inversa hasta barreras microbiológicas en agua de proceso farmacéutico.
Si quieres saber si la ultrafiltración es la solución adecuada para tu instalación, podemos ayudarte.
¿Prefieres contarnos primero tu caso? Escríbenos en adeagua.com/contacto y te respondemos con la mayor rapidez posible.
