El estudio adjunto examina críticamente el modelo de solución-difusión (SD) que se ha utilizado tradicionalmente para explicar el transporte de agua en las membranas de ósmosis inversa (OI). Los autores sostienen que el modelo SD, que supone que el agua se difunde a través de la membrana impulsada por un gradiente de concentración, no representa con exactitud los mecanismos reales en juego en las membranas de ósmosis inversa. Defienden el modelo poro-flujo, que postula que el transporte de agua está impulsado por un gradiente de presión a través de los poros de la membrana.

El modelo SD ha sido el marco predominante para describir el movimiento del agua en los procesos de ósmosis inversa, que implica la partición del agua en la membrana y la difusión por su gradiente de concentración. Sin embargo, recientes descubrimientos experimentales y teóricos han puesto de manifiesto importantes fallos en este modelo:

1. **Las membranas de ósmosis inversa son porosas:** Contrariamente a la suposición del modelo SD de que las membranas no son porosas, técnicas avanzadas como la espectroscopia de vida de aniquilación de positrones (PALS) y la dispersión de rayos X de ángulo ancho (WAXS) han demostrado que las membranas de ósmosis inversa tienen una red de poros subnanométricos, lo que las hace porosas.

2. **Moléculas de agua agrupadas:** En lugar de moléculas de agua individuales dispersas, como se supone en el modelo SD, el agua tiende a moverse en grupos a través de los poros de la membrana, como demuestran las simulaciones moleculares.

3. **Sin gradiente de concentración:** Se cuestiona la suposición de un gradiente de concentración que impulsa la difusión del agua. Los datos experimentales y de simulación indican la ausencia de tal gradiente dentro de la membrana.

4. **Mal uso del concepto de difusión:** La aplicación del concepto de difusión en el modelo SD no se ajusta a los comportamientos de transporte observados, que son más coherentes con el flujo viscoso.

5. **Tratamiento independiente del agua y la sal:** El modelo SD trata el transporte de agua y sal como procesos independientes, ignorando su interdependencia y las interacciones friccionales entre ellos.

Los autores concluyen que el modelo poro-flujo, apoyado por el modelo solución-fricción, describe con mayor precisión la dinámica del transporte de agua en las membranas de ósmosis inversa. Este modelo reconoce el papel del flujo impulsado por la presión a través de los poros de la membrana y considera las interacciones entre el agua, la sal y el material de la membrana. Al corregir estos malentendidos fundamentales, el estudio aboga por un cambio en el enfoque de la investigación hacia el desarrollo de membranas de ósmosis inversa basadas en mecanismos de transporte precisos, lo que podría mejorar la eficiencia y la eficacia de la tecnología de desalinización.

Referencia: Hanqing Fan, Mohammad Heiranian, Menachem Elimelech, El modelo de solución-difusión para el transporte de agua en la ósmosis inversa: ¿Qué salió mal?, Desalación, Volumen 580, 2024, 117575, ISSN 0011-9164, https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117575.

Publicado el 25 de marzo de 2024