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Ósmosis

La ósmosis u osmosis es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un disolvente a través de una membrana semipermeable. Tal comportamiento supone una difusión simple a través de la membrana, sin gasto de energía. La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular de los seres vivos.

Fenómeno de la ósmosis.

Historia

 
El osmómetro de Dutrochet.

En 1748, el abad Nollet señaló que cuando el agua y el alcohol se separaban en la vejiga de un animal, el agua pasaba a través del alcohol pero nunca a la inversa.[1]​ En sus trabajos sobre soluciones acuosas realizados entre 1827 y 1832, Henri Dutrochet propuso los términos «endosmose» y «exosmose» (endosmosis y exosmosis, en su trabajo de 1828, Recherches sur l'Endosmose et l'Exosmose) para describir este fenómeno, por lo que suele considerarse su descubridor. K. Vicrordt también se interesó en este fenómeno en 1848. En 1854, el químico escocés Thomas Graham trabajó en sustancias coloidales y descubrió que no podían pasar a través de una membrana animal. Fue entonces cuando acuñó el término «osmosis» a partir del griego ὠσμός, que significa 'empuje'.[2]

Fue M. Traube, en 1864, quien concibió la primera membrana artificial de ferrocianuro de cobre Cu2Fe(CN)6. En 1877, Wilhelm Friedrich Philipp Pfeffer (1845-1920) precipitó el ferrocianuro de cobre en un material poroso, lo que le permitió tener una membrana con buena resistencia mecánica.

En 1884, Hugo de Vries trabajó en la plasmólisis y la turgencia de las células vegetales.

En 1886, Jacobus Henricus van 't Hoff publicó una analogía entre soluciones acuosas y los gases perfectos y aplicó la termodinámica a la ósmosis. Estableció una ley, similar en forma a la ley de los gases perfectos, la ley de la osmometria, y propuso el adjetivo «semipermeable» para designar membranas. Recibió el Premio Nobel de Química en 1901 por su trabajo.

En 1899, A. Crum Brown usó tres fases líquidas (una solución acuosa de nitrato de calcio saturada con fenol en la parte inferior, una capa de fenol puro en el medio y una solución de agua saturada con fenol en la parte superior). Notó un fenómeno de ósmosis (el agua pasaba de la fase superior a la fase inferior), la fase líquida del medio actuaba como una membrana semipermeable. Estableció así la importancia de la solubilidad de las especies difusoras en la membrana.

Entre 1901 y 1923, H. N. Morse y J. C. W. Frazer realizaron mediciones sistemáticas de la permeabilidad de varios precipitados gelatinosos: ferrocianuros y fosfatos de uranio, de hierro, de zinc, de cadmio y de manganeso.

Mecanismo

Se denomina membrana semipermeable a aquella estructura que contiene poros o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes, normalmente del tamaño de micrómetros. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua, que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes.

Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a fines del siglo XIX por Jacobus Henricus van 't Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica no solo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas y esto ocurre cuando las partículas que vienen se equiparan con las que aleatoriamente van, sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio, que está en relación directa con la osmolaridad de la solución, genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica, por ejemplo: "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar". El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.[3][4]

El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.

Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.

Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración, disolución hipotónica, a la de mayor concentración, disolución hipertónica. Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.

En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen, posiblemente hasta reventar, por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía. La presencia de sales minerales disueltas en el agua condicionan el movimiento de las moléculas de agua a través de la membrana plasmática para igualar las concentraciones

Fundamento físico

Es un sistema binario reaccionante, en que los componentes no acarrean carga eléctrica y existe una temperatura uniforme e igual para dos reservorios, se tiene que la producción de entropía es la combinación lineal de productos entre flujos y fuerzas del sistema:[5]

 

donde los flujos son simplemente el flujo de difusión relativo del compuesto 1 y el flujo relativo de velocidades de los componentes:

 

Las fuerzas termodinámicas son diferencias entre magnitudes intensivas entre los dos reservorios: potencial químico y presión

 

Las leyes fenomenológicas son:

 

De lo que se deduce, para una situación estacionaria ( ) que una diferencia de concentraciones en los depósitos provoca una diferencia de presiones y viceversa. Son los fenómenos de ósmosis y ósmosis inversa, dados por la relación:

 

A la diferencia de presiones   que provoca una determinada diferencia de concentración   se denomina presión osmótica.

Ósmosis en una célula animal

Las membranas de las células son semipermeables, por lo tanto, en un medio isotónico, el paso del agua en los dos sentidos se equilibra. Si la célula se encuentra en un medio hipotónico (que tiene menor concentración de soluto) tenderá a absorber agua hinchándose, pudiendo llegar al extremo de estallar, dando origen a la citólisis.

Por el contrario, si la célula se encuentra en un medio hipertónico, el agua interior tenderá a salir, llevando a la deshidratación, pudiendo en casos extremos llegar a la muerte de la célula, proceso denominado de crenación.[6]

Ósmosis en una célula vegetal

Las membranas de las células vegetales son también semipermeables, y en este caso también en un medio isotónico, el paso del agua en los dos sentidos se equilibran. En presencia de un medio hipotónico la célula absorbe agua llenando sus vacúolos, dando origen a una situación denominada turgencia. Por otro lado, en un medio hipertónico, el agua sale de la célula a través de la membrana, pudiendo llegarse a que la pared celular se despegue de la membrana plasmática, provocando lo que se llama la plasmólisis.[6]

Ósmosis inversa

 
Ósmosis inversa

Lo descrito hasta ahora ocurre en situaciones normales, en que los dos lados de la membrana estén a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración de sales.

Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable solo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración.

Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Solo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser potable.

Aplicaciones

La mayoría de las aplicaciones[7]​ de la ósmosis vienen de la capacidad de separar solutos en disolución de forma activa mediante ósmosis inversa utilizando membranas semipermeables.

Desalinización

Mediante este procedimiento es posible obtener agua desalinizada (menos de 5000 microsiemens/cm de conductividad eléctrica) partiendo de una fuente de agua salobre, agua de mar, que en condiciones normales puede tener entre 20 000 y 55 000 microsiemens/cm de conductividad.

La medida de la conductividad del agua da una indicación de la cantidad de sales disueltas que contiene, dado que el agua pura no es un buen conductor de la electricidad (su potencial de disociación es menor de 0,00001).

La ósmosis inversa o reversa se ha convertido hoy en día en uno de los sistemas más eficientes para desalinizar y potabilizar el agua, siendo usada en barcos, aviones, industrias, hospitales y domicilios.

Mediante ósmosis inversa se consigue que el agua bruta que llega a la desaladora se convierta por un lado en un 40% de agua producto y un 55-60% de agua salobre.

La clave está en la constitución del fajo de membranas que intercalan redes-canales de circulación entre capa y capa y finalmente convergen en el centro del sistema. Como hay un flujo de entrada y dos flujos de salida, al uno se le conoce como rechazo salino y al otro como flujo de permeado y sus valores dependerán de la presión de entrada impuesta al sistema. Por lo general es factible encontrar membranas confeccionadas con poliamida o acetato de celulosa (este último material está en desaparición) con un rechazo salino de entre 96,5-99,8 %. Existen membranas especializadas para cada tipo de agua, desde agua de mar hasta aguas salobres.

Los equipos de ósmosis inversa industriales montan varios trenes o carros de membranas interconectadas entre sí, una bomba de alta presión, medidores de TDS, pH y caudalímetros de columna. Existen equipos que se ubican en grandes salas debido a su enorme tamaño.

Para el óptimo funcionamiento de estos sistemas, se requiere mantener un antiincrustante contra sílice (sílice gelificada neutra) que obtura el sistema, además de un biocida para mantener libre de biomasas las capas del sistema.

La ósmosis inversa tiene algunas restricciones, hay ciertas especies químicas que el sistema no es capaz de retener, estos son el arsenito (As+3), la sílice neutra (ya mencionada) y el boro. Para retener estas especies hay que realizar una modificación del estado químico de la especie, ya sea vía oxidación, coprecipitación o cambios de pH del medio. Por ejemplo el arsenito (As+3) experimenta un rechazo de menos de 25 %, el arsenato (As+5) es capaz de ser retenida en un 95-98 %.

Las incrustaciones en las membranas son un factor no despreciable en la eficiencia del equipo, esto ocurre cuando se pretende forzar el caudal de permeado, ocurriendo frentes de saturación en la superficie de la membrana. Otras sustancias son incrustantes, tales como la mencionada sílice, biomasas de microorganismos. Una vez incrustada la membrana, solo es posible revertir la situación desmontando la unidad y tratándola con mezclas de ácidos fuertes y sometiéndolas a contracorriente.

Un desarrollo tecnológico reciente especialmente relevante es el de la ósmosis inversa para desalinización basada en energía solar fotovoltaica, empleando solo y exclusivamente una pequeña batería para que todo funcione correctamente.

Reducción de la dureza

Las aguas duras contienen iones de calcio y magnesio que pueden precipitar combinados con iones como carbonatos, sulfatos o hidróxidos estos precipitados se van acumulando (obstruyendo) en las tuberías de distribución, calentadores, etc. Con la ósmosis inversa se reducen estos precipitados. En el caso de equipos industriales muy costosos es muy recomendable un tratamiento adicional de intercambio de iones de calcio por iones de sodio mediante cadenas descalcificadoras con resinas.

Descontaminación y tratamiento de efluentes

Para la eliminación de contaminantes en disolución principalmente encaminado al ahorro de agua. Si se tiene agua con contaminante "X" cuyas moléculas tienen un tamaño de "Y" micras, siendo "Y" mayor que el tamaño de la molécula de agua. Si se busca una membrana semipermeable que deje pasar moléculas de tamaño de las del agua pero no de "Y", al aplicar presión (ósmosis inversa) se obtendrá agua sin contaminante.

La utilización de la ósmosis inversa en el tratamiento de efluentes persigue alguno de los tres objetivos siguientes:[8]

  • Concentrar la contaminación en un reducido volumen.
  • Recuperar productos de alto valor económico.
  • Recircular el agua.

La ósmosis inversa no destruye la contaminación sino que, como mucho, permite concentrarla en un pequeño volumen.

Reducción del contenido de nitratos

Las aguas subterráneas suelen incorporar altas concentraciones de nitratos, superiores a las admitidas por la reglamentación técnico-sanitaria. Las membranas de ósmosis inversa con un alto porcentaje de rechazo del ion nitrito permiten obtener agua con un bajo contenido en dichos iones.

Concentración de nitritos y nitratos

Los efluentes procedentes de la limpieza de depósitos contenedores de tetróxidos de nitrógeno (N2O4) están contaminados con iones nitrito (NO2-) y nitrato (NO3-). Los efluentes son neutralizados previamente con sosa cáustica tras lo cual son enviados a un primer paso de una ósmosis inversa que trabaja con una recuperación del 95%. El rechazo de este primer paso es enviado hasta una segunda etapa de ósmosis inversa que trabaja con una recuperación del 75 %. El rechazo de este segundo paso es recirculado al depósito situado en cabeza de la instalación y el perneado, con un contenido inferior a 10 ppm, puede ser reutilizado.

Eliminación del color y de los precursores de trihalometanos

El color procedente de la descomposición de la materia orgánica natural disuelta por las aguas. El color, además de no admitirse en el agua potable por motivos estéticos, es un precursor de los trihalometanos (THM).

Vinazas

Las vinazas sufren en primer lugar un proceso de filtración para eliminar las materias en suspensión que pudiesen atascar las membranas. Continuación son impulsadas hacia unas membranas de ósmosis inversa que permiten el paso tanto del agua como del alcohol etílico. El permeado de la ósmosis inversa, que constituye el 90 % del volumen inicial de las vinazas, se envía hacia una columna de destilación que permite recuperar el alcohol y otros productos nobles. El residuo de la columna de destilación es agua con un bajo contenido en DBO que puede enviarse hacia una planta convencional de aguas residuales urbanas. El rechazo de la ósmosis inversa, que constituye el 10 % del volumen inicial de las vinazas, se envía a una columna donde se destila a baja temperatura para evitar la degradación de productos termosensibles permitiendo se recuperación.

Alpechines

Los efluentes de las almazaras, compuestas por el agua de la aceituna y el agua utilizada para extraer el aceite de oliva, es altamente contaminante y difícilmente biodegradable. La ósmosis inversa, combinada con una ultrafiltración, permite recuperar de los efluentes materiales de alto valor económico y obtener agua reutilizable.

Uso como agua potable

Cada vez es más frecuente el uso de la desalinización para producir agua para consumo humano, y la tendencia probablemente continuará conforme aumenta la escasez de agua a causa de las presiones que produce el crecimiento demográfico, la sobreexplotación de los recursos hídricos y la contaminación de otras fuentes de agua.

Los sistemas de desalinización actuales están diseñados para tratar tanto el agua estuarina, costera y marina, como también aguas salobres interiores (tanto superficiales como subterráneas).

El agua producida mediante la ósmosis inversa es agresiva para los materiales utilizados, por ejemplo en la distribución del agua y en las tuberías y dispositivos de fontanería domésticos.

Los materiales generalmente utilizados en las instalaciones domésticas pueden ser atacados por estas aguas agresivas, por este motivo también después de la desalación se suele estabilizar el agua. Este proceso se hace sustancias químicas como carbonato cálcico y magnésico con dióxido de carbono. Una vez aplicado este tratamiento, el agua desalinizada no debería ser más agresiva que el agua de consumo habitual.

El agua desalinizada suele mezclarse con volúmenes pequeños de agua más rica en minerales para mejorar su aceptabilidad y, en particular, para reducir su agresividad. Algunas aguas subterráneas o superficiales pueden utilizarse, tras un tratamiento adecuado, para mezclar en proporciones mayores y pueden mejorar la dureza y el equilibrio iónico.[9]

Usos industriales

Producción de aguas de alta calidad

  • Producción de agua desmineralizada: las membranas de baja presión eliminan la mayor parte de las sales en el agua, finalizando su desmineralización total con el intercambio iónico.
  • Producción de agua ultrapura: además de eliminar las sales en el agua y una gran variedad de sustancias orgánicas, también depura microorganismos consiguiendo un agua ultrapura.

Circuitos de refrigeración semiabiertos

Las centrales de producción de energía eléctrica deben ceder al foco frío grandes cantidades de energía en forma de calor. El medio utilizado para esta transferencia es habitualmente el agua de un circuito de refrigeración. Con el fin de economizar la máxima cantidad de agua posible se concentra el agua de aporte tantas veces como lo permita su composición iónica y la resistencia a la corrosión de los materiales del circuito. Al mismo tiempo, con tal finalidad y para cumplir con la legislación vigente en algunos países, reduciendo el impacto ecológico que supondría el vertido de las aguas de alta salinidad de la purga del circuito, se procede a tratar estas para obtener un vertido practicante nulo donde la ósmosis inversa juega un papel importante en la concentración del vertido.

Pintado por electrodeposición

En este proceso la carrocería se sumerge en una dispersión coloidal en agua de partícula de pintura eléctricamente cargada. La aplicación de un gradiente de potencial origina una migración de las partículas de pintura hacia la carrocería sobre la que se depositan. Cuando la carrocería emerge del baño de electropintado arrastra pintura sin depositar, por lo que se lava pulverizando agua a contracorriente. De esta forma, la pintura arrastrada es recuperada y devuelta de nuevo al baño.

El baño de pintura es bombeado hacia unas membranas de ultrafiltración cuyo permeado contiene mayoritariamente agua, pequeñas cantidades de resina, solvente solubilizador y sales inorgánicas disueltas. El rechazo de la ultrafiltración es mayoritariamente pintura del baño que es devuelta al mismo.

El permeado de la ultrafiltración es impulsado de nuevo hacia una ósmosis inversa cuyo permeado es agua de alta pureza que se utiliza, junto con una pequeña cantidad de agua desmineralizada de aporte, para el lavado final de la carrocería.

El rechazo de la ósmosis inversa contiene solventes, solubilizadores, sales disueltas, etc. y se utiliza por un lado para arrastrar la pintura no depositada sobre las carrocerías tras su salida del baño de electropintado y por otro lado para desconcentrar el circuito de las sales que se van acumulando.

Tintado de fibras textiles

La utilización de la ósmosis inversa y de la nanofiltración para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de fibras textiles permite por un lado recircular aproximadamente el 95 % de los productos químicos usados en los baños de tintado y, por otro, reutilizar alrededor del 90 % de las aguas residuales generadas.

Fabricación de catalizadores

Algunos catalizadores utilizados de automóviles se fabrican a partir de una pasta de aluminio, cerio y níquel. La combinación de una ultrafiltración y una ósmosis inversa permite recuperar tanto la materia prima de fabricación como el agua del proceso. El efluente de la fabricación de catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la pasta diluidos entre 3 y 50 veces así como un conjunto de aditivos. La lechada, cuya concentración oscila entre 1 y el 15 % de sólidos, pasa en primer lugar a través de una ultrafiltración con un poder de corte del orden de 100.000, obteniéndose un concentrado con un contenido en sólidos del 50 %, que se puede reutilizar directamente en el proceso. El permeado de la ultrafiltración pasa a continuación por una ósmosis inversa que permite recuperar la mayor parte del agua del proceso.

Procesado de papel fotográfico

El elevado coste tanto de la plata como del agua de alta calidad hace rentable recuperar ambos elementos de los efluentes del procesado de papel fotográfico. Los efluentes con un contenido en plata del orden de las 30 ppm, son enviados hacia unas membranas de ósmosis inversa que presentan un rechazo medio del tiosulfato de plata del 99,7 %. El permeado es recirculado de nuevo al proceso y el rechazo de la ósmosis, con un contenido en plata de 220 a 570 ppm, es sometido a un tratamiento con ditionita y aluminio para precipitar la plata. Una centrifugación posterior permite separar el precipitado del efluente y recuperar la plata.

Usos alimentarios

La misma capacidad de concentrar moléculas ha sido ampliamente utilizada para conseguir concentrados alimenticios y de buena calidad.

Fabricación de fécula de patata

Las aguas residuales de las fábricas de fécula de patata pasan, en primer lugar a través de una ultrafiltración cuyo contenido presenta un 10% de la materia seca, de la cual su 60 % aproximadamente son proteínas que se pueden recuperar por precipitación.

El ultrafiltrado se envía de nuevo hacia una ósmosis inversa cuyo permeado presenta una contaminación menor, pudiendo enviarse a una planta convencional de aguas residuales urbanas.

En el rechazo de la ósmosis inversa, en un pequeño volumen se encuentra concentrada toda la contaminación inicial y debe procesarse en una planta de alta carga.

Concentrado de zumos de frutas

La concentración elimina el agua, y mantiene el aroma y resto de las moléculas. La producción de zumos concentrados mediante ósmosis inversa tiene las siguientes ventajas:

  • No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas, al hacerse a temperatura ambiente.
  • Bajo consumo energético por lo que hay un abaratamiento de costes de producción.

Pero también las siguientes limitaciones:

  • La ósmosis inversa se debe utilizar con otros procesos de concentración ya que a medida que aumenta la concentración se eleva la presión osmótica.
  • Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso molecular no deseados a través de las membranas utilizadas y se concentran aún más.

Preconcentración de jugos azucarados

Con la ósmosis inversa se puede preconcentrar los jugos azucarados antes de su evaporación para eliminar gran parte del agua que poseen. Así se puede reducir consumos energía y aumentar capacidad de evaporación.

Preconcentrado de suero lácteo

Así se consiguen los siguientes objetivos:

  • Reducir el coste del transporte. Cuando el suero no se procesa en la misma planta donde se obtiene, es preciso transportarlo para su tratamiento. Con la reconcentración, se elimina gran parte del agua existente reduciendo considerablemente los gastos de transporte.
  • Reducir el consumo energético de la evaporación. Si el suero lácteo se procesa en la misma planta, su preconcentración mediante ósmosis inversa permite reducir los consumos energéticos globales de la fabricación y aumentar la capacidad de producción de los evaporadores existentes.

Preconcentrado de la clara de huevo

La ósmosis inversa conserva todas sustancias solubles producto final (glucosa). Reduce costes de secado y mejora la calidad del producto.

Estabilización de vinos

La estabilización del vino tiene por objeto eliminar un precipitado de tartrato potásico que disminuye generalmente su valor comercial y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada, tras concentrar el vino por ósmosis inversa.

Se hace pasar el vino a través de una ósmosis inversa, obteniéndose, por un lado, un permeado que representa aproximadamente el 60 % del volumen inicial, y por otro, un concentrado que supone el 40 % restante en el que los distintos productos que no pueden atravesar las membranas se encuentran concentradas 2,5 veces.

Fabricación de cerveza con bajo contenido en alcohol

La cerveza fermentada con un bajo contenido alcohólico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Por lo que es mejor producir una cerveza con un contenido alcohólico normal o alto y reducir o eliminar dicho contenido posteriormente.

El proceso de la desalcoholización de la cerveza se basa en el hecho de que algunas membranas retienen difícilmente el etanol.

La cerveza se bombea hacia la membrana de ósmosis inversa obteniéndose por un lado un permeado formado por agua, la mayor parte del alcohol y algunos ácidos orgánicos de bajo peso molecular y por otro un concentrado de cerveza.

El agua no destilada, junto con los componentes de bajo peso molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada, dando lugar a la cerveza con bajo contenido en alcohol.

Fermentación alcohólica

La ósmosis inversa puede utilizarse para producir alcohol a partir de los jugos azucarados.

El contenido de la cuba de fermentación alcohólica se bombea constantemente hacia membranas de ósmosis inversa permitiendo el paso de agua y alcohol que se destila separando el agua del alcohol.

Experimento ilustrativo de ósmosis

Se puede realizar una experiencia, consistente en llenar una bolsa de celofán (que también se usa para bolsas de supermercado), con una solución de agua y azúcar común; la boca de la bolsa debe quedar herméticamente cerrada. En estas condiciones, se la sumerge en un recipiente que contenga agua.

El celofán cumple el papel de una membrana y la característica que presenta es la de no permitir el paso de las moléculas de azúcar en la solución, lo cual significa que es impermeable al azúcar. Por el contrario, deja pasar con facilidad las moléculas de agua, o sea, es permeable a ella. Las membranas que presentan este comportamiento reciben el nombre de semipermeables. De acuerdo a lo anterior, en el experimento se puede observar que, al comienzo el recipiente formado por la membrana de celofán se encuentra distendido, pero poco a poco va aumentando de tamaño hasta quedar inflado. Esto es consecuencia de la difusión del agua a través de la membrana, desde el recipiente hacia el interior de la bolsa. Este es el fenómeno que se conoce como ósmosis.

Véase también

Referencias

  1. El abad Nollet (junio de 1748) “Recherches sur les causes du bouillonnement des liquides”, Mémoires de Mathématique et de Physique, tirés des registres de l’Académie Royale des Sciences de l’année 1748, pp. 57-104; sobre todo pp. 101-103.
  2. http://www.cnrtl.fr/etymologie/osmose
  3. . Archivado desde el original el 5 de febrero de 2009. Consultado el 24 de enero de 2008. 
  4. «Historia del descubrimiento de la Ósmosis.»
  5. S.R. de Groor & P.Mazur. Non-equilibrium thermodynamics, 1962. Dover publications. pg. 435.
  6. Movimientos internos en los seres vivos. - presión osmótica. [1]
  7. Álvarez, Alberto, Ósmosis inversa. Fundamentos, tecnología y aplicaciones, Aravaca, Antonio García Brage, 1999.
  8. OMS - Aplicación de las Guías en circunstancias concretas. 6.4 Sistemas de desalinización. pp. 97 y siguientes [2]

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Ósmosis.
  • Luis Felipe del Castillo El fenómeno mágico de la ósmosis. Segunda edición, 1997
  •   Datos: Q54237
  •   Multimedia: Osmosis

Ósmosis, ósmosis, osmosis, fenómeno, físico, relacionado, movimiento, disolvente, través, membrana, semipermeable, comportamiento, supone, difusión, simple, través, membrana, gasto, energía, ósmosis, agua, fenómeno, biológico, importante, para, metabolismo, ce. La osmosis u osmosis es un fenomeno fisico relacionado con el movimiento de un disolvente a traves de una membrana semipermeable Tal comportamiento supone una difusion simple a traves de la membrana sin gasto de energia La osmosis del agua es un fenomeno biologico importante para el metabolismo celular de los seres vivos Fenomeno de la osmosis Indice 1 Historia 2 Mecanismo 2 1 Fundamento fisico 2 2 osmosis en una celula animal 2 3 osmosis en una celula vegetal 3 osmosis inversa 4 Aplicaciones 4 1 Desalinizacion 4 1 1 Reduccion de la dureza 4 2 Descontaminacion y tratamiento de efluentes 4 2 1 Reduccion del contenido de nitratos 4 2 1 1 Concentracion de nitritos y nitratos 4 2 2 Eliminacion del color y de los precursores de trihalometanos 4 2 3 Vinazas 4 2 4 Alpechines 4 3 Uso como agua potable 4 4 Usos industriales 4 4 1 Produccion de aguas de alta calidad 4 4 2 Circuitos de refrigeracion semiabiertos 4 4 3 Pintado por electrodeposicion 4 4 4 Tintado de fibras textiles 4 4 5 Fabricacion de catalizadores 4 4 6 Procesado de papel fotografico 4 5 Usos alimentarios 4 5 1 Fabricacion de fecula de patata 4 5 2 Concentrado de zumos de frutas 4 5 3 Preconcentracion de jugos azucarados 4 5 4 Preconcentrado de suero lacteo 4 5 5 Preconcentrado de la clara de huevo 4 5 6 Estabilizacion de vinos 4 5 7 Fabricacion de cerveza con bajo contenido en alcohol 4 5 8 Fermentacion alcoholica 5 Experimento ilustrativo de osmosis 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Enlaces externosHistoria Editar El osmometro de Dutrochet En 1748 el abad Nollet senalo que cuando el agua y el alcohol se separaban en la vejiga de un animal el agua pasaba a traves del alcohol pero nunca a la inversa 1 En sus trabajos sobre soluciones acuosas realizados entre 1827 y 1832 Henri Dutrochet propuso los terminos endosmose y exosmose endosmosis y exosmosis en su trabajo de 1828 Recherches sur l Endosmose et l Exosmose para describir este fenomeno por lo que suele considerarse su descubridor K Vicrordt tambien se intereso en este fenomeno en 1848 En 1854 el quimico escoces Thomas Graham trabajo en sustancias coloidales y descubrio que no podian pasar a traves de una membrana animal Fue entonces cuando acuno el termino osmosis a partir del griego ὠsmos que significa empuje 2 Fue M Traube en 1864 quien concibio la primera membrana artificial de ferrocianuro de cobre Cu2Fe CN 6 En 1877 Wilhelm Friedrich Philipp Pfeffer 1845 1920 precipito el ferrocianuro de cobre en un material poroso lo que le permitio tener una membrana con buena resistencia mecanica En 1884 Hugo de Vries trabajo en la plasmolisis y la turgencia de las celulas vegetales En 1886 Jacobus Henricus van t Hoff publico una analogia entre soluciones acuosas y los gases perfectos y aplico la termodinamica a la osmosis Establecio una ley similar en forma a la ley de los gases perfectos la ley de la osmometria y propuso el adjetivo semipermeable para designar membranas Recibio el Premio Nobel de Quimica en 1901 por su trabajo En 1899 A Crum Brown uso tres fases liquidas una solucion acuosa de nitrato de calcio saturada con fenol en la parte inferior una capa de fenol puro en el medio y una solucion de agua saturada con fenol en la parte superior Noto un fenomeno de osmosis el agua pasaba de la fase superior a la fase inferior la fase liquida del medio actuaba como una membrana semipermeable Establecio asi la importancia de la solubilidad de las especies difusoras en la membrana Entre 1901 y 1923 H N Morse y J C W Frazer realizaron mediciones sistematicas de la permeabilidad de varios precipitados gelatinosos ferrocianuros y fosfatos de uranio de hierro de zinc de cadmio y de manganeso Mecanismo EditarSe denomina membrana semipermeable a aquella estructura que contiene poros o agujeros al igual que cualquier filtro de tamano molecular El tamano de los poros es tan minusculo que deja pasar las moleculas pequenas pero no las grandes normalmente del tamano de micrometros Por ejemplo deja pasar las moleculas de agua que son pequenas pero no las de azucar que son mas grandes Si una membrana como la descrita separa un liquido en dos particiones una de agua pura y otra de agua con azucar suceden varias cosas explicadas a fines del siglo XIX por Jacobus Henricus van t Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquimico y difusion simple entendiendo que este ultimo fenomeno implica no solo el movimiento al azar de las particulas hasta lograr la homogenea distribucion de las mismas y esto ocurre cuando las particulas que vienen se equiparan con las que aleatoriamente van sino el equilibrio de los potenciales quimicos de ambas particiones Los potenciales quimicos de los componentes de una solucion son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no estan ligados en la solucion Este desequilibrio que esta en relacion directa con la osmolaridad de la solucion genera un flujo de particulas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presion osmotica mensurable en terminos de presion atmosferica por ejemplo existe una presion osmotica de 50 atmosferas entre agua desalinizada y agua de mar El solvente fluira hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presion hidrostatica equilibre la presion osmotica 3 4 El resultado final es que aunque el agua pasa de la zona de baja concentracion a la de alta concentracion y viceversa hay un flujo neto mayor de moleculas de agua que pasan desde la zona de baja concentracion a la de alta Dicho de otro modo dado suficiente tiempo parte del agua de la zona sin azucar habra pasado a la de agua con azucar El agua pasa de la zona de baja concentracion a la de alta concentracion Las moleculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolucion de menor concentracion disolucion hipotonica a la de mayor concentracion disolucion hipertonica Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones las disoluciones reciben el nombre de isotonicas En los seres vivos este movimiento del agua a traves de la membrana celular puede producir que algunas celulas se arruguen por una perdida excesiva de agua o bien que se hinchen posiblemente hasta reventar por un aumento tambien excesivo en el contenido celular de agua Para evitar estas dos situaciones de consecuencias desastrosas para las celulas estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energia La presencia de sales minerales disueltas en el agua condicionan el movimiento de las moleculas de agua a traves de la membrana plasmatica para igualar las concentraciones Fundamento fisico Editar Es un sistema binario reaccionante en que los componentes no acarrean carga electrica y existe una temperatura uniforme e igual para dos reservorios se tiene que la produccion de entropia es la combinacion lineal de productos entre flujos y fuerzas del sistema 5 s i Y i X i j 1 D m 1 T p T j v D p T displaystyle sigma sum i Y i X i j 1 frac Delta mu 1 T p T j v frac Delta p T donde los flujos son simplemente el flujo de difusion relativo del compuesto 1 y el flujo relativo de velocidades de los componentes j 1 j 1 c 1 c 2 j 2 j v v 1 j 1 v 2 j 2 displaystyle j 1 j 1 frac c 1 c 2 j 2 qquad j v v 1 j 1 v 2 j 2 Las fuerzas termodinamicas son diferencias entre magnitudes intensivas entre los dos reservorios potencial quimico y presion X 1 D m 1 T p T m 11 c D c 1 T X v D p T displaystyle X 1 frac Delta mu 1 T p T mu 11 c frac Delta c 1 T qquad qquad X v frac Delta p T Las leyes fenomenologicas son j 1 j v L 11 l v 1 L 1 v L v v m 11 c D c 1 T D p T displaystyle begin bmatrix j 1 j v end bmatrix begin bmatrix Lambda 11 amp lambda v1 Lambda 1v amp Lambda vv end bmatrix begin bmatrix mu 11 c frac Delta c 1 T frac Delta p T end bmatrix De lo que se deduce para una situacion estacionaria j v 0 displaystyle j v 0 que una diferencia de concentraciones en los depositos provoca una diferencia de presiones y viceversa Son los fenomenos de osmosis y osmosis inversa dados por la relacion D p D c 1 m 11 c L v 1 L v v displaystyle frac Delta p Delta c 1 mu 11 c frac Lambda v1 Lambda vv A la diferencia de presiones D p displaystyle Delta p que provoca una determinada diferencia de concentracion D c 1 displaystyle Delta c 1 se denomina presion osmotica osmosis en una celula animal Editar Las membranas de las celulas son semipermeables por lo tanto en un medio isotonico el paso del agua en los dos sentidos se equilibra Si la celula se encuentra en un medio hipotonico que tiene menor concentracion de soluto tendera a absorber agua hinchandose pudiendo llegar al extremo de estallar dando origen a la citolisis Por el contrario si la celula se encuentra en un medio hipertonico el agua interior tendera a salir llevando a la deshidratacion pudiendo en casos extremos llegar a la muerte de la celula proceso denominado de crenacion 6 osmosis en una celula vegetal Editar Las membranas de las celulas vegetales son tambien semipermeables y en este caso tambien en un medio isotonico el paso del agua en los dos sentidos se equilibran En presencia de un medio hipotonico la celula absorbe agua llenando sus vacuolos dando origen a una situacion denominada turgencia Por otro lado en un medio hipertonico el agua sale de la celula a traves de la membrana pudiendo llegarse a que la pared celular se despegue de la membrana plasmatica provocando lo que se llama la plasmolisis 6 osmosis inversa EditarArticulo principal osmosis inversa osmosis inversa Lo descrito hasta ahora ocurre en situaciones normales en que los dos lados de la membrana esten a la misma presion si se aumenta la presion del lado de mayor concentracion puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentracion al de baja concentracion de sales Se puede decir que se esta haciendo lo contrario de la osmosis por eso se llama osmosis inversa Tengase en cuenta que en la osmosis inversa a traves de la membrana semipermeable solo pasa agua Es decir el agua de la zona de alta concentracion pasa a la de baja concentracion Si la alta concentracion es de sal por ejemplo agua marina al aplicar presion el agua del mar pasa al otro lado de la membrana Solo el agua no la sal Es decir el agua se ha desalinizado por osmosis inversa y puede llegar a ser potable Aplicaciones EditarLa mayoria de las aplicaciones 7 de la osmosis vienen de la capacidad de separar solutos en disolucion de forma activa mediante osmosis inversa utilizando membranas semipermeables Desalinizacion Editar Vease tambien Desalinizacion Mediante este procedimiento es posible obtener agua desalinizada menos de 5000 microsiemens cm de conductividad electrica partiendo de una fuente de agua salobre agua de mar que en condiciones normales puede tener entre 20 000 y 55 000 microsiemens cm de conductividad La medida de la conductividad del agua da una indicacion de la cantidad de sales disueltas que contiene dado que el agua pura no es un buen conductor de la electricidad su potencial de disociacion es menor de 0 00001 La osmosis inversa o reversa se ha convertido hoy en dia en uno de los sistemas mas eficientes para desalinizar y potabilizar el agua siendo usada en barcos aviones industrias hospitales y domicilios Mediante osmosis inversa se consigue que el agua bruta que llega a la desaladora se convierta por un lado en un 40 de agua producto y un 55 60 de agua salobre La clave esta en la constitucion del fajo de membranas que intercalan redes canales de circulacion entre capa y capa y finalmente convergen en el centro del sistema Como hay un flujo de entrada y dos flujos de salida al uno se le conoce como rechazo salino y al otro como flujo de permeado y sus valores dependeran de la presion de entrada impuesta al sistema Por lo general es factible encontrar membranas confeccionadas con poliamida o acetato de celulosa este ultimo material esta en desaparicion con un rechazo salino de entre 96 5 99 8 Existen membranas especializadas para cada tipo de agua desde agua de mar hasta aguas salobres Los equipos de osmosis inversa industriales montan varios trenes o carros de membranas interconectadas entre si una bomba de alta presion medidores de TDS pH y caudalimetros de columna Existen equipos que se ubican en grandes salas debido a su enorme tamano Para el optimo funcionamiento de estos sistemas se requiere mantener un antiincrustante contra silice silice gelificada neutra que obtura el sistema ademas de un biocida para mantener libre de biomasas las capas del sistema La osmosis inversa tiene algunas restricciones hay ciertas especies quimicas que el sistema no es capaz de retener estos son el arsenito As 3 la silice neutra ya mencionada y el boro Para retener estas especies hay que realizar una modificacion del estado quimico de la especie ya sea via oxidacion coprecipitacion o cambios de pH del medio Por ejemplo el arsenito As 3 experimenta un rechazo de menos de 25 el arsenato As 5 es capaz de ser retenida en un 95 98 Las incrustaciones en las membranas son un factor no despreciable en la eficiencia del equipo esto ocurre cuando se pretende forzar el caudal de permeado ocurriendo frentes de saturacion en la superficie de la membrana Otras sustancias son incrustantes tales como la mencionada silice biomasas de microorganismos Una vez incrustada la membrana solo es posible revertir la situacion desmontando la unidad y tratandola con mezclas de acidos fuertes y sometiendolas a contracorriente Un desarrollo tecnologico reciente especialmente relevante es el de la osmosis inversa para desalinizacion basada en energia solar fotovoltaica empleando solo y exclusivamente una pequena bateria para que todo funcione correctamente Reduccion de la dureza Editar Las aguas duras contienen iones de calcio y magnesio que pueden precipitar combinados con iones como carbonatos sulfatos o hidroxidos estos precipitados se van acumulando obstruyendo en las tuberias de distribucion calentadores etc Con la osmosis inversa se reducen estos precipitados En el caso de equipos industriales muy costosos es muy recomendable un tratamiento adicional de intercambio de iones de calcio por iones de sodio mediante cadenas descalcificadoras con resinas Descontaminacion y tratamiento de efluentes Editar Vease tambien efluentes Para la eliminacion de contaminantes en disolucion principalmente encaminado al ahorro de agua Si se tiene agua con contaminante X cuyas moleculas tienen un tamano de Y micras siendo Y mayor que el tamano de la molecula de agua Si se busca una membrana semipermeable que deje pasar moleculas de tamano de las del agua pero no de Y al aplicar presion osmosis inversa se obtendra agua sin contaminante La utilizacion de la osmosis inversa en el tratamiento de efluentes persigue alguno de los tres objetivos siguientes 8 Concentrar la contaminacion en un reducido volumen Recuperar productos de alto valor economico Recircular el agua La osmosis inversa no destruye la contaminacion sino que como mucho permite concentrarla en un pequeno volumen Reduccion del contenido de nitratos Editar Las aguas subterraneas suelen incorporar altas concentraciones de nitratos superiores a las admitidas por la reglamentacion tecnico sanitaria Las membranas de osmosis inversa con un alto porcentaje de rechazo del ion nitrito permiten obtener agua con un bajo contenido en dichos iones Concentracion de nitritos y nitratos Editar Los efluentes procedentes de la limpieza de depositos contenedores de tetroxidos de nitrogeno N2O4 estan contaminados con iones nitrito NO2 y nitrato NO3 Los efluentes son neutralizados previamente con sosa caustica tras lo cual son enviados a un primer paso de una osmosis inversa que trabaja con una recuperacion del 95 El rechazo de este primer paso es enviado hasta una segunda etapa de osmosis inversa que trabaja con una recuperacion del 75 El rechazo de este segundo paso es recirculado al deposito situado en cabeza de la instalacion y el perneado con un contenido inferior a 10 ppm puede ser reutilizado Eliminacion del color y de los precursores de trihalometanos Editar El color procedente de la descomposicion de la materia organica natural disuelta por las aguas El color ademas de no admitirse en el agua potable por motivos esteticos es un precursor de los trihalometanos THM Vinazas Editar Vease tambien Vinazas Las vinazas sufren en primer lugar un proceso de filtracion para eliminar las materias en suspension que pudiesen atascar las membranas Continuacion son impulsadas hacia unas membranas de osmosis inversa que permiten el paso tanto del agua como del alcohol etilico El permeado de la osmosis inversa que constituye el 90 del volumen inicial de las vinazas se envia hacia una columna de destilacion que permite recuperar el alcohol y otros productos nobles El residuo de la columna de destilacion es agua con un bajo contenido en DBO que puede enviarse hacia una planta convencional de aguas residuales urbanas El rechazo de la osmosis inversa que constituye el 10 del volumen inicial de las vinazas se envia a una columna donde se destila a baja temperatura para evitar la degradacion de productos termosensibles permitiendo se recuperacion Alpechines Editar Vease tambien Alpechines Los efluentes de las almazaras compuestas por el agua de la aceituna y el agua utilizada para extraer el aceite de oliva es altamente contaminante y dificilmente biodegradable La osmosis inversa combinada con una ultrafiltracion permite recuperar de los efluentes materiales de alto valor economico y obtener agua reutilizable Uso como agua potable Editar Cada vez es mas frecuente el uso de la desalinizacion para producir agua para consumo humano y la tendencia probablemente continuara conforme aumenta la escasez de agua a causa de las presiones que produce el crecimiento demografico la sobreexplotacion de los recursos hidricos y la contaminacion de otras fuentes de agua Los sistemas de desalinizacion actuales estan disenados para tratar tanto el agua estuarina costera y marina como tambien aguas salobres interiores tanto superficiales como subterraneas El agua producida mediante la osmosis inversa es agresiva para los materiales utilizados por ejemplo en la distribucion del agua y en las tuberias y dispositivos de fontaneria domesticos Los materiales generalmente utilizados en las instalaciones domesticas pueden ser atacados por estas aguas agresivas por este motivo tambien despues de la desalacion se suele estabilizar el agua Este proceso se hace sustancias quimicas como carbonato calcico y magnesico con dioxido de carbono Una vez aplicado este tratamiento el agua desalinizada no deberia ser mas agresiva que el agua de consumo habitual El agua desalinizada suele mezclarse con volumenes pequenos de agua mas rica en minerales para mejorar su aceptabilidad y en particular para reducir su agresividad Algunas aguas subterraneas o superficiales pueden utilizarse tras un tratamiento adecuado para mezclar en proporciones mayores y pueden mejorar la dureza y el equilibrio ionico 9 Usos industriales Editar Produccion de aguas de alta calidad Editar Produccion de agua desmineralizada las membranas de baja presion eliminan la mayor parte de las sales en el agua finalizando su desmineralizacion total con el intercambio ionico Produccion de agua ultrapura ademas de eliminar las sales en el agua y una gran variedad de sustancias organicas tambien depura microorganismos consiguiendo un agua ultrapura Circuitos de refrigeracion semiabiertos Editar Vease tambien refrigeracion Las centrales de produccion de energia electrica deben ceder al foco frio grandes cantidades de energia en forma de calor El medio utilizado para esta transferencia es habitualmente el agua de un circuito de refrigeracion Con el fin de economizar la maxima cantidad de agua posible se concentra el agua de aporte tantas veces como lo permita su composicion ionica y la resistencia a la corrosion de los materiales del circuito Al mismo tiempo con tal finalidad y para cumplir con la legislacion vigente en algunos paises reduciendo el impacto ecologico que supondria el vertido de las aguas de alta salinidad de la purga del circuito se procede a tratar estas para obtener un vertido practicante nulo donde la osmosis inversa juega un papel importante en la concentracion del vertido Pintado por electrodeposicion Editar Vease tambien electrodeposicion En este proceso la carroceria se sumerge en una dispersion coloidal en agua de particula de pintura electricamente cargada La aplicacion de un gradiente de potencial origina una migracion de las particulas de pintura hacia la carroceria sobre la que se depositan Cuando la carroceria emerge del bano de electropintado arrastra pintura sin depositar por lo que se lava pulverizando agua a contracorriente De esta forma la pintura arrastrada es recuperada y devuelta de nuevo al bano El bano de pintura es bombeado hacia unas membranas de ultrafiltracion cuyo permeado contiene mayoritariamente agua pequenas cantidades de resina solvente solubilizador y sales inorganicas disueltas El rechazo de la ultrafiltracion es mayoritariamente pintura del bano que es devuelta al mismo El permeado de la ultrafiltracion es impulsado de nuevo hacia una osmosis inversa cuyo permeado es agua de alta pureza que se utiliza junto con una pequena cantidad de agua desmineralizada de aporte para el lavado final de la carroceria El rechazo de la osmosis inversa contiene solventes solubilizadores sales disueltas etc y se utiliza por un lado para arrastrar la pintura no depositada sobre las carrocerias tras su salida del bano de electropintado y por otro lado para desconcentrar el circuito de las sales que se van acumulando Tintado de fibras textiles Editar La utilizacion de la osmosis inversa y de la nanofiltracion para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de fibras textiles permite por un lado recircular aproximadamente el 95 de los productos quimicos usados en los banos de tintado y por otro reutilizar alrededor del 90 de las aguas residuales generadas Fabricacion de catalizadores Editar Vease tambien Convertidor catalitico Algunos catalizadores utilizados de automoviles se fabrican a partir de una pasta de aluminio cerio y niquel La combinacion de una ultrafiltracion y una osmosis inversa permite recuperar tanto la materia prima de fabricacion como el agua del proceso El efluente de la fabricacion de catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la pasta diluidos entre 3 y 50 veces asi como un conjunto de aditivos La lechada cuya concentracion oscila entre 1 y el 15 de solidos pasa en primer lugar a traves de una ultrafiltracion con un poder de corte del orden de 100 000 obteniendose un concentrado con un contenido en solidos del 50 que se puede reutilizar directamente en el proceso El permeado de la ultrafiltracion pasa a continuacion por una osmosis inversa que permite recuperar la mayor parte del agua del proceso Procesado de papel fotografico Editar Vease tambien papel fotografico El elevado coste tanto de la plata como del agua de alta calidad hace rentable recuperar ambos elementos de los efluentes del procesado de papel fotografico Los efluentes con un contenido en plata del orden de las 30 ppm son enviados hacia unas membranas de osmosis inversa que presentan un rechazo medio del tiosulfato de plata del 99 7 El permeado es recirculado de nuevo al proceso y el rechazo de la osmosis con un contenido en plata de 220 a 570 ppm es sometido a un tratamiento con ditionita y aluminio para precipitar la plata Una centrifugacion posterior permite separar el precipitado del efluente y recuperar la plata Usos alimentarios Editar La misma capacidad de concentrar moleculas ha sido ampliamente utilizada para conseguir concentrados alimenticios y de buena calidad Fabricacion de fecula de patata Editar Las aguas residuales de las fabricas de fecula de patata pasan en primer lugar a traves de una ultrafiltracion cuyo contenido presenta un 10 de la materia seca de la cual su 60 aproximadamente son proteinas que se pueden recuperar por precipitacion El ultrafiltrado se envia de nuevo hacia una osmosis inversa cuyo permeado presenta una contaminacion menor pudiendo enviarse a una planta convencional de aguas residuales urbanas En el rechazo de la osmosis inversa en un pequeno volumen se encuentra concentrada toda la contaminacion inicial y debe procesarse en una planta de alta carga Concentrado de zumos de frutas Editar La concentracion elimina el agua y mantiene el aroma y resto de las moleculas La produccion de zumos concentrados mediante osmosis inversa tiene las siguientes ventajas No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas al hacerse a temperatura ambiente Bajo consumo energetico por lo que hay un abaratamiento de costes de produccion Pero tambien las siguientes limitaciones La osmosis inversa se debe utilizar con otros procesos de concentracion ya que a medida que aumenta la concentracion se eleva la presion osmotica Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso molecular no deseados a traves de las membranas utilizadas y se concentran aun mas Preconcentracion de jugos azucarados Editar Con la osmosis inversa se puede preconcentrar los jugos azucarados antes de su evaporacion para eliminar gran parte del agua que poseen Asi se puede reducir consumos energia y aumentar capacidad de evaporacion Preconcentrado de suero lacteo Editar Vease tambien Suero lacteo Asi se consiguen los siguientes objetivos Reducir el coste del transporte Cuando el suero no se procesa en la misma planta donde se obtiene es preciso transportarlo para su tratamiento Con la reconcentracion se elimina gran parte del agua existente reduciendo considerablemente los gastos de transporte Reducir el consumo energetico de la evaporacion Si el suero lacteo se procesa en la misma planta su preconcentracion mediante osmosis inversa permite reducir los consumos energeticos globales de la fabricacion y aumentar la capacidad de produccion de los evaporadores existentes Preconcentrado de la clara de huevo Editar Vease tambien huevo alimento La osmosis inversa conserva todas sustancias solubles producto final glucosa Reduce costes de secado y mejora la calidad del producto Estabilizacion de vinos Editar La estabilizacion del vino tiene por objeto eliminar un precipitado de tartrato potasico que disminuye generalmente su valor comercial y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada tras concentrar el vino por osmosis inversa Se hace pasar el vino a traves de una osmosis inversa obteniendose por un lado un permeado que representa aproximadamente el 60 del volumen inicial y por otro un concentrado que supone el 40 restante en el que los distintos productos que no pueden atravesar las membranas se encuentran concentradas 2 5 veces Fabricacion de cerveza con bajo contenido en alcohol Editar La cerveza fermentada con un bajo contenido alcoholico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios Por lo que es mejor producir una cerveza con un contenido alcoholico normal o alto y reducir o eliminar dicho contenido posteriormente El proceso de la desalcoholizacion de la cerveza se basa en el hecho de que algunas membranas retienen dificilmente el etanol La cerveza se bombea hacia la membrana de osmosis inversa obteniendose por un lado un permeado formado por agua la mayor parte del alcohol y algunos acidos organicos de bajo peso molecular y por otro un concentrado de cerveza El agua no destilada junto con los componentes de bajo peso molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada dando lugar a la cerveza con bajo contenido en alcohol Fermentacion alcoholica Editar Articulo principal Fermentacion alcoholica La osmosis inversa puede utilizarse para producir alcohol a partir de los jugos azucarados El contenido de la cuba de fermentacion alcoholica se bombea constantemente hacia membranas de osmosis inversa permitiendo el paso de agua y alcohol que se destila separando el agua del alcohol Experimento ilustrativo de osmosis EditarSe puede realizar una experiencia consistente en llenar una bolsa de celofan que tambien se usa para bolsas de supermercado con una solucion de agua y azucar comun la boca de la bolsa debe quedar hermeticamente cerrada En estas condiciones se la sumerge en un recipiente que contenga agua El celofan cumple el papel de una membrana y la caracteristica que presenta es la de no permitir el paso de las moleculas de azucar en la solucion lo cual significa que es impermeable al azucar Por el contrario deja pasar con facilidad las moleculas de agua o sea es permeable a ella Las membranas que presentan este comportamiento reciben el nombre de semipermeables De acuerdo a lo anterior en el experimento se puede observar que al comienzo el recipiente formado por la membrana de celofan se encuentra distendido pero poco a poco va aumentando de tamano hasta quedar inflado Esto es consecuencia de la difusion del agua a traves de la membrana desde el recipiente hacia el interior de la bolsa Este es el fenomeno que se conoce como osmosis Vease tambien EditarAcuaporina Bebida isotonica Difusion Hipotonico isotonico e hipertonico Membrana semipermeable Nanofiltracion Osmolaridad osmosis forzada osmosis inversa Osmotrofia Plasmolisis UltrafiltracionReferencias Editar El abad Nollet junio de 1748 Recherches sur les causes du bouillonnement des liquides Memoires de Mathematique et de Physique tires des registres de l Academie Royale des Sciences de l annee 1748 pp 57 104 sobre todo pp 101 103 http www cnrtl fr etymologie osmose Facultad de Ingenieria de la UNC Archivado desde el original el 5 de febrero de 2009 Consultado el 24 de enero de 2008 Historia del descubrimiento de la osmosis S R de Groor amp P Mazur Non equilibrium thermodynamics 1962 Dover publications pg 435 a b Movimientos internos en los seres vivos presion osmotica 1 Alvarez Alberto osmosis inversa Fundamentos tecnologia y aplicaciones Aravaca Antonio Garcia Brage 1999 Revista del Colegio de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos La Gestion del agua Volumen II Nº 51 Ano 2000 Los usos industriales El agua factor limitativo Joan Compte Costa OMS Aplicacion de las Guias en circunstancias concretas 6 4 Sistemas de desalinizacion pp 97 y siguientes 2 Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una galeria multimedia sobre osmosis Luis Felipe del Castillo El fenomeno magico de la osmosis Segunda edicion 1997 Datos Q54237 Multimedia Osmosis Obtenido de https es wikipedia org w index php title osmosis amp oldid 138997039, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

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