Jorge
Antonio Lechuga Andrade cuenta con 33 años de experiencia en la industria
privada y 28 años de docencia en la Facultad de Ingeniería Química de la
Universidad Autónoma de Yucatán (Uady), donde también ha fungido como director.
Después de realizar dos maestrías en el área de ingeniería química y una en el
área de administración, desarrolló innovaciones en el proceso de desalinización
del agua por ósmosis inversa centrífuga por generación de vórtices de Dean
durante su doctorado, por lo que recibió el Premio Nacional del Instituto
Mexicano de Ingenieros Químicos 2015.
“Siempre
me gustó la investigación y desde que estaba en la empresa de plásticos hice
algunos viajes para hacer análisis en algunos centros Conacyt, como el Centro
de Investigación en Química Aplicada (CIQA), muy enfocado en polímeros, y a
partir de algunos intercambios con profesores planteé a la asamblea de
accionistas de la empresa la necesidad que teníamos de mejorar nuestra
tecnología, y para ello necesitábamos desarrollar productos”, comentó el
investigador en entrevista con la Agencia Informativa Conacyt.
Lechuga
Andrade montó un pequeño laboratorio para el que compró equipos primordiales
para pruebas de calidad, mientras iniciaba algunos proyectos de investigación.
Después de cuatro años de estudio, solicitó una patente por la mejora en la
calidad del material de la bolsa de hielos, producto derivado del polietileno.
La ósmosis inversa
centrífuga
A
pesar de haberse dedicado durante muchos años a la industria de los plásticos,
por recomendación de su asesor en la UPC decidió iniciar una investigación en
los procesos de desalinización, que tenían una importancia económica y ecológica
en el mundo.
“En
el doctorado me enfoqué básicamente en el proceso de desalinización y de mejora
del agua, a partir de lo que se hicieron tres innovaciones importantes. La
primera tenía como fin abaratar los consumos de energía, que es lo más preocupante
en el proceso de salinización; la segunda era disminuir costos de producción; y
la tercera era generar la autolimpieza de las membranas, que son la base
primordial de la salinización”, indicó.
El
proceso de ósmosis convencional trabaja a partir de membranas, que están hechas
de productos poliméricos mediante los que pasa el agua y se retienen los
sólidos. Es un proceso de filtración, y en el caso de la ósmosis inversa
convencional se trabaja con una membrana parada o estática, por lo que la bomba
de alta presión tiene que ejercer toda la fuerza para que el agua tenga la
presión suficiente y pueda vencer la resistencia de las membranas de las
paredes y se genere la ósmosis. Todo este proceso consume muchísima energía.
Pongo
de ejemplo a dos boxeadores, uno está parado y viene el otro, le pega con toda
su fuerza y lo hace caer, pero el que va a recibir el golpe si se mueve hacia
atrás puede amortiguar o esquivar este. Por otra parte, cuando el boxeador está
entrando con un golpe y tú lo recibes también, aun con poca fuerza puedes
noquearlo, que fue lo que le pasó a Pacquiao contra Márquez, se llama el
counter", señaló el investigador.
Además,
las membranas tienen un alto índice de ensuciamiento que obliga a detener los
tiempos de producción para limpiarse. Por lo que era necesario generar un
proceso de autolimpieza que evitara el tiempo muerto y su repercusión en la
productividad y los costos.
Durante
su estancia en Europa viajó a las Islas Canarias para conocer los procesos que
se hacían en las diversas desalinizadoras existentes. Observó los procesos de
evaporación multietapa Flash, destilación, compresión de vapor, notando que
todos consumían mucha energía debido a los cambios de estado del agua.
Observó
que en Europa había mayor aceptación de la ósmosis inversa convencional, así
como en Medio Oriente, donde existen más desalinizadoras. El costo de energía y
la contaminación ambiental era alto, ya que se usaban energías a base de
combustibles fósiles como el petróleo, por lo que Lechuga Andrade empezó a pensar
en un proyecto no solo innovador sino también sustentable.
“Tomé
un curso de Teoría para la Resolución de Problemas Inventivos (TRIZ, por su
acrónimo ruso) que da pautas para generar ideas en diversos sistemas. Una de
estas era la de objeto en movimiento, y aparecía cuando yo metía los datos de
proceso ahorrativo, no contaminante, de bajo costo, y pensé: '¿Por qué no
utilizar membrana de movimiento?'”.
El
investigador pensó que la membrana parada consumía, pero si la membrana giraba
podía ayudar debido a que el flujo pasa a través de ella a una menor presión.
En Toulouse comprobó que la filtración se efectuaba y empezó la simulación
Fluent para saber cómo funcionaba la centrifugación, ya que la fuerza
centrífuga era lo que otorgaba la mayor parte de la presión necesaria para el
filtrado y, en menor medida, la ayuda de una bomba de baja presión. Al no
utilizar mucha energía, la emisión de productos tóxicos es menor.
“Solamente la
palabra alta presión y baja presión representa muchos kilowatts y horas de consumo
menores”.
En
Lanzarote, una de las siete Islas Canarias, Lechuga Andrade visitó la planta
HOH Canarias, donde le llamó la atención su sistema de ósmosis para
desalinización. “Era convencional, de membrana parada, pero el agua de rechazo
que sale por la gran presión era utilizada para mover un intercambiador de
presión que, al caer el agua de alta presión, genera una recirculación en el
equipo y coadyuva a que la bomba de alta presión no tenga que trabajar tanto,
recuperando algo de energía”.
Las
plantas que había visitado hasta entonces tenían consumos de energía de 15 a 40
kilowatts por metro cúbico, y en Lanzarote era de 2.6 kilowatts por metro
cúbico debido a la recuperación, aunque aún requerían detener el funcionamiento
para limpiar las membranas, con un alto costo.
“Cuando
tú partes para hacer una innovación tienes que estudiar muy bien, investigar
todo el ambiente del área que estás manejando para buscar el estado del arte y
ver cuál es el mejor proceso. Para mí el mejor proceso era el que se hacía en
Lanzarote, de HOH Canarias, que consumía 2.6 kilowatts por hora. Entonces el
reto era lograr que consumiera menos de 2.6, que se autolimpiara y que no
produjera contaminación”.
Con
los cálculos correspondientes se encontró la velocidad de las revoluciones por
minuto de centrifugación para obtener los megapascales requeridos por la
ósmosis centrífuga, el tipo de motor
necesario, la bomba de baja presión y la velocidad para alimentar el agua de
mar.
De
esta manera diseñó un sistema en el que agua entra de abajo hacia arriba, pasa
por las membranas que giran por revoluciones centrífugas, se filtra el “agua
buena”, se rechaza el “agua mala” y ambas son almacenadas en recipientes. El
agua de mar tiene 35 gramos de sales por litro, mientras que el agua de residuo
tiene de 50 a 60 gramos de sal por litro, lo que podía resultar problemático
para el ambiente en donde se depositase, ya sea mar o tierra.
Para
evitarlo, Lechuga Andrade diseñó un postratamiento basado en las prácticas de
Europa y Medio Oriente, que consiste en construir plantas duales o híbridas, en
el que la planta A puede tener desperdicio de materia prima que es útil para la
planta B. En el caso de la ósmosis inversa, el desperdicio es el agua de
rechazo que tiene altos niveles de sal, pero al utilizarse una planta donde se
recuperan elementos residuales como el magnesio, que tiene una demanda alta en
el mercado, se crea una planta dual donde se evita el desperdicio. Esta fue una
de las propuestas principales para evitar los impactos ambientales.
El
desarrollo de la planta piloto valió para el investigador el reconocimiento de
Invención de Desarrollo Tecnológico e Investigación en Ingeniería Química por
el Instituto Mexicano de Ingenieros Químicos (IMIQ) y el Premio Ing. César
Baptista por su Trabajo en Excelencia en Ingeniería Química.
Fuente:
Denuncia Leaks
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