Cristina G. Pedraz/DICYT El Grupo de Superficies y Materiales Porosos (SMAP) de la Universidad de Valladolid, unidad asociada al Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) a través del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, es uno de los equipos científicos pioneros a nivel nacional en la investigación de membranas. Tras cerca de 30 años de trabajo, desde que a principios de los 80 profesor Fernando Tejerina iniciara su andadura en torno a la termodinámica de procesos irreversibles aplicada a membranas, la investigación que realiza el grupo ha evolucionado y se centra “tanto en el material, la membrana, como el proceso de transporte que tiene lugar en ella”, explica a DiCYT el coordinador del SMAP, Antonio Hernández.

Así, estudian la física y química de las superficies y la porosidad, es decir, los tamaños de poro, desde la micra (la millonésima parte del metro) a tamaños inferiores al nanómetro (la milmillonésima parte del metro). La investigación que llevan a cabo se aglutina en dos grandes líneas: una centrada en los líquidos y otra en los gases. En cuanto a los gases, tal y como detalla Pedro Prádanos, otro de los investigadores del equipo, se trabaja generalmente con mezclas sintéticas de gases de manera que se parezcan lo más posible a lo que van a tratar en la aplicación real.

“La membrana puede tener diversas configuraciones. Normalmente trabajamos con membranas planas pero en aplicación industrial se puede trabajar con fibras huecas que son más o menos como un cabello (de una micra de diámetro aproximadamente) y en condiciones de pureza”, señala. Tras regular la presión y temperatura, se mide la capacidad de separación; permeabilidad y la selectividad, “que es el cociente de las permeabilidades de cada uno de los gases”, subraya el experto.

El objetivo no es otro que conseguir una membrana con una capacidad de separación por encima de las que existen en el mercado. “Lo que se hace es diseñar el polímero, construir la membrana y analizar las propiedades de separación y selectividad. Si éstas se encuentran en las zonas comercialmente interesantes se intenta patentar” concluye.

En este sentido, existe una correlación entre permeabilidad y selectividad. Cuanto más permeable es la membrana, es menos selectiva. De este modo, si tiene una alta permeabilidad el cociente es cercano a 1 lo que no es adecuado. Se trata, pues, de obtener una membrana muy permeable y muy selectiva a la vez, es decir, de gran eficiencia. “Todos los grupos que trabajamos en gases tratamos de fabricar un polímero que tenga esas propiedades, para lo que se utilizan a veces materiales mixtos, membranas de matriz mixta que llevan carbones activos, materiales inorgánicos cautivos en la matriz polimérica. Ésta es una de las vías más prometedoras para obtener alta permeabilidad y alta selectividad”, subraya el coordinador del SMAP.

Un procedimiento prometedor

El grupo, que cuenta con diversas patentes, trabaja en la actualidad en un procedimiento de tratamiento térmico a altas presiones de membranas de polímeros con unas determinadas propiedades, con el fin de “aumentar exponencialmente la permeabilidad sin bajar la selectividad”, evitando así un problema como es el de la plastificación, o lo que es lo mismo, la degradación del polímero o de la membrana. “Con estas membranas cuyos polímeros tienen unas propiedades generalizables a otros, y a través de un tratamiento a temperaturas determinadas y presiones correlacionadas, conseguimos que no se degraden, que aumente la permeabilidad y que se retenga la selectividad. Se trata de un desarrollo prometedor pero aún tardaremos un tiempo en investigar y en poder patentarlo”, aclara Hernández.

La tecnología de membrana ha cobrado fuerza en las últimas décadas en cuanto a los procesos de separación, dado que evita el uso de productos químicos, entre otras ventajas. La membrana funciona como filtro, al dejar pasar ciertas sustancias y atrapar otras. En la actualidad, el SMAP está compuesto por unos 10 integrantes fijos de diverso perfil (físicos, químicos, ingenieros químicos, polimeristas) y otros 10 miembros fluctuantes entre doctorandos, estancias y personal contratado en torno a proyectos

FOTO: Imagen tridimensional de la superficie de una membrana obtenida por Microscopía de Fuerza Atómica (FOTO: SMAP)