Unidad de electrodiálisis de laboratorio para desalinización

La electrodiálisis mueve iones, no agua. Un apilado alterno de membranas de intercambio catiónico y aniónico se sitúa entre dos electrodos; al aplicar corriente continua los iones migran desde los compartimentos diluidos hacia los concentrados, dejando una corriente desalada y una salmuera. Nada cambia de fase, así que la energía va casi por completo a separar carga y no a evaporar agua: por eso la tecnología mantiene su lugar frente a la ósmosis inversa allí donde la alimentación es salobre y el objetivo es desalar parcialmente y no producir agua potable.

Qué limita realmente un apilado

La restricción que manda no es el área de membrana, sino la corriente que se puede empujar a través de la capa límite antes de que los iones en la superficie de la membrana se agoten más rápido de lo que la difusión puede reponerlos. Pasada esa densidad de corriente límite, el agua misma empieza a disociarse, el pH oscila junto a la membrana y lo primero que ocurre es incrustación: sulfato cálcico e hidróxido de magnesio precipitan directamente sobre la cara de la membrana. La práctica publicada de laboratorio trabaja a 10–50 mA/cm², y la forma de encontrar el techo para una alimentación dada es la curva tensión-corriente: el punto donde la pendiente se quiebra es la densidad de corriente límite, y el apilado debe operar al 70–80 % de ella.

De ahí sale la regla práctica: la capacidad del equipo se fija por la corriente límite medida con el licor real, no por la que figura en catálogo. Un electrolito cargado, con alta conductividad pero también con iones que compiten, puede tener un límite distinto al de una salmuera simple, y solo la curva lo dice.

Dos compartimentos o tres

Un apilado de dos compartimentos, diluido y concentrado, es el más sencillo y el que se usa cuando solo se quiere desalar. El de tres añade un compartimento de electrodo separado por una membrana adicional, y su función es proteger el electrodo del cloro y del pH extremo que se generan en la reacción electródica; el precio es una membrana más y un lazo de lavado catódico o anódico.

Para un piloto de hidrometalurgia casi siempre conviene el de tres: los licores ácidos y con cloruro atacan el recubrimiento de óxido de rutenio del electrodo, y reemplazarlo es caro comparado con el coste de la membrana extra. El apilado de dos compartimentos se reserva para ensayos cortos con soluciones limpias.

Qué debe producir una campaña de laboratorio

• La curva tensión-corriente con el licor real, y de ella la densidad de corriente límite con su margen de operación.
• La tasa de desalación frente a la corriente aplicada, expresada como porcentaje de sal retirada por pasada y no como un único valor de catálogo.
• El consumo específico de energía en kWh por kg de sal retirada, que es la cifra que decide la viabilidad frente a la evaporación.
• La evolución de la caída de presión del apilado, que anuncia ensuciamiento del espaciador antes de que aparezca incrustación.
• El balance de agua entre los lazos: el transporte osmótico de agua hacia el concentrado reduce el volumen diluido y hay que medirlo, no suponerlo.

Dónde encaja y dónde no

Encaja en desalación parcial de licores salobres, en recuperación de ácido o de base de corrientes de proceso, en el ajuste de conductividad antes de una resina de intercambio iónico y en la concentración de un diluido hasta unos pocos por ciento antes de pasar a cristalización evaporativa. No sustituye a la ósmosis inversa por encima de la concentración de agua de mar, donde el costo energético se invierte, ni concentra hasta cristalizar en un solo apilado.

El requisito de entrada es el que decide el proyecto: sólidos en suspensión por debajo de unos pocos mg/L y nada de aceite libre ni orgánico que recubra la membrana. En la práctica eso significa filtración y, en licores de extracción por solventes, una etapa de coalescencia. La materia orgánica es la causa más frecuente de que un apilado pierda eficiencia sin incrustación visible.