59 PROCESOS Las membranas de matriz mixta (MMM) son membranas compuestas fabricadas mediante la combinación de un material híbrido inorgánico o inorgánico-orgánico en forma de micro o nanopartículas (la fase dispersa; aditivo o relleno) y una matriz polimérica (la fase continua) capaces de ofrecer un gran potencial dado su rendimiento superior de permeación y separación de gases que involucran al dióxido de carbono (CO2) y al metano (CH4). Las separaciones de las principales mezclas de gases industriales CO2/CH4 y CO2/N2 se encuentran entre los procesos de separación de gases más importantes como la obtención del gas natural o en la generación de los gases de combustión de las industrias. Esta separación es tan importante y necesaria debido a que la presencia de CO2 en la corriente gaseosa reduce el poder calorífico de la misma, además hace que sea corrosiva, perjudicando a las tuberías utilizadas para el transporte de la corriente de gas. De igual forma las MMMs se emplean en la eliminación de fármacos y/o contaminantes en las corrientes acuosas, dado sus cualidades intrínsecas como alta eficiencia, respeto por el medio ambiente, bajo coste, escalabilidad, huella mínima y simplicidad. Uno de los principales riesgos en el tratamiento de las aguas residuales es la posible transferencia de compuestos farmacéuticos tóxicos (PhC) al ecosistema. La eliminación de compuestos farmacéuticos se puede lograr a través de varias rutas, incluidos los procesos de oxidación avanzada (AOP), la adsorción o la tecnología de filtración por membrana. Muchos productos farmacéuticos se han eliminado de forma eficiente mediante ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (RO). Durante estos últimos años, en Aimplas hemos estado trabajando tanto en la separación selectiva de gases, como en la eliminación de contaminantes farmacéuticos a través del desarrollo de MMMs, basadas en materiales adsorbentes tipo zeolitas, MOFs, carbones o silíceos, desarrolladas y/o modificadas por nosotros. Durante el desarrollo de estas membranas se ha trabajado con una amplia gama de poliméricos, desde polímeros termoplásticos y poliolefinas hasta polieterimidas y poliamidas. Principalmente el desarrollo de estas membranas se ha llevado a cabo mediante la metodología solvent-casting, la cual consiste en la disolución del polímero en un solvente apropiado, dispersión de las partículas en la disolución, casting sobre placa de vidrio empleando un doctor Blade o cuchilla de conformado y la posterior evaporación controlada del solvente para formar una membrana sólida. No obstante, existen diversas tecnologías de síntesis como template leaching, solgel, sintering, stretching o track-etching. La técnica de template leaching (lixivación de patrón) consiste en mezclar el polímero base con un material que será removido posteriormente, como sales solubles o polímeros sacrificables. Tras la formación del film, se somete a un tratamiento químico o lavado con solventes para lixiviar o eliminar el componente removible, generando una estructura porosa en la membrana. Este método permite ajustar el tamaño y la distribución de los poros en función de la proporción y el tamaño del material lixiviable. Por otro lado, en la técnica sol-gel se utiliza un precursor (generalmente un alcóxido metálico o sales inorgánicas) al que se le aplicarán reacciones de hidrólisis y policondensación para formar un gel. Este gel se seca y se calienta para obtener membranas cerámicas, metálicas y de vidrio. Este método es altamente versátil y permite controlar las propiedades finales del material, como la porosidad y el tamaño de los poros. La técnica sintering o sinterizado permite obtener las membranas a partir de polvos (poliméricos o inorgánicos) por compresión y tratamiento térmico posterior, en este caso la temperatura debe estar entre 70 y 90% del punto de fusión del material. Este calentamiento promueve la coalescencia de los polvos y la eliminación de espacios vacíos (poros), formando una membrana sólida pero porosa. La porosidad resultante puede controlarse mediante la selección del tamaño de los polvos y las condiciones de sinterizado.
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