La industria del papel podría reducir sus costes energéticos con membranas de óxido de grafeno - World Energy Trade

La industria del papel podría reducir sus costes energéticos con membranas de óxido de grafeno

Las fábricas de papel necesitan nuevos métodos para mejorar su sostenibilidad

Las fábricas de papel necesitan nuevos métodos para mejorar su sostenibilidad

Investigación, Desarrollo e Innovación

El Instituto Tecnológico de Georgia descubrió un método que puede ser ideal para reducir los costes energéticos de la industria papelera estadounidense, diseñando membranas de óxido de grafeno, que son materiales a base de carbono químicamente resistentes.

La industria estadounidense de la pulpa y el papel utiliza grandes cantidades de agua para producir pulpa de celulosa a partir de los árboles. El agua que sale del proceso de fabricación de la pasta contiene una serie de subproductos orgánicos y productos químicos inorgánicos. Para reutilizar el agua y los productos químicos, las fábricas de papel utilizan evaporadores alimentados por vapor que hierven el agua y la separan de los productos químicos.

La separación del agua por medio de evaporadores es eficaz, pero utiliza grandes cantidades de energía. Esto es importante, ya que Estados Unidos es actualmente el segundo productor mundial de papel y cartón.

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Se calcula que las aproximadamente 100 fábricas de papel del país utilizan alrededor de 0,2 quads (un quad es un cuatrillón de BTU) de energía al año para el reciclaje del agua, lo que lo convierte en uno de los procesos químicos que más energía consumen.

Por su parte, todo el consumo de energía industrial en Estados Unidos en 2019 ascendió a 26,4 quads, según el Lawrence Livermore National Laboratory.

Una alternativa es desplegar membranas de filtración energéticamente eficientes para reciclar las aguas residuales de la fabricación de pulpa. Pero las membranas de polímero convencionales -disponibles en el mercado desde hace varias décadas- no pueden soportar el funcionamiento en las duras condiciones y las altas concentraciones químicas que se encuentran en las aguas residuales de la fabricación de pasta y en muchas otras aplicaciones industriales.

Los investigadores del Georgia Institute of Technology han encontrado un método para diseñar membranas hechas de óxido de grafeno (graphene oxide, GO), un material químicamente resistente basado en el carbono, para que puedan funcionar eficazmente en aplicaciones industriales.

"El óxido de grafeno tiene unas características extraordinarias que permiten que el agua pase a través de él mucho más rápido que a través de las membranas convencionales", explica Sankar Nair, profesor, miembro de la facultad Simmons y presidente asociado de la cátedra de divulgación industrial de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular del Instituto Tecnológico de Georgia.

"Pero una cuestión que se plantea desde hace tiempo es cómo hacer que las membranas de óxido de grafeno funcionen en condiciones realistas con altas concentraciones químicas para que puedan ser relevantes desde el punto de vista industrial".

Gracias a las nuevas técnicas de fabricación, los investigadores pueden controlar la microestructura de las membranas de GO de forma que puedan seguir filtrando el agua con eficacia incluso a concentraciones químicas más elevadas.

La investigación, apoyada por el Instituto RAPID del Departamento de Energía de EE. UU., un consorcio industrial de empresas de productos forestales y el Instituto de Bioproductos Renovables de Georgia Tech, se publicó recientemente en la revista Nature Sustainability.

Muchas industrias que utilizan grandes cantidades de agua en sus procesos de producción podrían beneficiarse del uso de estas membranas de nanofiltración de GO.

 

Noticia tomada de: Phys / Traducción libre del inglés por World Energy Trade

 

 

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