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EQUIPO DEL AMTC DESARROLLÓ IN-HOUSE MÓDULOS DE MEMBRANAS, LO QUE ACELERARÁ EL ESCALAMIENTO DE PROCESOS MINEROS SUSTENTABLES HECHOS EN CHILE

viernes 17 enero 2025

El Equipo de Desarrollo de Procesos del Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile tiene ahora una gran ventaja dentro de su trabajo de I+D en el ámbito de procesos de destilación y cristalización por membranas. Desde hace un par de años se ha estado avanzando en la fabricación de módulos de destilación por membranas de fibras huecas y hace unos meses se han obtenido módulos mejorados y optimizados, sin tener que depender de proveedores externos que no siempre tienen en su oferta lo que el equipo de investigación necesita.

La construcción propia fue una solución a la que llegó el equipo liderado por el Dr. Humberto Estay, tras preguntarse cómo avanzar en sus proyectos al ver que los módulos que se ofrecen comercialmente son de características únicas y medidas precisas, y por ende limitan el trabajo que se requiere hacer en laboratorio para desafíos específicos. “En algunos casos existe un solo proveedor, en otros casos hay que comprarlos en el extranjero y el transporte encarece los costos y retarda el logro de resultados. Por ello, empezamos a estudiar y analizar la forma en que estaban construidos y nos dimos cuenta de que generar la capacidad de fabricación era factible y necesaria dentro del grupo y empezamos a avanzar en el desarrollo de metodologías de fabricación in house usando PVC y fibras”, cuenta Lorena Barros, investigadora del equipo.

Módulo de contacto directo fabricado en laboratorio del AMTC.
Módulo de air gap fabricado en laboratorio del AMTC.

Las y los investigadores comenzaron desarmando un módulo comercial, extrajeron la fibra interior y la colocaron en una nueva carcasa de PVC. Luego se avanzó en la evaluación de fibras de diferentes proveedores. Posteriormente el proceso de fabricación fue optimizado con la inclusión de una impresora 3D que trabaja con resina, con la que ahora el equipo puede diseñar piezas con medidas y proporciones exactas para los módulos que necesitan, que era otro elemento para el que se dependía de lo que ofreciera el mercado. Además, gracias a las herramientas digitales asociadas a la impresora los investigadores Andrés Arrué y Miguel Lemus han podido diseñar, modelar e imprimir módulos cumpliendo con las exigencias de los proyecto. Asimismo, las capacidades internas de fabricación permiten que las y los investigadores también pueden armar módulos con PVC transparente para monitorear el funcionamiento interno de la pieza, opción que tampoco está disponible comercialmente.

El investigador Andrés Arrué con uno de los módulos en proceso de fabricación en el Laboratorio de Nuevos Procesos del AMTC.

Al mismo tiempo, las y los integrantes del área de modelación y simulación del equipo están avanzando en diseños de módulos que estén optimizados con respecto a los anteriormente disponibles, basándose en modelos fenomenológicos y matemáticos desarrollados por los mismos. Si el primer paso fue construir un módulo idéntico al comercial para probarlo, el siguiente es crear módulos óptimos, de longitudes y superficie de contacto acordes a lo que cada proyecto necesita. De hecho, el equipo está ya diseñando un módulo de características precisas que pronto será fabricado y puesto a prueba en laboratorio, incluyendo una propuesta de diseño optimizado que fue desarrollado por la investigadora Constanza Bustamante, integrante del equipo de modelación.

Prototipo experimental con un módulo air gap en funcionamiento.

Estas capacidades han llevado a que actualmente el equipo del AMTC pueda desarrollar módulos de contacto directo (DCMD) y de espacio de aire o air gap (AGMD), para avanzar en el desarrollo de módulos y procesos más versátiles y minimizando el consumo de energía. El desarrollo de módulos de fibra huecas de AGMD es una novedad total, ya que en el mercado no existen prototipos industriales de esta configuración.

Con la experiencia adquirida, el equipo de investigación considera que ya pueden construir módulos para procesos VMD (destilación por membrana al vacío), SGMD (destilación por membrana de gas de barrido) e incluso PGMD (destilación por membrana con brecha de permeado).

Módulo comercial de contacto directo. Uno similar a este se usó como modelo para la fabricación in-house.

“Ahora podemos controlar los procesos desde el equipo fundamental, que es el módulo. Si nosotros somos capaces de modificar el área de contacto o la configuración ya podemos ampliar nuestra visión de la tecnología de destilación por membranas, diseñando pruebas para evaluar aspectos fundamentales, pero también para contar con una herramienta de escalamiento”, comenta la investigadora Lorena Barros.

Estas capacidades logradas a nivel local podrán aportar a la colaboración con grupos nacionales y latinoamericanos que estén avanzando en desarrollo de procesos o materiales de membranas para diferentes aplicaciones, como tratamiento de efluentes, aguas residuales, minería, farmacéutica, energía, entre otros. De hecho, ya hubo una donación de un módulo a un equipo de investigación del CIDMEJu de Jujuy en Argentina, en temáticas de procesos de extracción directa de litio (DLE), con el cual AMTC está colaborando.