Ósmosis

La ósmosis es un proceso vital para los seres humanos, por lo que es necesario conocer qué es, cómo funciona, sus tipos e importancia. Sin embargo, también suele ser aplicada en otras áreas, como por ejemplo en las industrias; algo que veremos a lo largo de la entrada.

¿Qué es la ósmosis y cómo funciona?

Es un acontecimiento físico y químico asociado al movimiento que realiza una sustancia disolvente a través de membrana parcialmente permeable. El origen etimológico de la palabra proviene del griego, donde osmos significa impulso y el sufijo -sis, que significa acción.  

El fenómeno se presenta cuando dos líquidos (disolventes) que contienen diferentes concentraciones de una sustancia se encuentran separados por dicha membrana; esta permite el paso del solvente (pero no del soluto) que tiene mayor concentración de la sustancia hacia el lado del que tiene menor concentración para así lograr un equilibrio. Además, la difusión simple originada no requiere de gasto energético gracias a la membrana semipermeable.

Este proceso es vital para los seres vivos, ya que permite la supervivencia de las células dentro del organismo. Sin embargo, también es aplicado por el ser humano en diferentes áreas que veremos más adelante.

Cabe destacar para que entender el funcionamiento de la ósmosis también hay que tener en cuenta el medio acuoso de las sustancias. Esta se clasifica en tres tipos: hipotónica, hipertónica e isotónica.

• Hipotónica: se refiere a la solución en la que el soluto tiene menor concentración en el exterior en comparación al medio interior de la célula.
• Hipertónica: es lo contrario a la solución anterior, es decir, el soluto tiene mayor concentración en el medio exterior.
• Isotónica: es una solución equilibrada donde existe la misma concentración de soluto en el medio exterior e interior.

Tipos de ósmosis

Este fenómeno físico-químico se puede clasificar en dos tipos: directa e inversa, los cuales difieren en gran medida en su origen y funcionamiento.

Ósmosis directa (en los seres vivos)

Esta se presenta de manera natural en las células de todos los seres vivos, teniendo como objetivo purificar el agua extraída del medio ambiente. En otras palabras, funciona como un filtro de contaminantes y agentes externos que podrían alterar o dañar el organismo; un ejemplo de ellos es la salinidad y presión osmótica.

Célula animal

La membrana celular de los animales es parcialmente permeable debido a que su origen es natural. Sin embargo, si por alguna razón el equilibrio no puede ser reestablecido debido a la falta de mecanismos de osmorregulación, se pueden presentar los siguientes casos:

• Crenación: es aquella que se origina cuando la célula se encuentra en un medio acuoso hipertónico; produce que el agua salga y la célula se deshidrate o muera.
• Citólisis: tiene lugar cuando la célula está en una solución hipotónica; su función es absorber agua para lograr el equilibrio, pero sin los mecanismos necesarios puede llegar a estallar.

Un ejemplo de los mecanismos de osmorregulación de los animales vertebrados son los riñones.

Célula vegetal

La membrana de la célula vegetal es igual que la anterior con respecto al origen (natural) y funcionamiento (lograr el equilibrio con el paso del agua en un medio acuoso isotónico). Sin embargo, las problemáticas son las siguientes:

• Plasmolisis: es en el medio contrario, es decir en el hipertónico. En este el agua tiende a salir de la célula; lo que puede producir el despegamiento de la membrana. Además, las plasmolisis puede ser irreversible o reversible.
• Turgencia: se presenta cuando existe un medio hipotónico y la célula se encarga de llenar sus vacuolas a través de la absorción del agua.

Una vez que se comprende el funcionamiento de la ósmosis directa en ambas células, algunos ejemplos del proceso llevado a cabo en seres vivos son:

• Las plantas toman agua desde sus raíces y la tierra.
• Las plantas desalinizadoras separan el agua de la sal. Haciéndola pasar por una membrana que permite el paso de las moléculas de agua y las de sal.
• El intestino grueso toma el agua a través de las células epiteliales. Permitiendo así el paso de las moléculas de agua, pero no del material de desecho.
• Cuando se suda, el agua sale de la piel a través por este proceso.

Ósmosis inversa

Como su nombre lo indica, es un proceso invertido del fenómeno natural. Es producido el hombre de manera artificial y lograr pasar el agua desde el lado con más alta concentración de soluto, al del menor. Esta tecnología de purificación del agua utiliza una membrana semipermeable (igual a la de las células) para eliminar iones, moléculas y partículas más grandes en el agua o en otro tipo de soluciones.

Aplicaciones y usos de la ósmosis

Están enfocados a la de tipo “inversa”, ya que vienen de la capacidad de separar solutos en disolución de forma activa, lo cual ha sido enormemente necesarios en procesos como:

• Desalinización: Se consigue que el agua bruta se convierta por un lado en un 40 % de agua producto y un 55-60 % de agua salobre.
• Reducción de la dureza: Eliminación de precipitados químicos contenidos en las aguas, que obstruyen las tuberías de distribución, calentadores, etc.
• Reducción del contenido de iones de nitratos.

Sin embargo, los usos industriales, alimenticios y de bebidas son los más acertados para entender cómo el ser humano utiliza la ósmosis inversa en varias tareas según el área.

Usos Industriales

• Producción de aguas de alta calidad y desmineralizada: Las membranas de baja presión eliminan la mayor parte de las sales en el agua.
• Producción de agua ultrapura: Cuando elimina las sales y sustancias orgánicas depurando los microorganismos en el agua.
• Circuitos de refrigeración: Con el fin de economizar la máxima cantidad de agua posible se concentra tantas veces como lo permita su composición iónica y la resistencia a la corrosión de los materiales del circuito.
• Tintado de fibras textiles: Permite recircular aproximadamente el 95% de los productos químicos usados en los baños de tintado y reutilizar alrededor del 90% de las aguas residuales.
• Fabricación de catalizadores: La combinación de una ultrafiltración y este proceso permite recuperar tanto la materia prima de fabricación como el agua del proceso.

Usos alimentarios

Puede emplearse como una técnica de vanguardia en la cocina, permitiendo concentrar moléculas para conseguir concentrados alimenticios y de buena calidad.

• Fabricación de fécula de patata por medio de una ultrafiltración.
• Concentrado de zumos de frutas, que elimina el agua, mantiene el aroma sin destruir las vitaminas ni los aromas.
• Preconcentrado de suero lácteo, donde su preconcentración reduce los consumos energéticos y aumenta la capacidad de producción de los evaporadores existentes.
• Preconcentrado de la clara de huevo, el cual educe costos de secado y mejora la calidad del producto.

Bebidas y licores

• Estabilización de vinos. Se obtiene un permeado que representa aproximadamente el 60 % del volumen inicial y un concentrado absoluto del 40% de este.
• Fabricación de cerveza con bajo contenido en alcohol. El agua no destilada, se mezcla con la cerveza concentrada, dando lugar a la cerveza con bajo contenido en alcohol.
• Fermentación alcohólica. Puede utilizarse para producir alcohol a partir de los jugos azucarados.

Importancia de la ósmosis en los seres vivos

Es muy importante para poder mantener el equilibrio hídrico y de electrolitos en todos los seres vivos. Esto porque regula los niveles de agua a nivel celular o en el cuerpo en general. Sin esto no podría haber regulación de líquidos y absorción de nutrientes, por lo que el líquido se quedaría acumulado en una parte del cuerpo y ocurriría la muerte por deshidratación y falta de nutrientes.

En el ser humano presenta varios beneficios para la mejora de la salud gracias a este proceso, entre ellos encontramos los siguientes:

• Purifica la sangre y la linfa, eliminando los procesos de oxidación y acumulación de metales pesados.
• Mejoramiento del funcionamiento celular y tisular.
• Favorece la pérdida de peso y alivia las tensiones musculares.
• Reduce tiempo de recuperación de las enfermedades.
• Rejuvenece la piel.
• Ayuda en la Gota y venas varicosas.
• Reducción de la retención de líquidos.