Lejos de disminuir, la escasez del recurso hídrico empeorará con el tiempo, gracias al crecimiento global de la población y a las consecuencias del cambio climático. La desalinización del agua de mar y agua salobre es una de las mejores alternativas para hacer frente a esta problemática.
Sin embargo, este proceso aún debe resolver algunos desafíos relacionados con el alto consumo energético y el cuidado medioambiental. Te contamos más en este artículo.
Escasez de agua: panorama actual
El agua es un factor imprescindible para el desarrollo socioeconómico, la salud y el bienestar de la población, y la preservación del medio ambiente.
Sin embargo, en la actualidad este recurso atraviesa serios inconvenientes. De acuerdo a la Organización de las Naciones Unidas (ONU), en América Latina la disponibilidad de agua por habitante disminuyó en un 22% en los últimos 20 años, mientras que en gran parte de los países del Medio Oriente y el norte de África, los suministros de agua renovable ya están muy por debajo de lo que este organismo considera como “escasez de agua absoluta”, o sea, aproximadamente 1325 litros por persona por día.
El cambio climático, las sequías (que amenazan los cultivos y ponen en jaque la supervivencia de humanos, plantas y animales) y el aumento del uso del recurso hídrico como consecuencia del incremento de la tasa poblacional parecen confirmar la tendencia que indica que dos tercios de la población mundial podría vivir en países con escasez de agua para el año 2025.
La desalinización del agua de mar y agua salobre se presenta como una alternativa para paliar esta problemática. Sin embargo, tal como veremos a continuación, se trata de un proceso que aún presenta retos y que debe estar acompañado por otras medidas que optimicen todo el ciclo del agua y garanticen el cuidado del recurso.
Desalinización: cómo se lleva a cabo este proceso
Este procedimiento requiere la ejecución de diferentes pasos. Veámoslos en detalle.
Análisis del agua
Las plantas de tratamiento ponen en marcha procesos que se ajustan a las aguas a tratar. Por eso, es importante llevar adelante un adecuado análisis del agua.
Si bien la fuente siempre es el mar, puede haber lugares con mayor cantidad de algas, zonas más frías o más cálidas y ambientes marítimos diferentes. Por eso, el análisis de agua es una fase clave del proceso.
Toma de agua (intake)
Una vez hecho el análisis, se procede a la toma del agua, también conocida como intake. En este punto, es importante considerar la cantidad de agua a tratar.
En algunas plantas de desalinización alrededor del 30% del agua que se toma es rechazo, de modo que es fundamental saber la cantidad de agua que se quiere obtener al final del proceso. En función de este objetivo, se decide la forma en que se toma el agua, sea desde pozos de playa o sumergibles.
Existen diferentes tipos de tomas de agua de mar. Esto se define de acuerdo con la profundidad del agua, la cantidad a tomar, la calidad de agua de entrada y el nivel freático, entre otras cuestiones.
Por ejemplo, hay plantas de desalinización que pueden tratar entre 500 y 1500 metros cúbicos (m3) por día y, en ese caso, se efectúan pozos de playa. Perforar un pozo permite tener un tipo de filtración de arena natural y como las escalas son pequeñas, se obtiene mayor eficiencia a costos más económicos.
Ahora bien, en plantas más grandes, la toma de agua es un proceso separado completamente y depende de la forma natural de las playas y del fondo de mar, así como de la localización del establecimiento.
Por otro lado, es posible tener emisión abierta, canales abiertos o pozos profundos. En este caso, normalmente se busca ir a 30 metros (o más inclusive), para que el agua que entre a la planta de desalinización esté lo más limpia posible.
En el caso de los pozos de admisión, existen dos tipos. Uno de ellos es un pozo de playa que va directamente debajo de la planta. El otro consiste en un pozo de inclinación, en el cual se va de la planta hacia el mar por la red, usando el sea flow, el fondo del mar y la arena que está en el fondo como un tipo de filtración.
En la admisión abierta, se va a 20 o 30 metros de profundidad, para tener la zona lo más limpia posible y así evitar la entrada de fauna marina a la planta.
Calidad del agua de mar y cómo afecta en la selección del proceso de pretratamiento
La calidad del agua afecta directamente en la selección del pretratamiento. El objetivo es tratar el agua de manera eficiente para proteger las membranas de ósmosis inversa, ya que son la parte más cara en el proceso. De modo que, si el pretratamiento es eficiente, el proceso de desalinización también lo será.
Hay parámetros que afectan al proceso. Hay zonas que están contaminadas o tienen elementos diversos. Para evitar que ingresen a la planta, hay que proteger la entrada efectuando un análisis exhaustivo de materiales orgánicos, tóxicos, sólidos de diferentes tipos, algas, aceites, grasas, petróleo, turbidez y otro tipo de contaminantes.
El pretratamiento asegura que las membranas de ósmosis inversa estarán protegidas de materias y de incrustaciones orgánicas y evita el ensuciamiento orgánico (TOC, algas) y el ensuciamiento por sólidos suspendidos (limo inorgánico).
De esta forma, ayuda a que las membranas trabajen a su máxima capacidad.
Existen diferentes tipos de pretratamiento y su utilización depende del análisis de agua previo:
- Hidrociclones para partículas grandes
- Clarificados Lamella para materia pesada y SST alto
- DAF para materia ligera, algas y eliminación ocasional de aceite
- FMM
- Membranas de UF
El principal objetivo es proteger el proceso principal.
Sea Water Reverse Osmosis (SWRO) – Proceso principal de desalinización
La ósmosis inversa (OI) es, hoy en día, la única manera de sacar las sales y minerales del agua de manera eficiente.
A diferencia de la ósmosis, que es un proceso natural, la ósmosis inversa utiliza mucha energía para aumentar la presión y tener un proceso contra la naturaleza del agua. Por eso, cuando se diseña una SWRO, uno de los parámetros más importantes a analizar es el gasto de energía.
A pesar de que el mar esté cerca, si los costos energéticos son altos, es necesario llevar adelante medidas que ayuden a ser lo más eficiente posible, o bien generar la propia energía. Esta puede obtenerse del sol o bien del proceso en sí mismo.
Este aspecto es clave si consideramos que casi la mitad del OPEX (Operating Expenses o gastos operativos) de una planta de desalinización de OI está representado por los costos energéticos, seguidos por los químicos, el mantenimiento y la mano de obra, entre otros.
Para reducir el gasto de energía (que es, a su vez, uno de los principales desafíos que enfrentan las plantas de tratamiento de aguas), las empresas emplean soluciones que permiten aumentar la presión dentro de las membranas.
Una de las más difundidas es la Turbina Peleton, que consiste en usar el agua que sale de la membrana de alta presión para generar energía. Para hacerlo, utiliza una turbina con palas que aumenta la presión en la bomba del agua que entra a las membranas. Los turbo cargadores y los intercambiadores isobáricos también están dentro de las iniciativas más usadas.
En las plantas de tratamiento de mayor tamaño se busca alcanzar el precio más bajo por m3 tratado y, en base a eso, se define cuál será la solución para mantener la energía.
Post tratamiento
El tipo de post tratamiento a aplicar en las aguas en el proceso de desalinización depende de la normativa local, así como de la dureza del calcio, del pH, de la alcalinidad y de la cantidad de flúor que contenga el agua.
También depende de la demanda local. Por ejemplo, en ocasiones las SWRO se usan en industrias o en procesos industriales en los cuales los equipos generan demandas específicas, y basándose en eso se realiza el post tratamiento.
Liberación de salmuera
En las plantas de tratamiento de tamaño pequeño, generalmente el 30% de los que entra en los procesos de desalinización de OI es rechazo. Ahora bien, en establecimientos más grandes, donde hay segunda etapa y concentración del rechazo, este monto desciende hasta alcanzar un 15% o 20%.
Independientemente del porcentaje de rechazo, es necesario saber que no hay normas a nivel mundial para la salida de la salmuera, sino que depende de las autoridades locales.
En líneas generales, la salida del rechazo es hidráulica y se ubica en las áreas más anchas, usando el fondo marítimo y la arena como filtro. A la vez, se intenta colocar los rechazos lo más profundo posible para no impactar negativamente en el ambiente marino.
Normalmente, cuando se diseña el proceso de entrada, se calcula también la salida, analizando cuál es el mejor método a usar de acuerdo con la calidad del agua del mar, las posibles amenazas, los costos energéticos, las demandas ambientales y la normativa local.
Vale aclarar que en la desalinización de aguas salobres no marítimas, o en las situaciones en las cuales no hay dónde enviar el rechazo, se usa la evaporación para eliminar la salmuera.
Sostenibilidad, el gran reto de la desalinización
Hoy en día, la desalinización requiere grandes cantidades de energía y es por ese motivo que se investigan diversas formas de eficientizar los procesos.
Desalinizar también afecta el medio ambiente. En primer lugar, el proceso genera gases de efecto invernadero. En segundo lugar, a menudo, la salmuera que se elimina está mezclada con sustancias químicas y tóxicas.
De modo que, para evitar efectos negativos sobre el planeta, el proceso debe volverse más costeable y sustentable.
Ahora bien, aunque desalinizar el agua de mar y el agua salobre es una excelente opción para ampliar la disponibilidad del recurso hídrico, es fundamental hacer hincapié en todo el ciclo del agua. Esto implica reducir la demanda (por ejemplo, a través de medidores, controles, educación en economía del agua), mejorar la gestión del agua y disminuir las fugas y las pérdidas en la línea.
En síntesis, para maximizar los resultados de las plantas de desalinización, es imprescindible no solamente buscar soluciones creativas que logren una producción sustentable del suministro de agua, sino también cuidar todo ciclo hidrológico. ¿Querés saber más sobre cómo operan las SWRO? Contactanos.
