TECNOLOGÍAS DEL AGUA II: DESALADORAS

La desalación de agua de mar está en continua expansión. España, con más de 700 plantas, es el país europeo líder en este campo, el cuarto a escala mundial y el primero en el uso de aguas desaladas para la agricultura. Nuestra capacidad de desalación alcanza los 1,6 millones de metros cúbicos de agua al día. Lo suficiente para abastecer una población de ocho millones de habitantes.

Las técnicas empleadas para la desalación de agua se pueden clasificar en dos grupos generales: los métodos de cambio de fase (evaporación, compresión de vapor), y los que no (ósmosis inversa, la electrodiálisis y le intercambio de iones). De todas ellas, la ósmosis inversa constituye la más avanzada, eficiente y con perspectivas de futuro. Su evolución ha ido emparejada a la de las membranas semipermeables, que permiten el paso de las moléculas del agua, reteniendo las sales. Entre sus principales ventajas, cabe destacar la capacidad de tratar grandes volúmenes de agua a un coste reducido. El principal problema para generalizar los procesos de desalación reside en el alto consumo energético que requieren.

La desalación por ósmosis inversa necesita un tratamiento previo del agua de mar (filtrado y desinfección) para eliminar los elementos en suspensión que podría obturar las membranas y los microorganismos. El proceso se realiza mediante el aumento de presión en el agua con el objetivo de vencer la presión osmótica. Una vez alcanzada la presión objetivo (que depende del tipo particular de membrana utilizada), el agua es reconducida a los bastidores donde se encuentras las membranas que se encargan del proceso de desalación. Al final del proceso obtenemos, junto con el agua desalada, una pequeña porción de agua con una alta concentración salina (salmuera).



El agua salada de la izquierda es sometida a presión con el
fin de que atraviese la membrana hacia el lado derecho.
La membrana semipermeable solo deja pasar el agua, pero
no las sales disueltas.



El elevado coste energético y el tratamiento de los residuos eliminados en el proceso de desalación son los puntos clave que se investigan constantemente para perfeccionar el proceso. Por ejemplo, se puede implementar un proceso secundario capaz de producir parte de la electricidad que utiliza la planta mediante la correcta utilización de la salmuera. Un dispositivo especial de recuperación “Intercambiador de Presión”, puede enlazar la salmuera con la generación eléctrica, aprovechando la alta presión de salida de esta. La correcta implantación de este proceso secundario, aumentaría el rendimiento total en un 50 por ciento y reduce considerablemente el precio del agua desalada.

Otras alternativas, recurren a las centrales nucleares. Estos métodos los podemos ver empleados con éxito en Kazajstán y en Japón. El reactor de neutrones rápidos de Aktau (Kazajstán) produce 135 MW eléctricos y 80.000 metros cúbicos de agua potable por día desde 1973. El 60 por ciento de la energía se emplea en la desalación. En Japón existen numerosas estaciones de desalación asociadas a reactores de agua a presión (PWR), que permiten la producción de hasta 3000 metros cúbicos de agua potable al día. Los reactores nucleares de próxima generación (Generación IV) podrán acoplar varios procesos encadenados en función de la temperatura de salida: producción de hidrógeno, generación de electricidad y desalación de agua.

En la actualidad, en la que las energías renovables están viviendo una gran expansión, también encontramos proyectos de investigación que ligan energías renovables y desalación. Desde la evaporación del agua mediante paneles de concentración solar, hasta el empleo de paneles fotovoltaicos y aerogeneradores. Un ejemplo lo encontramos en la isla española de Gran Canaria. Con una capacidad de 5000 metros cúbicos al día, en 2008 se construyo una planta desaladora impulsada solo por energía eólica. En la península ya existen plantas de la empresa MTorres, que consisten en plataformas flotantes instaladas a unos 5 km de la costa en aguas de hasta 80 metros de profundidad, con capacidad para abastecer a poblaciones de hasta 30.000 habitantes. Las plantas son alimentadas directamente por energía eólica y por un cable submarino que proporciona energía eléctrica auxiliar.

Planta desaladora autosuficiente de Canarias (España)

El residuo de desalación, la salmuera, puede causar daños en la fauna y flora marinas si es liberada al mar de forma incontrolada. Se trata de una disolución con 70 gramos de sal por litro de agua, que tienen una temperatura 5 grados superior a la del agua de captación y restos de metales fruto de la corrosión de los conductos. De ahí que deba elegirse cuidadosamente el lugar preciso en el que son devueltas al mar. Lo ideal es devolverlas a través de plataformas flotantes situadas mar adentro, en aguas con profundidades superiores a los 30 metros, donde es más fácil que se disuelvan de forma natural, sin causar perjuicios. Técnicas alternativas se aplican cuando el vertido no se puede hacer a la distancia adecuada de la costa. Una de las más utilizadas consistente en la reintegración de la salmuera con agua de mar sin tratar en la propia planta, antes de devolverla al mar. De este modo se reduce la concentración de sal y su temperatura antes de ser expulsada de la planta.

TECNOLOGÍAS DEL AGUA I

El cuerpo humano está compuesto por un 75% de agua al nacer y por un
60% de agua en la edad adulta.

En la actualidad hay 1000 millones de personas en el mundo que no tienen acceso al agua potable, y unos 2500 millones que carecen de acceso a sistemas adecuados de depuración y saneamiento. Esto provoca que enfermedades como la disentería, sea la principal causa de muerte a nivel mundial. Según la ONU, el agua contaminada ya sea química o biológicamente, es la causa del 80% de las infecciones en seres humanos. La Organización Mundial de la Salud considera que el mínimo de agua imprescindible para cumplir con las necesidades de higiene y tratamiento de los alimentos asciende a 40 litros por persona y día. Aunque las estadísticas reales nos dicen que cada ciudadano consume una media de 1800 litros diarios, cuando tomamos en consideración el consumo de la industria y la agricultura. Pero incluso esa media está sometida a grandes variaciones según la región; un español consume unos 2000 litros al día, mientras que la media por norteamericano supera los 5000. De ahí que, resolver el problema del agua sea todo un reto para el siglo XXI.

El cambio climático en ciernes incrementará aún más el problema, al alterar los ciclos de agua atmosféricos en el planeta. Alteraciones que puede significar grandes sequias en países donde antes no las había, o inundaciones catastróficas donde antes solo había lluvias intensas. Evitar las inundaciones es tarea difícil, y solo posible, gracias a una adecuada gestión de los ríos mediante embalses. Otra cosa es evitar las sequías o la carencia crónica de agua.

En España, la correcta gestión del agua, es un tema que se remonta hasta tiempos históricos de los romanos y los árabes. Podemos ver muestras históricas de gestión del agua repartidas por toda la península ibérica, muestras que se ejemplifican en los conocidos pozos, acequias, aljibe, termas y fuentes de la Alhambra de Granada. Aunque, sin duda, se encuentran a años luz de las modernas tecnologías del agua. Tecnologías que están permitiendo reducir drásticamente el precio de desalación del agua. La industria española se ha visto beneficiada por su larga experiencia adquirida durante décadas de escasez de este imprescindible elemento. Nuestras empresas desaladoras se encuentran actualmente entre las mejores del mundo en el sector. Han construido desaladoras en Perú (Lima), México (Ciudad de México) y Egipto (El Cairo), así como en otros países de la rivera del Mediterráneo, Oriente Medio y Australia.

La industria española está demostrando su experiencia y su saber hace en campos como la desalación o la reutilización. Frente a la dependencia de las fuentes naturales con sus siempre caprichosos ciclos hidrológicos, la desalación del agua se está convirtiendo en una opción cada vez más competitiva. Los avances tecnológicos están consiguiendo que el consumo de energía sea cada vez menor, pasando de consumir 20 kWh por cada metro cúbico de agua (1000 litros) hasta los 3 kWh en las desaladoras de nueva generación. De este modo se ha conseguido una importante reducción de costes, permitiendo que la desalación se convierta en un recurso cada vez más utilizado por los gobiernos de las distintas regiones. En España se pretende pasar de un volumen de desalación de 150 hectómetros cúbicos en 2004 a más de 850 hectómetros en un futuro próximo. La calidad de las aguas residuales recicladas puede ser tan alta como deseemos. En Singapur, que tiene cerca de cuatro millones de habitantes y no tiene acceso a agua potable. Una parte la obtienen por desalación, pero otra parte, que son las aguas urbanas, las tratan con ósmosis inversa y la vuelven a embotellar. ¡Hacen agua embotellada a partir de aguas residuales!

La reutilización también resulta una estrategia rentable para luchar contra la escasez de agua en agricultura e industria. Según los datos del Instituto Nacional de Estadística español, en 2006 el consumo de agua en los hogares, servicios municipales, industria y el sector servicios, ascendió a 3.913 hectómetros cúbicos. La reutilización de ese mismo año contribuyó con 400 hectómetros cúbicos, lo que supone un 10% del total. Pero el reto está en lograr los 1000 hectómetros cúbicos reutilizados en 2015.

Otra solución menos ambiciosa para potabilizar el agua de consumo personal en regiones empobrecidas de África, pasa por la creación de filtros económicos. El cuerpo humano precisa de un mínimo de 2,5 litros de agua diarios para mantenerse en buen estado. Si consiguiéramos algún sistema económico y sencillo de potabilización de pequeñas cantidades de agua ¡podríamos evitar el 80% de las enfermedades a nivel mundial! En ese sentido hay que entender el proyecto de Yui Cui, experto en ciencia de los materiales de la Universidad de Standford, que ha descubierto una forma de destruir los gérmenes del agua con el empleo de plata y electricidad. Para ello ha introducido tejido de algodón en una mezcla de microtúbulos de carbono y nanohilos de plata, que conduce la electricidad. La plata es un bactericida eficaz, debido a que sus iones dañan el material genético. Una débil corriente eléctrica, basta con dos pilas de 9 voltios, destruye las membranas celulares, con lo que se consigue una gran potencia germicida. En ensayos de laboratorio el filtro logró eliminar del agua más del 98% de bacterias E. coli. Una ventaja de este filtro, es que el gran tamaño de los poros del algodón, el filtro es 80.000 veces más rápido que los filtros convencionales, con la ventaja añadida de que los poros no se obstruyen tan fácilmente.

Pero, puesto que en algunas regiones de áfrica puede resultar complicado incluso el adquirir una pila de nueve voltios, quizá resulte más práctica y barata una idea promovida por los investigadores de la Universidad de Stellenbosh, en Sudáfrica. Se trata de unas bolsitas parecidas a las de té, repleta fibras de gránulos de carbono con un germicida. Los científicos dieron con un método adecuado para encapsular el germicida en nanofibras, lo que permite incrementar la superficie activa. El filtro se puede encajar fácilmente en la boca de una botella normal y cuesta menos de medio céntimo por unidad. Cada bolsita permitiría depurar un litro de agua contaminada de bacterias y otras sustancias tóxicas. Esperemos que la fase final del proyecto sea un éxito.