La desalinización del agua de mar es un proceso esencial para obtener agua potable en regiones con escasez de recursos hídricos. A continuación, se presentan distintos procesos técnicos empleados en la desalinización del agua de mar.
1. Ósmosis inversa
La ósmosis inversa es uno de los métodos más utilizados para la desalinización del agua de mar. Consiste en aplicar una presión mayor al límite osmótico natural, forzando el paso del agua a través de una membrana semipermeable que retiene las sales disueltas y otros contaminantes.
2. Destilación multietapa
La destilación multietapa es otro proceso empleado en la desalinización del agua. Consiste en calentar el agua de mar para generar vapor, que se condensa posteriormente en un colector. Este proceso se repite en varias etapas, incrementando la eficiencia del proceso y minimizando el consumo energético.
3. Electrodiálisis
La electrodiálisis es un proceso que utiliza membranas iónicas y una corriente eléctrica para separar las sales disueltas del agua. Las membranas iónicas permiten el paso de iones de un tipo específico, mientras que la corriente eléctrica facilita el transporte de los iones a través de las membranas.
4. Desalinización térmica
La desalinización térmica es un proceso que utiliza calor para evaporar el agua de mar y posteriormente condensar el vapor producido, obteniendo agua dulce. Este proceso se puede realizar mediante evaporación al vacío, compresión de vapor o destilación solar.
5. Desalinización por congelación
La desalinización por congelación consiste en enfriar el agua de mar hasta que se forman cristales de hielo, que contienen menor concentración de sales que el agua líquida. Posteriormente, el hielo se separa del agua salada y se funde, obteniendo agua dulce con baja concentración de sales.
Comparativa de costes y eficiencia de métodos de desalinización para la cuenca mediterránea
1. Ósmosis inversa
La ósmosis inversa es actualmente el método más económico y eficiente en cuanto a consumo energético. Los costes varían entre 0,5 y 3 dólares por metro cúbico de agua desalinizada, dependiendo de factores como la calidad del agua de mar y las instalaciones. Sin embargo, requiere un mantenimiento constante de las membranas y un pretratamiento del agua para evitar obstrucciones y deterioro.
2. Destilación multietapa
La destilación multietapa es un método eficiente, aunque su coste es generalmente más alto que el de la ósmosis inversa, oscilando entre 1 y 4 dólares por metro cúbico de agua desalinizada. No obstante, es menos sensible a la calidad del agua de mar y puede ser más adecuado en zonas con alta concentración de sales y contaminantes.
3. Electrodiálisis
El coste de la electrodiálisis puede ser similar o ligeramente superior al de la ósmosis inversa, pero su eficiencia energética es menor. Su ventaja radica en que es menos sensible a la calidad del agua de mar y no requiere un pretratamiento tan riguroso. Es más adecuada para aguas con baja concentración de sales.
4. Desalinización térmica
La desalinización térmica, especialmente la destilación solar, puede ser una opción económica y sostenible en regiones con abundante radiación solar, como la cuenca mediterránea. Sin embargo, su eficiencia energética es menor que la de la ósmosis inversa y los costes de instalación y mantenimiento pueden ser elevados, entre 3 y 6 dólares por metro cúbico de agua desalinizada.
5. Desalinización por congelación
La desalinización por congelación es un método menos común y generalmente más costoso que los anteriores, con un coste estimado de 4 a 10 dólares por metro cúbico de agua desalinizada. Aunque es un proceso de baja eficiencia energética, puede ser útil en condiciones específicas, como en regiones polares.
Método ideal para la cuenca mediterránea
La ósmosis inversa es el método más adecuado para la cuenca mediterránea debido a su eficiencia energética y costes relativamente bajos. No obstante, la destilación solar podría ser una opción complementaria interesante en la región, aprovechando la abundante radiación solar y reduciendo la dependencia de fuentes energéticas convencionales. La elección del método ideal dependerá de factores específicos de cada proyecto, como la disponibilidad de recursos económicos, la calidad del agua de mar y las condiciones ambientales.
¿Cuánto tiempo tarda en ponerse en marcha una estación desalinizadora por osmosis inversa?¿ A cuanta población puede solucionar el problema del agua potable?
El tiempo necesario para poner en marcha una estación desalinizadora por ósmosis inversa varía según diversos factores, como la capacidad de la planta, la complejidad del diseño, la disponibilidad de financiación y las condiciones del sitio. En general, la construcción de una planta desalinizadora de tamaño mediano puede llevar entre 1 y 3 años, incluyendo la planificación, el diseño, la obtención de permisos, la construcción y la puesta en marcha.
La cantidad de población que una planta desalinizadora puede abastecer de agua potable depende de su capacidad de producción y las necesidades de la comunidad. Las plantas desalinizadoras varían en tamaño y capacidad, desde instalaciones pequeñas que producen unos pocos metros cúbicos de agua al día hasta grandes plantas que pueden producir más de 500,000 metros cúbicos diarios.
Por ejemplo, una planta desalinizadora de tamaño mediano con una capacidad de producción de 50,000 metros cúbicos de agua al día podría abastecer aproximadamente a 200,000 personas, considerando un consumo promedio de 250 litros por persona al día. Sin embargo, este cálculo es aproximado y puede variar según factores como la disponibilidad de otras fuentes de agua, las condiciones climáticas y los hábitos de consumo de la población.
Es importante tener en cuenta que, aunque las plantas desalinizadoras pueden ser una solución eficaz para abastecer de agua potable a comunidades en zonas con escasez de recursos hídricos, también es fundamental considerar aspectos como la sostenibilidad ambiental, el consumo energético y la optimización de los procesos para minimizar los impactos negativos asociados a la desalinización.
¿Cuáles son los impactos negativos de la desalinización?
La desalinización, aunque es una solución efectiva para el abastecimiento de agua potable en zonas con escasez de recursos hídricos, puede tener varios impactos negativos en el medio ambiente y la sociedad. Algunos de estos impactos incluyen:
1. Consumo energético elevado: La desalinización, especialmente la ósmosis inversa, requiere una cantidad significativa de energía para funcionar. Esto puede aumentar la demanda de energía y la dependencia de fuentes no renovables, contribuyendo al cambio climático y la degradación ambiental.
2. Descarga de salmuera: La desalinización produce un subproducto llamado salmuera, una solución concentrada de sales y otros contaminantes que se obtiene tras la separación del agua dulce. La descarga de salmuera en cuerpos de agua cercanos puede afectar negativamente la vida acuática y los ecosistemas marinos debido a su alta concentración de sales y temperatura.
3. Contaminación química: Las plantas desalinizadoras utilizan productos químicos en sus procesos, como agentes antiincrustantes, biocidas y productos para la limpieza de membranas. Estos productos químicos pueden ser liberados al medio ambiente y afectar la calidad del agua y la vida acuática.
4. Impacto en la vida marina: Las plantas desalinizadoras requieren la captación de grandes volúmenes de agua de mar, lo que puede causar la captura incidental de organismos marinos y la alteración de sus hábitats naturales.
5. Costes económicos y sociales: La construcción y operación de plantas desalinizadoras pueden ser costosas, lo que puede traducirse en un incremento en el precio del agua para los consumidores. Además, la implementación de proyectos de desalinización puede generar conflictos sociales y políticos en relación con la distribución de recursos y la toma de decisiones.
Es fundamental abordar estos impactos negativos mediante la optimización de los procesos de desalinización, la adopción de tecnologías más eficientes y sostenibles, la implementación de sistemas de monitoreo y control ambiental y la promoción de la cooperación y el diálogo entre las partes interesadas para lograr soluciones equitativas y sostenibles en el abastecimiento de agua potable.
Criterios de calidad del agua para riego
Para evaluar la calidad de agua para riego agrícola, se tienen en cuenta cuatro criterios básicos
1.- Salinidad del agua
La salinidad del agua se refiere al contenido total de sales solubles y una salinidad elevada aumenta la presión osmótica de la solución sobre el suelo, lo que hace que las raíces de las plantas no sean capaces de absorber el agua, provocando una sequía fisiológica, aunque se riegue con mucha cantidad de agua.
El contenido de sales solubles totales (SST) del agua de riego se mide determinando su conductividad eléctrica (CE), expresada en micro Siemens por centímetro (mS/cm), o determinando el contenido real de sales en partes por millón (ppm).
En líneas generales se estima que para mayoría de cultivos una conductividad inferior a 2 mS/cm es un valor válido y cualquier incremento sobre esta conductividad reduce la productividad del cultivo, aproximándose a cero a 4.5-5 mS/cm.
2.- Relación entre sodio, calcio y magnesio o lo que se conoce como relación de adsorción de sodio, SAR por sus siglas en inglés (Sodium Absorption Rate)
El principal problema de una alta concentración de sodio en el agua en proporción al calcio y al magnesio, no es tanto su efecto sobre los cultivos sino su efecto sobre las propiedades físicas del suelo, ya que puede provocar una degradación de la estructura del suelo. Por lo tanto, se recomienda evitar el uso de agua con un valor SAR superior a 10, especialmente en suelos arcillosos, que suelen ser más sensibles.
3.- Alcalinidad
La alcalinidad del agua se estima mediante la suma de ácido carbónico, bicarbonatos y carbonatos en el agua calcula y es importante porque determina la capacidad del agua de resistir a las variaciones del PH y por tanto en la solubilidad de los sales minerales y en la disponibilidad de muchos nutrientes.
4.- Concentraciones excesivas de elementos que causan un desequilibrio o toxicidad en las plantas
Algunos cultivos pueden ser sensibles a la presencia de concentraciones moderadas o altas de sales específicas presentes en el agua o en los suelos. La toxicidad directa para los cultivos puede ser el resultado de algunos elementos químicos específicos en el agua de riego, por ejemplo, el boro, el cloruro y el sodio.
Características del agua desalada
En líneas generales, el agua desalada está compuesta, principalmente, de iones de cloruro y sodio y contiene bajas concentraciones de calcio y magnesio, por lo que normalmente es necesaria una remineralización del agua destinada a riego agrícola para ajustar el SAR. Esta remineralización se puede conseguir añadiendo bicarbonato cálcico y magnésico, o bien, en el caso del agua para riego agrícola es muy habitual mezclarla con otras agua disponibles.
Además los niveles de boro en el agua de mar son altos, entre 4-6 mg/l, y como hemos señalado más arriba, el boro es uno de los elementos químicos del agua que puede causar toxicidad en los cultivos. El boro es esencial para el crecimiento normal de todas las plantas, aunque la cantidad necesaria es baja y el rango entre la deficiencia y la toxicidad del boro para muchos cultivos es estrecho.
También hay cultivos que son muy sensibles a este elemento y otros que pueden tolerar su presencia en cantidades mayores. En este sentido, hay que tener en cuenta que el tipo de suelo también influye en la tolerancia de las plantas a este elemento, y normalmente los cultivos en suelos con alto contenido de cal pueden tolerar niveles más altos de boro que las cultivadas en suelos no calcáreos.
Actualmente existen membranas de ósmosis inversa que consiguen un alto rechazo de boro. Si adicionalmente se trabaja con pH altos, los niveles de rechazo son aún mayores. Además, en caso necesario para determinados cultivos, se pueden incorporar tratamientos adicionales, como por ejemplo, llevar a cabo un segundo paso de ósmosis inversa o el uso de resinas de intercambio iónico, aunque esto supone una mayor inversión y mayores costes de operación.
En la actualidad la tecnología de desalación puede conseguir que el agua desalada tenga la composición que se precise, tanto de boro como de otras sales “agua a la carta”, dependiendo del uso que se vaya a dar a la misma.
¿Cuales son las plantas desalinizadoras en España?
España cuenta con varias plantas desalinizadoras a lo largo de su territorio, especialmente en zonas costeras y áridas donde el abastecimiento de agua es un desafío. Algunas de las plantas desalinizadoras más importantes en España son:
1. Planta desalinizadora de Carboneras (Almería): Esta planta, ubicada en la provincia de Almería, es una de las mayores de Europa. Tiene una capacidad de producción de aproximadamente 120,000 metros cúbicos de agua potable por día. Su principal función es abastecer a la población y a la industria agrícola en la región.
2. Planta desalinizadora de Torrevieja (Alicante): Esta planta es una de las más grandes del mundo, con una capacidad de producción de hasta 240,000 metros cúbicos de agua potable al día. Inaugurada en 2019, suministra agua a la provincia de Alicante y a la Región de Murcia, principalmente para uso agrícola y abastecimiento urbano.
3. Planta desalinizadora de Águilas-Guadalentín (Murcia): Situada en la Región de Murcia, esta planta desalinizadora tiene una capacidad de producción de aproximadamente 70,000 metros cúbicos por día. Provee agua a la población local y a la industria agrícola de la zona.
4. Planta desalinizadora de Barcelona (Prat de Llobregat): Inaugurada en 2009, esta planta es la principal fuente de abastecimiento de agua potable para la ciudad de Barcelona y su área metropolitana. Tiene una capacidad de producción de 200,000 metros cúbicos de agua potable al día.
5. Planta desalinizadora de Lanzarote (Islas Canarias): En las Islas Canarias, la planta desalinizadora de Lanzarote es una de las principales fuentes de agua potable para la isla. Con una capacidad de producción de aproximadamente 26,000 metros cúbicos por día, suministra agua a la población y al sector turístico.
Estas plantas desalinizadoras emplean principalmente la tecnología de ósmosis inversa para la desalinización del agua de mar. Han sido construidas y operadas tanto por entidades públicas como por empresas privadas, y han contribuido significativamente a garantizar el suministro de agua potable en áreas donde la escasez de recursos hídricos es un problema relevante. Sin embargo, también es importante tener en cuenta los posibles impactos ambientales y sociales asociados a la desalinización, así como las medidas de eficiencia y sostenibilidad que se deben adoptar en su operación.
Conclusiones
La elección del proceso técnico de desalinización depende de diversos factores, como el volumen de agua a tratar, la calidad del agua de mar y las condiciones ambientales y económicas de la región. La desalinización del agua de mar es una solución viable para enfrentar la escasez de agua potable, aunque es fundamental optimizar los procesos y reducir los impactos ambientales asociados.
Referencias y enlaces de interés
- IDA, International Desalination Association. (2021). Tecnologías de desalinización. Recuperado de: https://idadesal.org/desalination-technologies/
- Almar Water Solutions. (2021). Desalinización del agua. Recuperado de: https://www.almarwater.com/es/desalinizacion/
- Tecniberia. (2021). La desalinización en España. Recuperado de: https://www.tecniberia.es/la-desalinizacion-en-espana/
Más Referencias y enlaces para buscar más información:
- IDA – Asociación Internacional de Desalinización: https://idadesal.org/ (en inglés)
- AEDyR – Asociación Española de Desalación y Reutilización: https://www.aedyr.com/
- CEDEX – Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas: https://www.cedexmrr.es/es/areas/agua/desalacion/
- ACUAMED – Aguas de las Cuencas Mediterráneas: https://www.acuamed.es/es
