Las graves y persistentes sequías, los patrones de población, la agricultura comercial y el cambio climático han provocado una crítica escasez de agua en muchas partes del mundo. Las consecuencias son nefastas, ya que las pérdidas de cosechas, los cortes de la red eléctrica y las migraciones masivas de “refugiados climáticos” causan desestabilización económica y política, así como graves daños a los ecosistemas y a las poblaciones humanas.
Por ello, la sed mundial de agua dulce está impulsando los avances en la depuración y desalinización, que incluyen la condensación térmica, la ósmosis inversa, el proceso químico y la evaporación.
El espectacular aumento de la desalinización
Un 20% de la población mundial obtiene el agua para uso humano, animal y de los cultivos a partir de la desalinización. La mayor parte del agua desalinizada procede del agua del mar, aunque una parte proviene de acuíferos salobres. Otras fuentes infrautilizadas pero potenciales de aguas salobres o subterráneas pueden ser las coproducidas con el petróleo, que actualmente se reinyectan simplemente en el subsuelo como “aguas residuales”. La capacidad técnica para desalinizar agua con altos niveles de sólidos disueltos totales (TDS) existe desde hace décadas, pero el coste de los métodos de desalinización más comunes (destilación térmica y ósmosis inversa) es elevado, y no ha habido alternativas viables hasta hace poco, cuando surgieron algunos avances tecnológicos al mismo tiempo que las condiciones hacían colapsar los ecosistemas debido a la escasez de agua.
Energía de la red hidroeléctrica
No se puede negar que el drama del agua y la energía de la red hidroeléctrica se ha visto agravado por las presas. Si bien se puede argumentar que las presas son eficaces para evitar inundaciones catastróficas para quienes construyeron granjas, casas e incluso ciudades en llanuras de inundación, hay que reconocer que cuando los cambios climáticos dan lugar a un ciclo de escasez o ausencia de lluvias, todos los sistemas que dependen de las precipitaciones o del deshielo fallan, lo que provoca fallos en cascada en los sistemas de suministro de electricidad, riego y agua potable. Sin la introducción de nuevas tecnologías, los sistemas humanos y agrícolas corren el riesgo de colapsar por completo.
La solución no es buscar embalses de superficie ni confiar en la lluvia o el deshielo, sino aprovechar las reservas de agua hasta ahora inutilizadas que, gracias a los avances tecnológicos, pueden transformarse en una fuente de agua viable.
Los principales procesos de desalinización son la destilación térmica, la ósmosis inversa y la evaporación mejorada.
Destilación térmica
Una de las primeras formas de desalinizar el agua era hervir el agua de mar, capturar el vapor y recoger el condensado. Los sólidos se precipitan, dejando la sal y otros minerales, algunos de los cuales pueden ser muy valiosos. El inconveniente es que su eliminación puede ser difícil.
Dónde/cuándo se utiliza: Se emplea mejor donde hay un fuego natural, o gases inflamables que producen fuego. Así, los lugares obvios son los volcanes y las llamaradas de gas natural. El inconveniente de la destilación es que requiere una gran cantidad de energía.
La destilación térmica tiene una serie de ventajas y desventajas. El agua resultante de la destilación es muy pura. El inconveniente es que el proceso consume mucha energía y es caro. Dicho esto, si hay una fuente de energía barata (gas quemado o geotérmica), la destilación puede ser una gran solución. De hecho, algunas explotaciones de Dakota del Norte y la cuenca del Pérmico ya han empezado a utilizar el gas que normalmente quemarían para destilar el agua producida.
Ósmosis inversa
La ósmosis inversa es el proceso más utilizado actualmente para purificar el agua. Se trata, en esencia, de una ultrafiltración por membrana, en la que el agua salina pasa a través de una membrana con una permeabilidad extremadamente baja que tiene la capacidad de separar los iones, las moléculas no deseadas y las partículas más grandes del agua de origen.
La ósmosis inversa se utiliza ampliamente en todo el mundo. Es el método principal para separar los sólidos disueltos del agua en zonas costeras áridas como Oriente Medio (Arabia Saudí, Dubai, Emiratos Árabes Unidos, Israel), California (San Diego), donde se utiliza agua de mar. También se utiliza para purificar el agua de acuíferos salobres en lugares del interior. Un ejemplo es el de El Paso, que actualmente es el mayor depurador de agua salobre del mundo.
La planta desalinizadora Kay Bailey Hutchison puede proporcionar hasta 27,5 millones de galones de agua dulce al día y sirve como un importante centro de investigación para investigar la desalinización, la ósmosis inversa, el rendimiento del agua salobre, etc.
El Paso, mayor depurador de agua salobre del mundo
El Paso tiene la suerte de contar con vastas reservas de agua salobre que eran inutilizables antes del desarrollo de procesos eficientes de ósmosis inversa, que implican dieciséis pozos de producción y dieciséis pozos de mezcla del acuífero de la formación Hueco Bolson. El agua es pretratada y pasa por coladores de arena, filtros de mayor calibre e incorpora un programa químico anticalcáreo.
La ósmosis inversa ha hecho posible la vida en zonas donde el agua escasea. Sin embargo, tiene un precio, y la ósmosis inversa requiere una gran cantidad de energía, así como el uso de costosas membranas, que deben eliminarse adecuadamente y no pueden reciclarse o reutilizarse fácilmente. Además, como en el caso de todos los métodos, hay que ser muy disciplinado con un programa químico anticorrosión y anticalcáreo, o correr el riesgo de perder el equipo por el óxido y la cal.
El Servicio Geológico de los Estados Unidos ha publicado dos importantes estudios sobre los recursos de agua salobre en los Estados Unidos, siendo el más reciente el Censo Nacional de Aguas Subterráneas y la Evaluación de Aguas Subterráneas Salobres en 2021. Los estudios ayudan a elaborar una hoja de ruta para la futura desalinización de aguas subterráneas salobres y una solución para algunas de las carencias de agua en las zonas afectadas por la escasez de agua y la disminución de las reservas de agua.
Evaporación
Quizá la tecnología de desalinización con más futuro sea la de la evaporación. La evaporación se ha utilizado desde la antigüedad, pero puede ser un proceso lento cuando no hay tecnologías que lo faciliten o permitan.
En el pasado, el agua se purifica al evaporarse dentro de un recipiente donde se captura el condensado y luego se canaliza en tubos de flujo que los llevan a un gran tanque de retención o receptáculo. Los nuevos diseños y tecnologías han mejorado mucho la capacidad de generar calor adicional. Mediante espejos parabólicos, y los paneles solares pueden utilizarse para generar energía para las bombas y otras partes del proceso.
El nuevo enfoque de la evaporación, de gran eficacia, ha sido desarrollado por Solar Water y otros. Y se está aplicando ahora en la nueva superciudad de Arabia Saudí, NEOM. Los promotores prevén que se generen hasta 500.000 pies cúbicos de agua purificada al día. Esto a partir de las unidades de evaporación que comienzan en la costa y se construyen tierra adentro. Lo que crea un estrecho cinturón verde que se extiende desde el mar hasta 100 km tierra adentro.
Uso de tecnologías de evaporación
El uso de tecnologías de evaporación para la desalinización tiene muchas ventajas. La más convincente es que se trata de un proceso de bajo consumo energético. Además, no requiere las cantidades masivas de costosas (y no biodegradables) membranas de ultrafiltración utilizadas en la ósmosis inversa. El coste de los productos químicos para evitar la corrosión y las incrustaciones es similar al de la destilación térmica y la ósmosis inversa.
Las unidades de desalinización por evaporación pueden ser de diferentes tamaños. Y es posible experimentar con espejos parabólicos y otros intensificadores de calor para acelerar el proceso de evaporación. Sin embargo, se requieren conocimientos y habilidades de expertos para instalar y operar correctamente. Esto puede ser un obstáculo en zonas remotas o de bajos ingresos.
CONCLUSIÓN
Los avances tecnológicos y la investigación y pruebas en curso de diferentes métodos de desalinización ofrecen una esperanza real para las comunidades. Las cuales actualmente sufren la sequía o la falta de acceso al agua potable. Aunque no todas las soluciones son apropiadas para todas las zonas con escasez de agua, puede haber una buena opción para casi todas las zonas que actualmente sufren escasez de agua. Aunque ninguna de las soluciones está exenta de costes. Todas requieren un tratamiento químico para mantener el funcionamiento y también una estrategia para eliminar los productos de desecho. Y estas ofrecen opciones cuando las reservas de agua subterránea potable se están agotando y el cambio climático está provocando sequías.
Por: Susan Nash, Ph.D. Director of Innovation, Science & Technology, AAPG
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