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¿Llegaremos a procesar masivamente el agua de mar para consumo humano?.

 

 

Con la población del mundo consumiendo agua en cantidades récord y con la escasez de agua causando una serie de problemas geopolíticos y humanitarios, resulta cada vez más necesario aprovechar la tecnología para ayudar a satisfacer la demanda.Una solución cada vez más adoptada para afrontar la escasez de agua dulce es el tratamiento del agua salina por medio de un proceso conocido como desalación o desalinización. Muchas áreas del mundo están recurriendo a la desalinización para evitar la escasez de agua dulce. El proceso puede ser utilizado para tratar agua salada proveniente del océano, y también para tratar el agua subterránea que tiene concentraciones de sal que la hacen inadecuada para el consumo humano.
 
La Agencia Geológica de Estados Unidos define al agua salina por las siguientes concentraciones de sal, expresadas en partes por millón:
 
-Agua dulce – menos de 1.000 ppm
-Agua ligeramente salina – desde 1.000 ppm a 3.000 ppm
-Agua moderadamente salina – desde 3.000 ppm a 10.000 ppm
-Agua altamente salina – desde 10.000 ppm a 35.000 ppm
-Agua del océano – contiene aproximadamente 35.000 ppm de sal.
 
Desalinización Alrededor del Mundo
 
A partir del año 2002, aproximadamente 12.500 plantas de desalinización en 120 países comenzaron a producir 14 millones de metros cúbicos de agua dulce por día, según lo informado por la Agencia Geológica de Estados Unidos. Esto es menos del 1% del consumo total de agua en el mundo. Entre los países que dependen fuertemente del agua desalinizada se encuentran Arabia Saudita, Kuwait, los Emiratos Árabes Unidos, Qatar, Bahrein, Libia, y Argelia. Por el contrario, Estados Unidos es uno de los mayores usuarios de agua desalinizada entre los países industrializados. Las instalaciones se encuentran predominantemente en California y en ciertas áreas de Florida.
 
Según un estudio de mercado realizado en el año 2010 por Pike Research, la inversión mundial en desalinización se duplicará de 8,3 billones en 2010 a 16,6 billones en el año 2016, lo que representa un gasto acumulado de $87,8 billones de dólares durante ese período. La empresa pronostica que el Medio Oriente y el Norte de África seguirán siendo el centro mundial de construcción de plantas de desalinización, con Arabia Saudita, los Emiratos Árabes Unidos, Estados Unidos, China e Israel como líderes en el mercado mundial de las tecnologías de desalinización. El estudio también señala que la capacidad de desalinización en todo el mundo llegará a 126 millones de metros cúbicos por día hacia el año 2016, desde los 76 millones del año 2010.
 
Métodos de Desalinización
 
La purificación del agua salada se ha realizado durante muchos años. La mayoría de los sistemas copia el proceso que realiza la naturaleza respecto a la lluvia. Una de las formas más antiguas de lograr la desalinización del agua consiste en realizar una evaporación controlada por el hombre o destilación por vapor para eliminar la sal del agua. El proceso de destilación también separa otros contaminantes del agua potable.
 
PCA, un productor de celdas de electrodiálisis y membranas para desalinización, describe un amplio rango de métodos de desalinización. Otros tipos de destilación incluyen la evaporación flash de múltiples etapas, que en los años 60 era considerada la tecnología de desalinización a gran escala más factible; la destilación de múltiple efecto; y la compresión del vapor. Entre los métodos que no utilizan destilación se encuentran el intercambio iónico y los procesos de membranas como la ósmosis inversa, que utiliza membranas para filtrar la sal.
 
Una preocupación asociada con la tecnología de ósmosis inversa es el biofouling o biocontaminación, que es la acumulación de microorganismos, plantas o algas sobre las superficies mojadas. Graeme K. Pearce, director de Membrane Consultancy Associates, una firma consultora independiente, le dijo a WaterWorld que el biofouling “aumenta generalmente el uso de energía y la frecuencia de la limpieza química, lo que resulta en una mayor huella de carbono y crea un lodo residual que debe ser dispuesto”. Y también está impulsando la realización de más investigaciones con relación al uso de nuevos materiales, afirma Pearce.
 
Nuevas Tecnologías
 
Las nuevas tecnologías están haciendo que la desalinización de agua de mar sea cada vez más accesible y fácilmente disponible. Por ejemplo, los sistemas personalizados de desalinización de agua de mar de RWL Water que cuentan con sistemas de recuperación de energía usando intercambiadores de presión o bombas de turbina, reducen los requerimientos de energía en aproximadamente un 40 por ciento.
 
Los métodos de desalinización convencionales generalmente dependen en gran medida de instalaciones fijas que tienen un gran consumo de energía. Sin embargo, ciertas operaciones grandes pueden ser plantas de cogeneración, que aprovechen la energía sobrante de la generación de energía eléctrica para desalinizar agua.
 
Un equipo de investigación perteneciente al Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía de Estados Unidos está estudiando las membranas de grafeno como una tecnología de desalinización energéticamente eficiente. Las pruebas realizadas muestran que el agua de mar puede ser desalinizada mediante una membrana independiente hecha de grafeno, que es una forma de carbono de un átomo de espesor.
 
Desalinización en Contenedores
 
Mientras las grandes plantas de desalinización requieren una significativa inversión en dinero y espacio, los investigadores, incluyendo a los científicos del MIT, han estado trabajando en soluciones portátiles y de bajo costo que podrían suministrar agua potable en ocasión de desastres naturales o en sitios en donde la construcción de enormes plantas no sería factible. Estas  soluciones de desalinización instaladas dentro de contenedores además son prácticas para comunidades pequeñas y autocontenidas como lo son las bases militares, obras en construcción y centros turísticos.
 
Una solución que está ganando tracción en base a su tamaño reducido y asequibilidad es Nirobox de RWL Water. Este sistema del tipo plug-and-play puede ponerse en funcionamiento rápidamente, permitiendo a los usuarios comenzar a producir agua potable en menos de dos meses luego de identificada la necesidad. Y, debido a que la solución está contenida dentro de un contenedor, su instalación es sencilla dado que requiere mínimos trabajos constructivos. La naturaleza modular de Nirobox implica que puede ser ampliado fácilmente según sea necesario.
 
Nirobox utiliza probadas y existentes tecnologías de desalinización en un proceso de tres etapas – filtración de discos, ultrafiltración y ósmosis inversa con un dispositivo de recuperación de energía – reduciendo el consumo de energía en aproximadamente un 30 por ciento. Los componentes del sistema se instalan en un contenedor nuevo de 40 pies cúbicos de capacidad. Resulta posible utilizar equipamiento adicional para los procesos de postratamiento que permiten que además de que el agua sea potable sea también apta para su uso en procesos industriales.
 
Un solo Nirobox puede producir hasta 264.000 galones por día (1.000 metros cúbicos) de agua dulce a partir del agua de mar (los modelos para la desalinización de agua salobre están actualmente en desarrollo). Si se utilizan cinco unidades en paralelo, un usuario puede producir hasta 1,3 millones de galones de agua dulce por día.
 
Desalinización de Agua Salobre
 
La necesidad de desalinización se encuentra en todo el mundo, incluido Estados Unidos. Cada vez más funcionarios estatales, incluidos los de Texas, están abogando por su uso para satisfacer las crecientes demandas de agua. La demanda de agua crecerá a 18,4 millones de acres pies hacia 2020. Para el año 2070, se proyecta que dicha demanda estará cercana a los 21,6 millones de acres pies.
 
De las aproximadamente 100 instalaciones de desalinización que hay actualmente en operación en Texas — que producen aproximadamente 138 millones de galones de agua desalinizada por día, según información proporcionada por la Asociación de Desalinización de Texas – ninguna se está abasteciendo con agua proveniente del Golfo de México. En cambio, están utilizando una porción de aproximadamente 2,7 billones de acres pies de agua subterránea salobre proveniente de los acuíferos.
 
La ósmosis inversa del agua salobre tiene sus problemas particulares. El agua salobre proviene de una gran variedad de fuentes, incluyendo el agua superficial y los pozos, muchos de los cuales contienen un amplio rango de contaminantes tales como arsénico y nitratos. Las tecnologías de ultrafiltración y filtración de media preparan a estas aguas para la ósmosis inversa.
 
Texas tiene actualmente dos plantas piloto de desalinización de agua de mar. Una es operada por la Comisión de Servicios Públicos de Brownsville, y la otra por el Distrito del Agua de Laguna Madre que presta servicios a las áreas costeras de South Padre Island y Port Isabel.
 
Desalinización y Política
 
La desalinización tiene importancia crítica para la estabilidad geopolítica del mundo. Tal como lo señala la Agencia Geológica de Estados Unidos:
 
Es muy probable que la cuestión del agua sea considerada, al igual que la de los recursos energéticos de tipo fósil, como uno de los factores determinantes de la estabilidad mundial. Muchas áreas áridas simplemente no disponen de recursos de agua dulce en la forma de agua superficial tal como ríos, lagos, etc. y tienen solo limitados recursos de agua subterránea que se están volviendo cada vez más salobres a medida que avanza la captación de agua de los acuíferos. […]
La disponibilidad en todo el mundo de las energías renovables y de tecnologías maduras en este campo permite considerar el acoplamiento de las desalinizadoras con procesos de producción de energía renovable con el fin de garantizar la producción de agua en un esquema sustentable y ambientalmente amigable para las regiones afectadas.