miniatura|Planta desalinizadora Shevchenko BN350 en la costa del mar Caspio.
La desalinización es un proceso mediante el cual se elimina la sal del agua de mar o salobre. Las plantas desalinizadoras, también conocidas como desaladoras (ver nota terminológica) o IDAM y EDAM (Instalación/Estación Desaladora de Agua Marina), son instalaciones industriales destinadas a la desalinización, generalmente del de mar o de lagos salados, para obtener agua potable. El agua de mar tiene sales minerales disueltas. Debido a la presencia de estas sales, el agua del mar es salobre y no es potable para el ser humano y su ingestión en grandes cantidades puede llegar a provocar la muerte. El 97,5 % del agua que existe en nuestro planeta es salada y solo una cantidad inferior al 1 % es apta para el consumo humano. Conseguir la potabilización del agua del mar es una de las posibles soluciones a la escasez de agua potable. Mediante la desalinización del agua del mar se obtiene agua dulce apta para el abastecimiento y el regadío. Las plantas desalinizadoras de agua de mar han producido agua potable desde hace muchos años, pero el proceso era muy costoso y hasta hace relativamente poco solo se han utilizado en condiciones extremas. Actualmente existe una producción de más de 99 millones de metros cúbicos diarios de agua desalinizada en todo el mundo, lo que supone el abastecimiento de más de 100 millones de personas.
Se espera que la demanda mundial de agua aumente en los próximos años, esta estará influenciada por el crecimiento de la población y el aumento de la producción industrial. Por esta razón, en el último informe de 2015 en el WWAP se menciona que el mundo enfrentará un 40 % del déficit mundial de agua en 2030 si se toma alguna acción social. La investigación de técnicas como las tecnologías de desalinización son soluciones clave para hacer frente a este problema.
A la vez las plantas desalinizadoras también presentan inconvenientes. En el proceso de extracción de la sal se producen residuos salinos y sustancias contaminantes que pueden perjudicar a la flora y la fauna. Además, suponen un gasto elevado de consumo eléctrico. Con el fin de evitarlo, actualmente se están realizando estudios para construir plantas desalinizadoras más competitivas, menos contaminantes y que utilicen fuentes de energía renovables.
Nota terminológica El DRAE define la desalinización cómo un término más preciso que desalación, puesto que desalación se define más genéricamente, como el proceso de quitar la sal a cualquier producto, no solo al agua salada.Ver las definiciones del DRAE para desalar y desalinizar Sin embargo, desalación parece ser bastante común en España. Desalación —y no desalinización— forma parte del nombre Asociación Española de Desalación y Reutilización. El término también ha sido usado en la Universidad Nacional Autónoma de México. Desalinización además de ser un término más preciso, es utilizado ampliamente en América del Sur y entre la comunidad técnica de habla hispana a nivel global. Métodos Se pueden utilizar los siguientes métodos:ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD MEJORAMIENTO SISTEMA DE RIEGO EN RÍO SAN PEDRO, SAN PEDRO DE ATACAMA, REGIÓN DE ANTOFAGASTA INFORME FINAL VOLUMEN I: INGENIERÍA SANTIAGO, FEBRERO DE 2014 Procesos termales Destilación multietapa (MSF) Destilación multiefecto (MED) Compresión mecánica de vapor (MVC) Destilación solar Tecnologías de membranas Electrodiálisis (ED) Micro, nano y ultra filtración Osmosis inversa (RO) Procesos termales Destilación multietapa (MSF) Este método evapora agua de mar por aplicación de una fuente de calor para luego condensarla. Repite la operación varias veces agregando en algunos casos elementos al proceso que ayuden a captar alguna substancia presente en el agua impura que se desee extraer. La fuente de calor se aplica en cada una de las fases.
Destilación multiefecto (MED) Este método se asemeja al anterior, pero la fuente primaria de calor se aplica solo a la primera etapa. Para la siguiente etapa se utiliza el calor del vapor generado en la etapa anterior.
Compresión mecánica de vapor (MVR) Es un proceso de recuperación de energía donde la energía se agrega al vapor de baja presión (generalmente vapor de agua) al comprimirlo. El resultado es un menor volumen de vapor a una temperatura y presión más altas, que se pueden utilizar para realizar un trabajo útil. Típicamente, el vapor comprimido puede usarse para calentar las aguas madres para producir el vapor a baja presión.
Destilación solar Este método utiliza un espacio cerrado y expuesto a la luz solar en cuyo interior el agua se evapora y luego condensa al contacto con la superficie más fría que la separa del exterior. Las gotas son llevadas por un declive hasta reunirlas en un margen del espacio. Su producción es de 1-4 L/día/m².
Desalinización con reactores nucleares
Los reactores nucleares también pueden emplearse en procesos de desalinización, ya sea en configuraciones duales que producen electricidad y calor de proceso, o dedicados únicamente a suministrar energía térmica. Esta tecnología se considera una opción baja en carbono para la producción de agua dulce en regiones con limitaciones hídricas.
Tecnologías de membranas Electrodiálisis (ED) La electrodiálisis fue propuesta por primera vez en 1890 por Maigrot y Sabates, quienes construyeron el primer dispositivo para la desalinización de jarabede azúcar. Dicho dispositivo usaba carbón como electrodo y papel de permanganato como membrana.
El proceso de electrodiálisis utilizado para la desalinización consiste en hacer pasar agua salada a través de membranas cargadas que atrapan los iones disueltos en el agua salada con el objetivo de extraer y producir agua dulce.
En resumen, cuando se aplica una corriente eléctrica continua, las membranas dejan pasar selectivamente sólo a los iones sodio (Na+) o a los iones de cloruro (Cl-). Esto hace que los iones se muevan y se concentren más a medida que se retienen en dichas membranas, obteniendo así agua dulce. La eficiencia de este proceso depende de varios factores, como la intensidad de la corriente y la permeabilidad de las membranas utilizadas. Por otro lado, el costo del proceso depende de la concentración de sal en el agua, ya que cuantos más iones sea necesario eliminar y según sean sus propiedades electroquímicas, se requiere más energía eléctrica.
En 1954 se construyó la primera planta desalinizadora por electrodiálisis para la empresa Aramco (Arabia Saudí). A partir de este año, se construyeron muchas otras plantas desaladoras que funcionan a partir de esta tecnología.
Micro, nano y ultra filtración Desalinización por ósmosis inversa (oi) miniatura|Componentes del diseño de una planta de desalinización por ósmosis inversa. La Ósmosis inversa (OI) es un proceso en el que se obtiene agua dulce del agua salada. La ósmosis natural es un fenómeno que consiste en que, si hay una membrana semipermeable separando dos soluciones con el mismo disolvente, el disolvente pasa a través de ella, pero no las sales disueltas, desde el lado donde la concentración de sales es más baja hacia la más alta, hasta que a ambos lados de la membrana las soluciones tienen la misma concentración. Este proceso se realiza sin aporte de energía exterior, y se genera mediante la que se llama presión osmótica.
La ósmosis inversa consiste en hacer pasar por la membrana semipermeable el disolvente (en este caso agua) desde el lado donde está la solución más concentrada (el agua de mar, con sales disueltas), hacia el lado contrario, sin que pasen las sales. En este caso se requiere energía, en forma de presión, que será ligeramente superior a la presión osmótica que haría pasar el solvente de baja concentración hacia el lado de la alta concentración. La presión necesaria para conseguir la ósmosis inversa depende de la cantidad de sales disueltas y del grado de desalinización que se quiera obtener. Del empleo de energía en el proceso resulta un aumento de la entropía.
El mar es una fuente virtualmente ilimitada de agua salada. Una planta de ósmosis inversa necesita procesar un volumen de agua de mar de hasta tres veces mayor que la cantidad total de agua desalinizada que se obtendrá al final. Por eso el diseño de los pozos o sistema de captación debe considerar este factor para su capacidad.
Está en fase de investigación (TRL2) el uso de una lámina de grafeno con poros de 1,8 nm para sustituir las membranas en el proceso de ósmosis invertida para la desalinización del agua. Según las investigaciones actuales se obtendrían eficiencias mucho mayores que con las membranas actuales, y se tendrían requerimientos menores de energía. En el estado actual, el inconveniente es el costo de las membranas de grafeno, pero se espera que en el futuro estos costos podrán ser reducidos.Grafeno nanoporoso para desalación Consultado el 27/07/2014
La ósmosis inversa a gran escala alcanzó madurez industrial en países con escasez hídrica crónica. En Israel, la combinación de investigación en membranas, recuperadores de energía y operación continua permitió reducir el consumo específico y el coste del metro cúbico, de modo que el agua de mar desalinizada pasó a formar parte estable del abastecimiento urbano. Plantas como las de Ascalón y Sorek, impulsadas por IDE Technologies y la compañía nacional Mekorot, se citan con frecuencia como referencia técnica para proyectos posteriores en el Mediterráneo y California.
Proceso de producción Generalmente se emplea un gran depósito o balsa que se llena por gravedad al nivel del mar, previo un filtrado grosero. Se transporta el agua de la balsa mediante las bombas de alimentación al sistema de desalinización. A la entrada de las bombas de alimentación llega un suplemento de productos químicos mediante bombas dosificadoras. Así se prepara el agua para pasar cuatro tipos de filtros que retienen partículas mayores de cuatro micras. El paso principal de la producción de agua es la separación del H2O de la mezcla de sales y minerales presente en el agua del mar. Este paso se realiza en la etapa de ósmosis inversa consiguiendo que las sales no atraviesen las membranas de los módulos de OI. Previamente ha de conseguirse las partículas de diatomeas y microalgas no lleguen a las membranas y para eso existen tres pasos previos de filtración por arena antes del último paso de micro filtración usando cartuchos de fibra sintética. El éxito de filtración también depende de la apropiada introducción de coagulantes. De acuerdo con la calidad de filtración se genera el ciclo de cambio de las membranas entre 2 y 5 años. Los dispersantes químicos introducidos antes de la micro filtración previenen la precipitación de minerales dentro de las membranas.
Como todos los aspectos del proceso están automatizados, el trabajo de los operadores es la supervisión y el mantenimiento.
Regulación de alta presión y recuperación de energía La salmuera rechazada es un 55 % del agua bruta (aunque depende de la tecnología de desalinización empleada). Mientras que el 45 % del agua obtenida sale a presión atmosférica, debe asegurarse una contrapresión regulada en el flujo de rechazo. Este flujo de rechazo siempre contiene algo así como el 55 % (100 % - % ganada) de la energía de presión proporcionada por las bombas y es muy conveniente la recuperación de esta energía para obtener un rendimiento mayor. Una parte de la energía recuperada puede volver al mismo ciclo de desalinización y recuperación más de una vez.