Desalinización: pasado, presente y futuro

En respuesta a la creciente escasez de agua, en los últimos 30 años la desalinización se ha convertido en una alternativa viable de suministro de agua. Nos permite aprovechar recursos hídricos no tradicionales con un gran potencial para proporcionar un suministro de agua sostenible a prueba de sequías. La desalinización proporciona solo alrededor del 1 por ciento del agua potable del mundo, pero este porcentaje crece año tras año. Una inversión esperada de US$10 mil millones en los próximos cinco años agregaría 5,7 millones de metros cúbicos por día de nueva capacidad de producción. Se espera que esta capacidad se duplique para 2030.

El agua desalada se produce utilizando agua salobre (agua con un contenido de sal inferior a 10 000 mg/l) o agua de mar cuya salinidad oscila entre 30 000 y 44 000 mg/l. Si bien la desalinización de agua salobre ofrece oportunidades para producir agua a un costo más bajo, es poco probable que sea una fuente principal de suministro de agua alternativo en el futuro. El volumen total de agua salobre en todo el mundo es limitado (menos del 1% del agua del mundo) y, en la mayoría de las regiones áridas del mundo, se utiliza casi por completo.

Los océanos del mundo contienen más del 97,2 % de los recursos hídricos del planeta. La alta salinidad del agua del océano y los costos significativos asociados con la desalinización del agua de mar significan que la mayor parte del suministro de agua del mundo proviene tradicionalmente de fuentes de agua dulce: acuíferos subterráneos, ríos y lagos. Sin embargo, los patrones climáticos cambiantes, combinados con las presiones del crecimiento de la población y la disponibilidad limitada de suministros de agua dulce nuevos y económicos, están cambiando la atención de la industria del agua: el mundo busca agua dulce en el océano.

El océano tiene dos características únicas como fuente de agua: es resistente a la sequía y es prácticamente ilimitado. Más del 50 por ciento de la población mundial vive en centros urbanos que bordean el océano. En muchas partes áridas del mundo, como el Medio Oriente, Australia, el norte de África y el sur de California, la concentración de población a lo largo de la costa supera el 75 por ciento. La desalinización de agua de mar proporciona una solución lógica para la gestión sostenible a largo plazo de la creciente demanda de agua.

A finales de 2015 había aproximadamente 18.000 plantas desaladoras en todo el mundo, con una capacidad de producción total instalada de 86,55 millones de m3/día o 22,870 millones de galones por día (MGD). Alrededor del 44% de esta capacidad (37,32 millones de m3/día o 9,860 MGD) se encuentra en el Medio Oriente y África del Norte. Si bien se proyecta que la desalinización en esa región crezca continuamente a una tasa del 7 al 9 por ciento por año, se espera que los «puntos calientes» para el desarrollo acelerado de la desalinización durante la próxima década sean Asia, EE. UU. y América Latina.

Tendencias en tecnología de desalinización

Dos tecnologías básicas han sido ampliamente utilizadas para separar las sales del agua del océano: la evaporación térmica y la separación por membrana. En los últimos 10 años, la desalinización con membranas semipermeables de ósmosis inversa de agua de mar (SWRO) (Figura 1) ha llegado a dominar los mercados de desalinización fuera de Oriente Medio. Si bien la tecnología de membrana ha ganado una tracción significativa en el Medio Oriente, el acceso a combustible de menor costo y el uso tradicional de instalaciones que generan energía y agua en conjunto, ha hecho que la evaporación térmica sea la tecnología dominante en la región.

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Figura 1: membranas de ósmosis inversa: el «caballo de batalla» de las plantas desalinizadoras actuales

Los desarrollos en la tecnología de desalinización SWRO durante las últimas dos décadas, combinados con una transición a plantas de gran capacidad, ubicación conjunta con la generación de plantas de energía y una mayor competencia del método de entrega de proyectos Build-Own-Operate-Transfer (BOOT), han dado como resultado una drástica disminución del costo del agua desalinizada.

Uno de los factores clave que contribuyeron a la disminución del costo de la desalinización de agua de mar es el avance de la tecnología de membrana SWRO. Los elementos de membrana de alta productividad están diseñados con características para producir más agua dulce por elemento de membrana: un área de superficie más alta y un empaque de membrana más denso. El aumento del área de superficie activa de la membrana permite ganancias de productividad significativas utilizando el mismo elemento de membrana de diámetro.

Cortando los costos

La energía es uno de los mayores costos asociados con la desalinización de agua de mar. La Figura 2 muestra un desglose típico de los costos de desalinización de agua de mar.

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Figura 2 – Desglose de costos de desalinización
Los avances en tecnología y equipos han resultado en una reducción del 80 por ciento de la energía utilizada para la producción de agua en los últimos 20 años. Hoy en día, la energía necesaria para producir agua dulce a partir de agua de mar para un hogar por año (~2000 kW/año) es menor que la que utiliza el refrigerador del hogar.

Avances tecnológicos futuros

Los avances en la tecnología de desalinización tienen una dinámica más cercana a la de la tecnología informática y, al igual que las computadoras, las membranas SWRO de hoy en día son muchas veces más pequeñas, productivas y económicas que los primeros prototipos funcionales. Las tecnologías convencionales, como la sedimentación y la filtración, han experimentado modestos avances desde su uso inicial para el tratamiento del agua hace varios siglos; pero cada pocos años se lanzan membranas de desalinización nuevas y más eficientes, membranas térmicas innovadoras o tecnologías de desalinización híbrida y mejoras en los equipos.

No se espera que ningún avance tecnológico importante reduzca drásticamente el costo de la desalinización del agua de mar en los próximos años. Pero se espera que la reducción constante de los costos de producción, junto con el aumento de los costos de tratamiento del agua impulsados ​​por requisitos normativos más estrictos, acelere la tendencia actual de una mayor dependencia del océano como fuente de agua. Esto establecerá aún más la desalinización del agua del océano como una alternativa confiable a prueba de sequías para muchas comunidades costeras en todo el mundo.

Se espera que los avances tecnológicos reduzcan el costo del agua desalinizada en un 20 % en los próximos cinco años y hasta en un 60 % en los próximos 20 años (consulte la Tabla 1), lo que la convierte en un competidor viable y rentable para la producción de agua potable. .

Tabla 1 – Pronóstico de Costos de Desalinización para Proyectos de Tamaño Mediano y Grande

Parámetro para las mejores plantas desalinizadoras de su clase Año 2016 Dentro de 5 años Dentro de 20 años

Costo del agua

(US$/m3)

0,8 – 1,2

0.6 – 1.0

0,3 – 0,5

Costo de construcción

(USD/MLD)

1.2 – 2.2

1.0 – 1.8

0.5 – 0.9

Uso de energía eléctrica (kWh/m3)

3.5 – 4.0

2.8 – 3.2

2.1 – 2.4

Productividad de la membrana (m3/membrana)

28-47

35-55

95-120


La IDA copatrocina un Pabellón de Desalinización en el Congreso y Exposición Mundial del Agua (del 9 al 13 de octubre, Brisbane, Australia), que muestra las innovaciones y tecnologías que serán el futuro de la desalinización.

los Conferencia internacional de la AIF sobre reutilización y reciclaje del agua: convertir la visión en realidad tiene lugar en Niza, Francia, del 25 al 27 de septiembre de 2016

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