Hace unos meses, el Banco Mundial publicó un interesantísimo documento sobre el papel que juega la desalinización como solución paliativa de los problemas de escasez del futuro del agua. Dejamos aquí la referencia para que pueda ser consultado y leído por todos los que lo consideren interesante: World Bank. 2019. “The Role of Desalination in an Increasingly Water-Scarce World.” World Bank, Washington, DC..
Y extractamos de él lo que nos parece interesante para el futuro del agua del que escribimos con fruición, para incentivar su lectura completa. Y para que los que no se animen a leer sus casi 100 páginas, tengan una idea de por dónde se mueve la solución desalinización en nuestros días.
De los 195 países que hay en el globo, en 150 se usa agua desalinizada para garantizar un abastecimiento parcial o completo de las necesidades hídricas de la población, la industria y el regadío. Gracias a ello, más de 300 millones de personas, “beben” agua de mar desalinizada.
Este logro, ha sido posible en solo 60 años. Si bien hace más tiempo que se deslizaba agua en los buques de vapor mediante destiladores acoplados a la máquina, la desalinización echó raíces en tierra firme en la década de los 60 del siglo pasado. Y su impulsora fue la modalidad de la ósmosis inversa.
Pero ha sido en la última década cuando la revolución se ha desencadenado en estos ámbitos. Los costes energéticos se han reducido bastante y la ósmosis inversa ha dejado de ser la última novedad, adelantada por la energía solar.
La desalinización separa la sal del agua. El agua subterránea tiene menos sal que la marina. En este caso, se desalobra cuando su contenido es menor de 10.000 ppm. La del mar, se desaliniza, pues contiene entre 30.000 y 50.000 ppm de sal. En el primer caso, las perspectivas de futuro son escasas, porque las aguas subterráneas salobres tienen un volumen limitado y en casi todos los acuíferos situados en las zonas áridas más necesitadas, ya se usan en su práctica totalidad.
Pero el mar, que contiene el 97% de agua de la tierra, es otra cosa. Ahí si hay infinitud. Sobra recurso. Pero al principio (años 60 del siglo XX), convertir agua de mar en agua potable era cosa de ricos sin otra opción. Y lo hicieron los miembros del Consejo de Cooperación del Golfo. Porque con petróleo en casa, la energía es muy barata y lo demás, viene solo. Como les salió bien la jugada, empezaron a imitarles. Así se amplió el mercado y los costes bajaron hasta llegar a ser hoy, 60 años más tarde, una opción viable para casi todos.
Casi 20.000 plantas funcionando en el mundo avalan a la desalinización como solución de futuro. No en vano se desalinizan casi 90 hm³ diarios de agua de mar. Y de Oriente Medio, las plantas se fueron desplazando a países turísticos como España, a EEUU, China e Iberoamérica.
Con esta experiencia, ya hay quien ha optado por apostar fuerte por la desalinización. En principio solo lo han hecho los que son ricos y no tiene más remedio. El caso más paradigmático es el de Singapur, ya tratado aquí con alguna extensión.
En un principio, esta manera de obtener agua del mar solo fue adecuada para este tipo de usuarios: los que exigen calidad, garantía y pueden pagarlo. El siguiente paso fue el de destinar las aguas desalinizadas a grandes ciudades costeras cuyos habitantes están dispuestos a pagar por tener agua garantizada, de calidad e independiente del clima. El tercer paso, fue destinarla a la gran industria fabril y turística. Y hoy en día, su demanda va creciendo según mejora el nivel de vida, aumenta la demografía y se expanden las ciudades.
Aunque la materia prima es “infinita”, como ya hemos indicado, hay una limitación geográfica. La cercanía al mar. Porque en el fondo se trata de bombear y filtrar. Y para eso hay que consumir energía. Tata más cuanto más elevado sea el destino final y más garantías cualitativas y cuantitativas se exijan. Así pues, las limitaciones son la cercanía al mar del usuario, y la altura a la que resida
Una tercera parte de la población mundial no se ve afectada por estas limitaciones, porque residen en ciudades costeras. Y en ellos se basa el trabajo por expandir la desalinización en su vertiente de abastecimiento doméstico. A los habitantes actuales y futuros de las costas de Oriente Medio, Australia, África del Norte y el sur de California. Porque en esas zonas el 75% de la población vive en la costa
Habrá que afinar y reducir los costos para que la desalinización sea una apuesta con futuro. Y aguzar el ingenio. Hasta ahora, se desaliniza fundamentalmente de dos maneras distintas y distintas: o con calor, o filtrando con membrana. ¿Por qué no combinarlos y, como ya ocurre en la automoción, construir plantas híbridas?
La desalinización térmica se basa en la ebullición, evaporación y condensación del agua del mar, que pasa por una serie de cámaras con presiones cada vez más bajas. Se hace de dos maneras: vía destilación de efectos múltiples (MED), o vía destilación instantánea (MSF),
Las membranas, invierten y adaptan el proceso natural de la ósmosis. Al ser una filtración, la posibilidad de obturación es un hándicap que la térmica no tiene. Pero sí tiene en cambio el inconveniente de necesitar grandes volúmenes de agua de mar, con bajísima eficiencia, ya que solo entre el 10 y el 20% del agua captada se convierte en dulce. Sin embargo, la ósmosis desaliniza entre el 30 y el 50%
Por su parte, las plantas de desalinización híbridas incorporan una combinación de ambas técnicas. Calor y membranas. Pero la investigación para mejorar las técnicas de ambas modalidades no para de dar sorpresas que se traducen en mejoras. El avance más importante viene de parte de las membranas. Por ello, las plantas desalinizadoras osmóticas se han comido literalmente a las térmicas y ya son las dos terceras partes de las existentes.
Así las cosas, las plantas híbridas han comenzado a proliferar y ya representan el 6% de desalinizadoras del mundo. Pero la opción calor sigue mandando en Oriente Medio, donde aún cubre la mitad del mercado de la desalinización. Pero los cambios en las opciones de desalinización, dependen, lógicamente del coste del proceso.
Y aunque en ambos sistemas se ha venido reduciendo, la carrera la ha ganado la ósmosis inversa, que hoy está en el mejor de los casos, en solo 0,64 US dólar/ m³. Sin embargo, la destilación de efectos múltiples está ganando puntos en la carrera del futuro, habiendo llegado a 1.12 US dólar/ m³, mientras que la otra opción de calor, la destilación instantánea, se queda 1,44 US dólar/ m³.
A la vista de estos costes, en plantas pequeñas se usa MED, que es más eficiente, menos costosa. Aunque no está descartada definitivamente MSF, porque es más antigua y da más confianza hasta ahora si nos basamos en la experiencia que la juventud de MED no permite tener.
Comparar con membranas no es sencillo. Y es que hay demasiadas variables para definir un coste concreto en cada caso. Son más baratas de media, aunque hay casos en los que llegan a costar US $ 2,86 US dólar/ m³. En general están muy bien situadas en la franja mediterránea.
Para salir de dudas, lo mejor es consultar el patrón de economías de escala que aporta en su informe el Banco Mundial. De él se deduce que la capacidad de tratamiento de óptimo de las plantas osmóticas está entre 0,1 y 0,2 hm³. Estas plantas consiguen desalinizar a un coste inferior a 0,80 US dólar/ m³, dándose casos de bajar hasta medio dólar. Plantas más pequeñas que captan agua de mar en zonas de mucha salinidad y/o aguas más cálidas, dan costes lógicamente superiores.
Tras esta comparación entre los dos sistemas estrella de la desalinización, veamos los costes del sistema híbrido. Partamos de la base de que, en estas plantas, dos tercios del volumen de agua desalinizada se producen por desalinización térmica y un tercio por ósmosis. Una planta híbrida genera agua dulce desde el calor por algo más de un dólar el metro cúbico, mientras que desde la ósmosis el coste es algo más bajo y se acerca al dólar por metro cúbico.
La rentabilidad de una planta híbrida depende fundamentalmente de que la energía necesaria para su funcionamiento tenga un coste moderado. Sin embargo, su principal ventaja la mayor flexibilidad en la operación. Porque se pueden desconectar las membranas cuando se disponga de electricidad en abundancia. Ya sea por reutilización o por bajo coste coyuntural.
Es sabido que uno de los mayores inconvenientes de la desalinización es el impacto ambiental de la captación (afección al litoral y playas). O del consumo energético (huella de carbono). O, sobre todo de la devolución de salmueras al medio marino (hábitat). Todo puede ser mitigado con creatividad e innovaciones tecnológicas. Pero eso también tiene un coste, que será más elevado cuanto más dura sea la legislación ambiental del país. Y eso es lo que ocurre en las plantas de Europa y América del Norte.
Además, la eliminación de la salmuera de forma inocua para el medio marino, puede suponer hasta un 3% de incremento en el coste total de producción en una planta de membranas. Y mucho más, en las térmicas. Porque estas producen más salmuera, más caliente y menos densa. Por su parte la ósmosis produce salmuera más densa y costosa de tratar, pero su volumen es menor que el que producen las plantas térmicas
Por último, cabe hacer mención al consumo energético. Porque representa casi las tres cuartas partes del coste total en plantas térmicas y casi la mitad en las osmóticas. Las primeras se nutren de energía térmica y las segundas de electricidad. Pero éstas consumen siempre menos que las térmicas, aunque necesitan mucha más electricidad. Desde hace poco, las energías renovables han entrado en escena. Y los costes energéticos de la desalinización se reducen sin parar. Por eso, ofrecen nuevas oportunidades para opciones más limpias y sostenibles. Esta es la mejor noticia para un futuro del agua más desalinizador
Resumiendo, para finalizar, comprobamos que las desalinizadoras de membranas, como era de esperar, tienen una tecnología más desarrollada y competitiva que las térmicas. Sus costes operativos se reducen en función de la menor salinidad de la zona de captación. Y, por supuesto si se usan para desalobrar aguas subterráneas o superficiales salobres. Son más eficientes, al llegar a desalinizar casi al 50% del volumen captado. Y al ser más compactas, ocupan menos espacio. Además, sus costes de bombeo son menores.
También funcionan a menor temperatura y consumen menos aditivos químicos. Su adaptación na las necesidades coyunturales es también mucho mayor que la de las térmicas. Éstas son más afectadas por la corrosión en sus componentes. Porque necesitan titanio, metal de altísimo coste, para los intercambiadores de calor.
Por su parte, las térmicas tiene la ventaja de que su coste de producción es independiente de la calidad del agua captada. Por eso son las preferidas en zonas de alta salinidad, como Arabia o el Mar Rojo. Otra ventaja es que consumen energía térmica, no eléctrica.
Por su parte, las híbridas serán la mejor elección cuando la calidad del agua de origen es deficiente y existen opciones de energía barata. Y, sobre todo, en aguas de alta salinidad, con posibilidad de extraerles el hidrógeno como biocombustible. Porque hoy en día, ya es posible separar el hidrógeno del oxígeno con electrólisis del agua salada.
Además, son muy competitivos cuando hay grandes variaciones diurnas o estacionales en la demanda de energía. Y también cuando se puede elegir desalinizar en el momento del día en el que la energía es de bajo coste.
Pues bien, para elegir el mejor método, solo hay que seguir la regla de los “cinco pasos”:
- Evaluar la oferta y la demanda a largo plazo en la región o a escala de la cuenca
- Reducir la escala a nivel local: usos industriales o uso humano
- Evaluar si existen condiciones físicas, económicas e institucionales para hacer que la desalinización sea una opción imbatible
- Factibilidad y detección de riesgos para las opciones de desalinización
- Tomar la decisión
Que desalinicen ustedes bien
Lorenzo Correa
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