La desalinización es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o del agua subterránea cargada de sal para que pueda usarse para beber, agricultura y fines industriales. Hay varias tecnologías de desalinización actualmente en uso, pero todas requieren grandes cantidades de energía para producir agua utilizable, lo que hace que el agua sea muy costosa de producir.
Métodos primarios de desalinización
Hay dos enfoques principales para la desalinización:ósmosis inversa (un método de filtración) y flash de varias etapas (un método de destilación).
Filtración por ósmosis inversa
Este método implica forzar el agua a través de una membrana con poros microscópicos que son lo suficientemente grandes como para permitir el paso de las moléculas de agua, pero que son demasiado pequeños para que pasen las partículas de sal. Hay varias etapas involucradas en el proceso.
- El pretratamiento utiliza varios métodos (sedimentación, coagulación, etc.) para eliminar los sólidos en suspensión, las bacterias y cualquier otra forma de contaminación que obstruya la membrana.
- Las bombas de alta presión (que van desde 150 psi para agua salobre con bajo contenido de sal hasta 1000 psi para agua de mar) fuerzan el agua a través de una membrana compuesta de polímeros compuestos y hacia un tubo colector central.
- El tratamiento posterior puede implicar ajustar el pH del agua y desinfectarla antes de verterla al suministro de agua municipal.
La ósmosis inversa es muy eficaz para eliminar la sal, casi en un 100 %, pero también elimina otros minerales saludables del agua. Una desventaja es que los pesticidas, herbicidas y otras sustancias químicas tóxicas pueden pasar fácilmente a través de la membrana, lo que requiere un proceso de tratamiento adicional para eliminarlos del agua.
Destilación flash de varias etapas
Calentar el agua salada hasta el punto en que se evapora en vapor deja atrás las partículas de sal, lo que da como resultado agua pura y potable cuando el vapor se enfría y se condensa de nuevo en forma líquida. La destilación instantánea multietapa es una tecnología utilizada para destilar eficientemente agua salada a gran escala. También es un proceso de varias etapas.
- El agua se calienta a muy alta presión y luego se libera en una cámara donde la presión se disipa, lo que hace que el agua hierva instantáneamente.
- Se utiliza un intercambiador de calor (enfriado por otra fuente de agua) para condensar el vapor evaporado.
- El proceso se repite una y otra vez con el agua restante para recuperar la mayor cantidad posible.
Este proceso de destilación se puede repetir hasta 25 veces (etapas), pero eventualmente el agua se carga demasiado con sal y se desecha. El agua residual extremadamente salada también es altamente corrosiva para los componentes metálicos del sistema, por lo que es necesario utilizar costoso acero inoxidable en toda la planta de desalinización.
Métodos de desalinización relacionados
Existen muchos otros tipos de desalinización, pero todos se incluyen en una de las dos categorías principales de filtración o destilación. Cada uno es un intento de mejorar uno de los métodos principales enumerados anteriormente en un esfuerzo por hacerlo más eficiente, rentable y menos intensivo en energía.
Enfoques alternativos de destilación
Destilación multiefecto
La destilación de múltiples efectos es un enfoque de baja presión y baja temperatura en el que el agua salada pasa a través de múltiples cámaras, cada una de las cuales elimina un poco más de agua limpia, como en el proceso de destilación instantánea de múltiples etapas. Estas plantas aprovechan el hecho de que cuanto menor es la presión del agua, menor es su punto de ebullición; por lo tanto, cada etapa (o efecto) requiere una temperatura más baja y, por lo tanto, menos energía para convertir el agua en vapor.
Destilación por compresión de vapor
La destilación de efectos múltiples se usa a menudo junto con la destilación por compresión de vapor, un enfoque que usa bombas de vacío para comprimir el vapor de agua, aumentando así su temperatura y reduciendo la necesidad de una fuente de calor externa.
Enfoques de filtración alternativos adicionales
Existen varias alternativas a la ósmosis inversa, algunas de las cuales son tecnologías nuevas y emergentes.
- Ósmosis directa es un sistema de baja presión en el que el agua gotea a través de un tipo especial de filtro que cambia la estructura molecular de la sal en una forma que se puede eliminar con una mínima entrada de calor.
- Nanotubos de carbono es un enfoque que usa una carga eléctrica en cada uno de los pequeños espacios porosos en la membrana de filtración que efectivamente repele las moléculas de sal, pero permite que las moléculas de agua fluyan.
- Biomimética también implica una carga eléctrica en la membrana, pero los espacios porosos están diseñados con proteínas que imitan los espacios porosos que permiten que las moléculas de agua entren y salgan de las células vivas.
Número de plantas desaladoras
Las plantas de desalinización se desarrollaron por primera vez en áreas costeras secas donde hay acceso a agua de mar, pero poca agua dulce disponible, como el Medio Oriente. Sin embargo, a medida que la población mundial ha aumentado y las fuentes de agua dulce limpia han disminuido, la desalinización se ha vuelto cada vez más común:en 2010 había aproximadamente 14 500 plantas de desalinización en todo el planeta.
Una solución complicada para la escasez de agua
La desalinización aborda el problema ambiental de la escasez de agua dulce, pero su dependencia de una tecnología compleja la hace demasiado costosa para su uso generalizado, excepto en áreas que tienen una escasez aguda de agua. Desafortunadamente, el subproducto de la desalinización de agua salada altamente concentrada crea un problema ambiental propio cuando se libera en el medio ambiente.