¿Desalinizar agua de mar con energías renovables?

Ensenada, Baja California, México, 22 de enero de 2021. El agua desalinizada representa apenas 1% de toda el agua dulce en el mundo, y casi toda (99%) se genera utilizando combustibles fósiles. Cambiar esto para reducir costos financieros y medioambientales, mejorar los procesos, materiales y las formas como se manejan los residuos, pero sobre todo para incorporar energías renovables en los procesos de desalinización, requiere todavía de investigación y desarrollo.

Lo anterior fue señalado por el doctor Francisco Javier Carranza Chávez, investigador del grupo de Energías Renovables del CICESE, durante un seminario donde explicó por qué la necesidad de desalinizar agua de mar en México, cómo aprovechar las energías renovables para hacerlo y las opciones que existen para abastecer y aprovechar el agua en un entorno como el de Baja California, en el que la disponibilidad de metros cúbicos de agua dulce por habitante por año (849 m3 en 2017), está muy por abajo del promedio en México (3,656 m3, mismo año) y del límite mínimo recomendado por la ONU (1,700 m3).

Dijo que los principales métodos utilizados actualmente para desalinizar agua de mar son: ósmosis inversa (RO), destilación por efecto múltiple (MED), evaporación instantánea multietapas (MSF) y electro diálisis (ED). Hay otros métodos, pero se consideran alternativos, por lo que las plantas que existen son generalmente demostrativas. Son destilación solar (SS), compresión de vapor (VP), destilación por membrana (MD) y humidificación-deshumidificación (HD).

Francisco Carranza señala: “La desalinización necesita mucha energía, pero el grado de penetración de las energías renovables en este ámbito es muy pequeño. ¿Por qué? Los métodos industriales (para desalinizar agua de mar) no se desarrollaron al mismo tiempo que los usados para obtener energía renovable, y se desarrollaron para ser impulsados con combustibles fósiles, pues están pensados en satisfacer demandas muy grandes de agua. Esto los hace muy inflexibles para ser operados con otras fuentes de energía. Si bien la ósmosis inversa (RO) y la destilación por efecto múltiple (MED) son amigables con energías renovables, los otros métodos en desarrollo son mucho más amigables con las fuentes renovables. Sin embargo en este momento solamente son capaces de satisfacer demandas muy bajas de agua”, indicó.

¿Se puede utilizar energía solar fotovoltaica en plantas de ósmosis inversa, que son las más utilizadas? “En principio sí porque la tecnología para hacer paneles solares e instalarlos, como la de las membranas, es una tecnología industrializada. Tiene un costo de operación bajo y es un esquema muy rentable en zonas aisladas con mucha radiación solar y que no tiene acceso a la red eléctrica. También es una opción económica para demandas pequeñas (unos 100 metros cúbicos al día) siempre y cuando la zona esté completamente aislada. En contraste, la destilación por efecto múltiple (MED) es un poco más amigable con las energías renovables porque su temperatura de operación está entre 60 y 90 grados Celsius, y ésta puede alcanzarse con colectores solares que ya están desarrollados, como tubos al vacío o concentradores parabólicos. Además, el agua de alimentación requiere muy poco pretratamiento, su destilado es generalmente de alta calidad y puede manejar aguas de mayor salinidad que en ósmosis inversa”.

Por otra parte, los llamados métodos alternos, de los cuales en el CICESE se ha trabajado en el de destilación solar y en el de humidificación-deshumidificación, ambos térmicos, son bastante más amigables para operar a partir de energías alternas, pero en este momento solo son capaces de satisfacer demandas muy bajas de agua.

Por ello es necesario considerar opciones para reducir la demanda de agua. ¿Cómo hacerlo? Implementando técnicas más avanzadas de agricultura y de riego, que es donde más se utiliza agua (70% aproximadamente), no solo en Baja California sino en el mundo entero. Otra forma de reducir la demanda es minimizar fugas y tomas clandestinas de agua; aprender a captar el agua de lluvia en medios urbanos y rurales (y utilizarla, obviamente), y a promover el reúso de aguas grises, que es, en conjunto, educar a la población en el uso eficiente del agua.

“Otra alternativa es tratar toda el agua residual generada y utilizarla al 100%. En términos de consumo de energía, es más barato tratar agua residual y utilizarla, que desalinizar agua de mar. En promedio se consumen entre 2.5 hasta 3 kilowatts hora por metro cúbico para tratar aguas residuales, mientras que las técnicas más eficientes en este momento en la industria para desalinizar agua de mar consumen 3 kilowatts hora por metro cúbico si es ósmosis inversa, y puede llegar hasta 9 kilowatts hora por metro cúbico si son métodos térmicos, o incluso más si las plantas no operan de forma eficiente”.

Francisco Carranza destacó cinco puntos a manera de conclusiones:

1. En las zonas cercanas al mar con escasez de agua, la desalinización debe considerarse como el último recurso localmente disponible para generar agua potable.

2. Debe priorizarse el tratamiento y reúso de 100% de las aguas residuales.

3. De los métodos industriales, solo RO y MED muestran mayor compatibilidad para ser impulsados con sistemas de energía híbridos, pero se requiere más investigación y desarrollo.

4. Los métodos alternativos son adecuados solo para demandas muy bajas de agua, pero son muy flexibles para ser operados con energías renovables. De igual manera, se requiere más investigación y desarrollo.

5. Es muy importante educar a toda la población en el aprovechamiento responsable del agua.

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