En los últimos 20 años, la desalinización de aguas ha experimentado una notable expansión a nivel mundial, transformándose en una opción tecnológica relevante para producir grandes volúmenes de agua dulce.
Actualmente se purifican diariamente 130 millones de metros cúbicos, utilizando unas 21.500 plantas desalinizadoras, que operan en más de 130 países. Entre los principales usuarios se encuentran Arabia Saudita, Kuwait, Israel, Australia, Estados Unidos y España, países que utilizan intensivamente la desalinización asegurando el recurso agua para consumo humano, para procesos productivos y en menor proporción para riego agrícola.
Existen básicamente tres procesos comerciales de desalinización: membranas, térmicos y electrodiálisis. Del total de agua desalinizada, cuya fuente más relevante proviene del mar, cerca del 50% se destina para uso potable. En la actualidad, el 70% del agua desalinizada se produce mediante osmosis inversa, proceso que se comentará a continuación.
¿En qué consiste la osmosis inversa? Sus fundamentos están basados en la denominada osmosis natural, fenómeno difusivo que está presente en las membranas celulares de los organismos vivos. Tales membranas permiten el transporte de agua a su través, desde una solución de menor concentración en solutos (básicamente sales) a otra que se encuentra a mayor concentración. Esta diferencia de concentraciones provoca una diferencia de presión osmótica a ambos lados de la membrana.
De lo anterior, la osmosis inversa puede visualizarse como el proceso que revierte la osmosis natural. Esto se logra empleando una bomba que presuriza la alimentación líquida a un valor superior a la diferencia de presión osmótica existente entre la solución salina y el efluente purificado, permitiendo así la difusión del solvente, es decir agua purificada.
En este proceso se utilizan membranas poliméricas, vistas como barreras físicas que impiden (rechazan) el paso de los solutos (sales) y simultáneamente permiten el paso de disolvente (agua), para obtener un producto (permeado) con bajo contenido salino. Si se aplica osmosis inversa al agua de mar, cuya salinidad se encuentra en el rango entre 35.000 y 40.000 ppm (partes por millón), el permeado obtenido tiene una salinidad menor a 300 ppm, lo que evidencia sus notables capacidades selectivas, rechazando más del 99% de las sales disueltas.
La osmosis inversa opera en condiciones de flujo estacionario, originando 2 corrientes efluentes: la de agua purificada (permeado) y la solución más concentrada en sales (rechazo), que típicamente retorna al mar. En lo referente al destino de la fracción líquida más concentrada, el impacto ambiental es minimizado empleando apropiados sistemas de dilución que hacen literalmente imperceptible el gradiente salino ya a pocos metros de la descarga del concentrado. Además, resulta claro que la desalinización no incrementa el contenido salino respecto del valor que existe inicialmente en la corriente de alimentación.
El quid del proceso de osmosis inversa se encuentra precisamente en la membrana, de características semipermeables, altamente selectiva y de carácter denso, es decir sin poros. Estas membranas se sintetizan a partir de polímeros hidrofílicos, predominantemente del tipo poliamídico, incorporando varias capas para otorgarle resistencia mecánica, propiedades selectivas (capa activa) y para segregar los flujos de alimentación, concentrado y permeado.
El costo más relevante en osmosis inversa está relacionado con el consumo energético para presurizar la alimentación líquida (entre 50 y 60 bar para agua de mar) e impulsarla a través de los bancos de membranas.
Es interesante indicar que esta tecnología, tal cual como la conocemos hoy, es el resultado de décadas de mejoras continuas y desarrollo científico en polímeros, bombas impulsoras, equipos recuperadores de energía, hardware de medición/control en línea, pretratamientos, postratamientos y otros componentes típicos de una planta de membranas.
En Chile, la desalinización llegó para quedarse y expandir sus aplicaciones, empleando casi exclusivamente agua de mar. Ya en los años 80 se instalaron las primeras plantas desalinizadoras de osmosis inversa; en la actualidad se producen unos 500.000 metros cúbicos de agua diarios, y se prevé que en los próximos 5 años esta cifra superará el millón de metros cúbicos.
Para las regiones del norte de Chile, cuya tasa de pluviosidad en algunas localidades incluso no supera los 5 mm al año, la desalinización es casi la única alternativa para suministrar agua a costos razonables. Un ejemplo de ello se encuentra en la ciudad de Antofagasta, donde una planta de osmosis inversa tiene la capacidad de suministrar cerca de 100.000 metros cúbicos de agua calidad potable para toda la población, eliminando simultáneamente la presencia de boro, arsénico y otros contaminantes que están naturalmente presentes en aguas superficiales y subterráneas de la región.
Otras unidades desalinizadoras, actualmente en operación, están purificando decenas de miles de metros cúbicos para procesos mineros, hidrometalúrgicos y para los ciclos de vapor de centrales termoeléctricas.
A modo de conclusión, la desalinización de aguas ya se ha instalado como una herramienta válida que está aportando a resolver y/o mitigar, en muchos casos, los efectos de la carencia del recurso hídrico.
En la medida que se incorporen estas tecnologías de manera sustentable y equitativa, se satisfacen las demandas de comunidades y del sector productivo, sobre la base de aumentar el recurso existente en cantidad, calidad, garantizando la seguridad hídrica que permita disponer de agua para las condiciones actuales y futuras.
***
Aldo Saavedra es académico del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Santiago. Doctor en Ingeniería Química, Ingeniero Civil Químico, investigador del Laboratorio de Procesos de Separación por Membranas del Departamento de Ingeniería Química. Su principal línea de investigación es la desalinización y tratamiento de aguas para su empleo en riego agrícola, agua potable y procesos productivos.
Equipo Prensa
Portal Innova
