El acceso al agua potable es uno de los desafíos más apremiantes que enfrenta la humanidad en el siglo XXI. Con el crecimiento de la población y el cambio climático aumentando la escasez de agua dulce, encontrar soluciones sostenibles es crucial. Una de estas soluciones es la desalinización del agua, un proceso que transforma el agua salada en agua apta para el uso humano. Especialmente en un ambiente industrial, la desalinización del agua puede hacer la diferencia en el ámbito social, ambiental, pero también económico.
La desalinización del agua es el proceso mediante el cual se eliminan las sales minerales del agua altamente salina del mar, haciéndola adecuada para diferentes usos. Desde el uso agrícola y diversas aplicaciones industriales, hasta incluso el consumo humano. A diferencia de la desalinización natural, que ocurre mediante procesos como la evaporación y la precipitación, la desalinización artificial utiliza tecnología avanzada para separar las sales del agua, produciendo agua dulce de manera eficiente y controlada.
En el contexto de la desalinización industrial, destacan tres plantas líderes en el mundo por su capacidad y tecnología avanzada. La desaladora de Jebel Ali en Dubai, Emiratos Árabes Unidos, es la más grande del mundo, produciendo 1.02 millones de metros cúbicos de agua dulce por día utilizando ósmosis inversa y energía solar. Le sigue la IDAM Ras Al-Khair en Arabia Saudita, con una producción de un millón de metros cúbicos diarios. En Israel, la planta de desalinización de Hadera produce 624,000 metros cúbicos diarios. Estos países, especialmente en regiones desérticas, dependen de la desalinización para obtener agua potable, y el uso de ósmosis inversa es una tecnología clave en este proceso. Arabia Saudita está emergiendo rápidamente en este campo, incrementando su capacidad de desalinización con múltiples plantas grandes.
Este proceso tiene aplicaciones vitales en diversas industrias, incluyendo la agricultura, la generación de energía, y la minería, donde el acceso a agua dulce es crítico para las operaciones. La desalinización de agua de mar para la industria hotelera y de turismo se ha incorporado desde hace más de cuarenta años.
La ósmosis inversa es el método de desalinización del agua más utilizado a nivel mundial. Este proceso implica forzar el agua salada a través de una membrana semipermeable que bloquea las sales y otros contaminantes, permitiendo que solo el agua pura pase a través. Este método es altamente eficiente y puede eliminar hasta el 98% de las sales disueltas.
Las ventajas de la ósmosis inversa incluyen la capacidad de producir agua potable de calidad, junto con la capacidad de 99% de reducción de virus y bacterias, además de que no requerir evaporización. Si bien este proceso requiere un mayor consumo de energía, la recuperación de agua en una desaladora ronda el 50%. Es importante hacer una instalación adecuada y mantenimiento a los filtros y membranas para mantener alta la calidad de agua potable que se obtiene y la mejor eficiencia de energía, a través de recuperadores de energía de distintos tipos.
La destilación es otro método comúnmente utilizado en la desalinización del agua, especialmente en regiones con abundante energía térmica, como el Medio Oriente. La destilación implica calentar el agua salada hasta que se evapora, dejando atrás las sales y otros minerales. El vapor se condensa luego en agua dulce.
Existen varias técnicas de destilación, incluyendo la destilación multietapa (MSF) y la destilación por efecto múltiple (MED). La MSF es la más utilizada y consiste en múltiples etapas de evaporación y condensación para maximizar la eficiencia.
Las ventajas de la destilación incluyen su capacidad para manejar grandes volúmenes de agua y su eficacia en la eliminación de una amplia gama de contaminantes. Es un proceso intensivo en energía, por lo que se debe tomar en cuenta para el impacto ambiental que se puede tener.
Además de la ósmosis inversa y la destilación, existen otros métodos de desalinización del agua, aunque son menos comunes. La electrodiálisis y la nanofiltración son dos de estos métodos. La electrodiálisis utiliza un campo eléctrico para mover las sales a través de membranas selectivas, separándolas del agua. La nanofiltración, por su parte, utiliza membranas con poros extremadamente pequeños para filtrar las sales y otros contaminantes.
Aunque estos métodos pueden ser eficientes en ciertas aplicaciones, generalmente tienen limitaciones en términos de escala y costos. Continúan siendo objeto de investigación y desarrollo, y podrían jugar un papel más importante en el futuro de la desalinización del agua.
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Las tendencias futuras en la desalinización del agua incluyen un mayor uso de energías renovables, como la solar y la eólica, para reducir el impacto ambiental y los costos de operación y de inversión. También se están desarrollando tecnologías de membranas y recuperadores de energía más eficientes, o métodos de operación de proceso que permitan la mayor cantidad de agua recuperada. Igualmente, la implementación de nanotecnología para mejorar el rendimiento y la durabilidad de los sistemas de desalinización, y mejoras en la gestión de residuos salinos.
La industria de la desalinización ha hecho progresos significativos en la reducción del consumo de energía, pero también debe centrarse en la eliminación de los minerales residuales—mejor conocidos como salmuera—, lo que podría crear oportunidades para la extracción de elementos valiosos contenidos en el agua de mar. Se debe buscar un sistema en el que se puedan recuperar minerales de la salmuera, a la vez que se utiliza poca energía y se obtiene agua potable de calidad.
El suministro de agua potable del mundo está en riesgo, y las plantas de desalinización están configuradas para aprovechar el agua salada de la mejor forma. Para que este proceso sea sostenible y asequible, es necesario seguir desarrollando tecnologías nuevas y mejoradas.
Investigadores del Reino Unido han propuesto el uso de energía térmica fotovoltaica para la desalinización a través de un enfoque basado en mecanismos de acoplamiento electrotérmico sinérgico. Han descubierto que algunas configuraciones del sistema podrían ofrecer un costo más bajo de agua desalinizada, siendo a su vez más eficiente.
Las fuentes de agua convencionales, como la lluvia, el deshielo y la escorrentía fluvial capturada en lagos, ríos, y acuíferos, ya no son suficientes para satisfacer las demandas humanas en lugares con escasez de este recurso. Es necesario que se fomente la construcción de más plantas de desalinización para extender los suministros de agua potable naturales, de forma que se tenga un mejor acceso a agua de calidad en el mundo, buscando un punto de equilibrio respecto a la demanda, la reutilización y la recuperación.
