Eduardo Zarza Moya |
Ingeniero Industrial. Plataforma Solar de Almería. Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). |
Resumen:
La disponibilidad de agua de suficiente calidad es un factor de gran importancia que condiciona el desarrollo de cualquier región, ya que resulta imprescindible tanto para el desarrollo demográfico, como para el industrial y el agrícola. En Almería, la creciente salinización de los acuíferos y el creciente déficit hídrico está poniendo en serio peligro al sector agrícola, principal promotor de la economía almeriense. La desalación del agua es una posible vía para solucionar este grave problema.
En este documento, se analizan los perniciosos efectos que la salinidad del agua tiene tanto en el ámbito agrícola como en el industrial y demográfico. Se analizan las diferentes técnicas comerciales de desalación que existen en la actualidad y se proponen posibles soluciones, tanto para el sector agrícola como para el industrial. La desalación puede, sin duda, ayudar de forma efectiva a paliar el actual problema del agua en Almería.
1. INTRODUCCIÓN
La disponibilidad de agua de suficiente calidad es un factor de gran importancia que condiciona el desarrollo de cualquier región, ya que resulta imprescindible tanto para el desarrollo demográfico, como para el industrial y el agrícola. Hacer un planteamiento serio de este problema y proponer soluciones estables, es uno de los objetivos fundamentales de la Comisión de Trabajo que con el título "Recursos Hídricos" ha sido constituida dentro del Encuentro Medioambiental Almeriense. El presente Documento Marco sobre Desalación se inscribe dentro de esta Comisión de Trabajo, tratando de analizar la desalación de aguas como posible medio para paliar el problema del agua en Almería, ya que esta técnica ha demostrado con creces su viabilidad, tanto técnica como económica, en muchas otras zonas de la Tierra.
En tiempos recientes, la escasez de las precipitaciones en una buena parte del territorio español puso de manifiesto, de forma dramática en algunos casos, las consecuencias tan perniciosas que conlleva la falta de agua. Aunque en España no ha habido hasta hace poco una clara concienciación colectiva sobre la gravedad de este problema, existen muchas otras zonas de nuestro planeta que lo han estado padeciendo desde hace muchos años. Sin embargo, aunque la escasez de agua de calidad no es un problema nuevo en nuestro planeta, no ha empezado a tener una repercusión socioeconómica importante en España hasta hace pocos años.
Teniendo en cuenta los estudios realizados para la redacción de los planes hidrológicos de cuenca y la información facilitada por diversos organismos públicos, se ha realizado el cuadro de balances hídricos proyectados para los años 1998, 2002 y 2012. La Tabla I muestra los datos correspondientes para la Comunidad Andaluza (Ref. 1). Como puede observarse, el déficit hídrico para el año 1998 alcanza un valor considerable (237 Hm3/año), siendo casi cuadruplicado para el año 2012 (1.741 Hm3/año).
Tabla I. Previsión del balance hídrico en la Comunidad Andaluza
Recursos (Hm3/año) |
1998 |
2002 |
2012 |
- Superficiales | 588 |
698 |
698 |
- Subterráneos | 228 |
228 |
228 |
Total | 816 |
926 |
926 |
Demandas (Hm3/año) |
1998 |
2002 |
2012 |
- Urbana | 287 |
317 |
374 |
- Industrial | 59 |
63 |
71 |
- Agrícola | 707 |
992 |
1.319 |
Total | 1.053 |
1.372 |
1.764 |
Déficit Hídrico (Hm3/año) |
237 |
446 |
838 |
En España, durante las tres últimas décadas, la agricultura más especializada se ha ido concentrando en el litoral Sur y Levante. Sin embargo, una buena parte de estas zonas padecen un déficit crónico de agua que amenaza seriamente con estrangular su desarrollo. En los periodos de sequía prolongada, como los recientes, la agricultura sufre pérdidas catastróficas y ni siquiera se puede garantizar el abastecimiento de la población.
Aunque Almería es una de las provincias andaluzas donde el problema de la escasez de agua ha repercutido menos en el abastecimiento de los núcleos urbanos, no se debe caer en el error de pensar que Almería es ajena a este problema. Debemos tener presente que en Almería se hace un uso intensivo de las aguas subterráneas, donde la disminución de las reservas existentes no se hace tan evidente como en los embalses y ríos. En aquellas zonas donde el abastecimiento se realiza fundamentalmente a partir de ríos y embalses, la posibilidad de mostrar claramente mediante imágenes el nivel crítico que llegan a alcanzar las reservas de agua en periodos de sequía, ayuda a concienciar a la población sobre la gravedad del problema. En cambio, en zonas donde no existen embalses ni ríos resulta mas difícil lograr crear una clara conciencia en la población sobre el problema de la escasez de agua.
Tal vez sea la imposibilidad de mostrar de forma inequívoca y directa el deterioro progresivo, en calidad y en cantidad, de nuestros acuíferos subterráneos, el motivo por el cual no se percibe en un gran sector de la población una preocupación por garantizar el abastecimiento en el futuro. No se debe olvidar que hay caminos que no tienen retorno, y en Almería se debe hacer, sin demora alguna, un planteamiento serio y global del problema del agua, proponiendo soluciones que conduzcan al denominado "Desarrollo sostenible", donde se implementen medidas para eliminar el déficit hídrico crónico que padecemos y que puede llegar a estrangular nuestro desarrollo. La desalación puede jugar un importante papel en este planteamiento.
Muchos filósofos griegos de la antigüedad (Tales de Milito, Aristóteles, etc.) hablaban en algunos de sus escritos sobre la posibilidad de convertir el agua del mar en agua dulce, llegando incluso a describir dispositivos para destilar agua, pero solo desde un punto de vista teórico. Los escritos y tratados en los que se habla de la destilación del agua del mar desde un punto de vista práctico, son un poco posterior. Existen escritos que datan del siglo III después de Jesucristo y que describen aparatos para destilar agua mediante la condensación del vapor, son los llamados alambiques. Posteriormente, durante la Edad Media, muchos alquimistas árabes y persas practicaban la desalación del agua de mar.
En los albores del Renacimiento, algunos alquimistas árabes desalaban el agua del mar haciendo uso de la energía solar; para ello utilizaban vasijas de vidrio dentro de las cuales ponían el agua de mar, calentándola mediante espejos que reflejaban la radiación solar sobre las vasijas, aportando de este modo el calor necesario para la evaporación del agua.
En 1.675 se registró la primera patente sobre desalación. En 1.872 el ingeniero sueco Carlos Wilson construyó la primera planta desaladora de tamaño industrial. Se trataba de un Solar Still de 4.757 m2, con una producción diaria de 22.5 m3/día. Esta planta fue construida en Chile. En los comienzos del siglo XX se construyeron algunas pequeñas plantas desaladoras portátiles, especialmente diseñadas para ser utilizadas en la guerra y asegurar el abastecimiento de agua a los soldados.
II. DESALACION: INTERES PARA ALMERIA Y SITUACION ACTUAL
Expresándolo de un modo sencillo y simplista, se puede decir que la desalación (o desalinización) consiste en quitar las sales que existen en el agua, con el fin de obtener agua de una menor salinidad y, por tanto, mayor calidad. La desalación tiene un gran interés para Almería puesto que disponemos de abundante agua de mar y salobre, a la vez que tenemos un déficit creciente de agua de calidad. Así pues, mediante la desalación podríamos usar algo que tenemos en abundancia y nos sobra (agua de mar o salobre) para producir algo que no tenemos y que necesitamos para poder seguir creciendo y desarrollándonos(agua de calidad).
Aunque en algunas zonas los déficits hídricos pueden ser paliados mediante la regulación de los ríos o mediante trasvases desde cuencas excedentarias próximas, las necesidades globales en España sólo podrían ser satisfechas desde la perspectiva de la ingeniería hidráulica tradicional, mediante la realización de grandes trasvases desde el norte al sur, transferencias de enorme complejidad técnica, económica y social.
Sin embargo, el desarrollo al que ha llegado la tecnología de desalación permite actualmente la producción masiva de agua a coste moderado, aportando soluciones flexibles y adaptadas a cada tipo de necesidad, aunque con ciertas limitaciones.
La desalación es una técnica muy interesante para todas aquellas zonas donde se dan, simultáneamente, una escasez de agua de calidad y abundancia de agua de mar y/o salobre. Como demostración del alto interés que tiene la desalación del agua como medio de producción de agua de calidad, baste decir que el número de plantas de desalación en funcionamiento a finales del año 1993 era de 9.900, con una capacidad instalada de 19 millones de m3/día (Ref. 2). El auge que ha tenido la desalación en los últimos dos años queda puesto de manifiesto al decir que a finales de 1991 el número de plantas era de 8.886, con una capacidad total de 15,58 millones de m3/día, de acuerdo con el informe de la International Desalination Association (IDA) publicado en 1992.
La Figura 1 muestra la evolución del mercado de plantas de desalación, donde se ve claramente el crecimiento exponencial de la capacidad instalada, pasando de 1 millón de m3/día en el año 1969, a 9 millones de m3/día en el año 1982, y al doble diez años después. Aunque los orígenes de la desalación se remontan al siglo V antes de Jesucristo, no ha sido hasta las últimas décadas cuando esta tecnología ha experimentado un notable desarrollo.
Figura 1. Evolución de la capacidad instalada mundial en plantas de desalación
Las cifras reflejadas en la Fig.1 engloban tanto las plantas que desalan agua de mar, como las que desalan agua salobre de ríos y/o pozos subterráneos. Hay que decir que en torno al 60% de la capacidad total instalada corresponde a la desalación de agua de mar. Sin embargo, si consideramos solo a las plantas de una capacidad igual o superior a 4.000 m3/día, tenemos que decir que representan una capacidad total de 8,11 millones de m3/día, lo que significa el 81% de la capacidad global de desalación para este tamaño de planta.
En lo que se refiere a distribución geográfica, la mayor capacidad de desalación se encuentra instalada en Oriente Medio: Arabia Saudí, Emiratos Arabes Unidos y Kuwait disponen del 44% de la capacidad mundial total. Sin embargo, el número de plantas instaladas en estos tres países es solo el 22% del total. La explicación a este hecho reside en el gran tamaño de las plantas instaladas en esa zona. Al mismo tiempo, Estados Unidos posee el mayor número de plantas (21% del total) aunque su capacidad es de solo el 15% de la capacidad mundial total, debido al pequeño tamaño que suelen tener las plantas instaladas en ese país.
Considerando la cifra mundial total, cerca del 25% de las unidades desaladoras instaladas corresponde al tramo de 100-2.000 m3/día, alcanzándose el 56% para plantas menores de 10.000 m3/día. El tramo de unidades entre 22.100 y 24.100 m3/día alcanza el 14% de la capacidad total. Actualmente, las plantas que se construyen están en el entorno de los 40.000-45.000 m3/día.
En España, la primera planta de desalación de agua de mar se instaló en el año 1966 en Ceuta, con una capacidad de 4.000 m3/día. En la década de los sesenta comenzaron a instalarse plantas desaladoras en las Islas Canarias, continuando con un crecimiento regular durante la década de los ochenta, y con una importante aceleración en los noventa, instalándose las mayores plantas bajo la promoción de las corporaciones municipales. Actualmente. la capacidad total instalada en España es de unos 320.000 m3/día, de los cuales el 95% corresponden a Canarias.
III. PROBLEMATICA DEL AGUA EN LA PROVINCIA DE ALMERIA
Las cifras dadas en los párrafos anteriores, ponen claramente de manifiesto que la desalación de agua no es una utopía. El elevado número de plantas desaladoras que existen en la actualidad (más de 9.900) y la capacidad diaria de producción (más de 19 millones de m3/día) ponen claramente de manifiesto el grado de madurez de esta tecnología y su viabilidad para resolver el problema de la escasez de agua de calidad en aquellos sitios donde abunda el agua de mar y/o salobre.
Las Islas Canarias son un claro ejemplo de cómo la desalación puede ayudar a paliar el problema de la escasez de agua, manteniendo el nivel de vida de los ciudadanos y evitando el estrangulamiento del desarrollo de la región.
En Almería, el problema del agua viene marcado por dos factores coadyuvantes: el creciente déficit hídrico y la creciente salinidad y contaminación de los recursos hídricos existentes. Ambos factores han sido ya tratados en profundidad en otros Documentos Marco dentro de la Comisión de Trabajo sobre "Recursos Hídricos". Así pues, en este documento solo se expondrán sus efectos, y se propondrán posibles soluciones para paliar este problema.
Debido a sus diferentes peculiaridades y características, puede resultar conveniente hacer una distinción entre dos ámbitos diferentes: el agrícola por un lado, y el industrial y urbano por otro.
3.1. Efectos del problema del agua en la agricultura almeriense
Como ya ha sido puesto de manifiesto anteriormente, el problema del agua en Almería viene provocado por dos factores coadyuvantes: el creciente aumento del déficit hídrico, y la progresiva salinización de los recursos existentes. Por un lado, el déficit hídrico limita el desarrollo agrícola de la provincia ya que aconseja una progresiva limitación del aumento de la superficie de cultivo. Al mismo tiempo, provoca un desplazamiento de la producción hacia aquellos cultivos que presentan unas menores necesidades de agua y una mayor tolerancia a la salinidad, lo que conducirá finalmente a una sobre-producción en ciertos cultivos, limitando así las opciones del agricultor y provocando un desequilibrio del mercado que favorecerá a otras regiones españolas que son actualmente competidoras de Almería.
A pesar de existir ciertas restricciones en Almería para la implantación de nuevos invernaderos, la realidad nos demuestra que la superficie de cultivo sigue aumentando y, por consiguiente, el déficit hídrico aumentará si no se implementan soluciones que lo corrijan (ver Tabla I).
Cuando se usa agua de elevada salinidad para el riego de los cultivos, la acumulación de sales en los horizontes de cultivo aumenta proporcionalmente, máxime cuando existe una elevada evapotranspiración. Como consecuencia del aumento de sales en el terreno, la producción de los cultivos disminuye apreciablemente.
Desde un punto de vista fitotécnico, la concentración admisible de sales en el terreno debe establecerse como aquella concentración que motiva descensos económicamente aceptables en los cultivos. Alcanzar concentraciones menores a la deseable requeriría un mayor consumo de agua al objeto de efectuar un lavado del terreno para obligar a las sales solubles a atravesar los horizontes de cultivo y descender a horizontes del suelo más bajos que los ocupados por las raíces de las plantas. Por otro lado, altas concentraciones provocarían un descenso excesivo en los niveles de producción, lo que conllevaría una pérdida de rentabilidad para el agricultor.
Un parámetro muy útil a la hora de determinar la concentración de sales en el terreno es la conductividad eléctrica del Extracto de Saturación del suelo, que es tanto mayor cuanto mayor es la concentración de sales. La Tabla II da los valores de la conductividad eléctrica del Extracto de Saturación para descensos de rendimiento en los cultivos del 12, 25, 50 y 100% (Ref. 3 y 4). La columna de la derecha da el máximo valor de la conductividad del extracto seco que puede soportar el cultivo, ya que a ese valor cesa completamente el desarrollo del mismo.
Tabla II. Conductividad eléctrica máxima del Extracto de Saturación para
descensos de rendimiento del 10, 25, 50 y 100%.
Cultivo |
0 % |
10 % |
25 % |
50 % |
100 % |
Palmera |
4,0 |
6,8 |
11,0 |
18,0 |
32,0 |
Trigo |
6,0 |
7,4 |
9,5 |
13,0 |
20,0 |
Higuera |
2,7 |
3,8 |
5,5 |
8,4 |
14 |
Melón |
2,2 |
3,6 |
5,7 |
9,1 |
16,0 |
Tomate |
2,5 |
3,5 |
5,0 |
7,6 |
13,0 |
Vid |
1,5 |
2,5 |
4,1 |
6,7 |
12,0 |
Pepino |
2,5 |
3,3 |
4,4 |
6,3 |
10,0 |
Lechuga |
1,3 |
2,1 |
3,2 |
5,1 |
9,0 |
Rábano |
1,2 |
2,0 |
3,1 |
5,0 |
8,9 |
Pomelo |
1,8 |
2,4 |
3,4 |
4,9 |
8,0 |
Naranjo |
1,7 |
2,4 |
3,3 |
4,8 |
8,0 |
Limonero |
1,7 |
2,3 |
3,3 |
4,8 |
8,0 |
Pimiento |
1,5 |
2,2 |
3,3 |
5,1 |
8,6 |
Almendro |
1,5 |
2,0 |
2,8 |
4,1 |
6,8 |
Judía |
1,0 |
1,5 |
2,3 |
3,6 |
6,3 |
Fresa |
1,0 |
1,3 |
1,8 |
2,5 |
4,0 |
En la Tabla II se ve que muchos de los cultivos tradicionales en Almería son poco tolerantes a la salinidad, lo que agrava aún más el problema y obligará a la búsqueda de cultivos alternativos que sean capaces de soportar una mayor salinidad, a menos que sepamos resolver este problema de una forma eficaz y rentable para los agricultores.
Las figuras 2 y 3 corresponden a la representación gráfica de los valores dados en la Tabla II. Se ve en estas figuras como la relación entre el descenso de rendimientos y el aumento de la salinidad es fuertemente lineal.
Figura 2. Porcentajes de rendimientos obtenidos en cultivos hortícolas en función de la conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo
Figura 3. Porcentajes de rendimientos obtenidos en cultivos frutales en función de la conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo
Las figuras 2 y 3 muestran que muchos de los cultivos que son tradicionales en Almería (pimiento, naranjo, pomelo, fresa, etc) se verán en grave peligro si no se detiene la creciente salinización del terreno, para lo cual resulta un factor clave el disponer de agua de calidad para el riego
Todo lo visto hasta ahora sirve para poner de manifiesto que si no se dispone de suficiente agua de calidad en Almería, la agricultura de la provincia irá perdiendo paulatinamente rentabilidad y se verá obligada a un basculamiento hacia aquellos cultivos que son más resistentes a la salinidad, perdiéndose la actual variedad de cultivos y llegando a una saturación del mercado en aquellos cultivos que sean más resistentes. Todo esto actuará como un factor limitativo importante para el desarrollo del sector agrícola y de la economía de la provincia. Por consiguiente, es necesario tratar de encontrar soluciones eficaces al problema, siendo la desalación una posible vía para satisfacer la demanda de agua de calidad dentro del sector agrícola. En un capítulo posterior de este documento se describen diversas formas en las que la desalación puede ayudar a resolver este problema.
3.2. Efectos del problema del agua sobre el desarrollo demográfico e industrial
Aunque la escasez de agua de buena calidad es un factor que siempre afecta al desarrollo demográfico e industrial de una región, lo cierto es que en la provincia de Almería esta influencia no es, al menos hasta el día de hoy, muy acusada. Tal vez el haber estado usando, durante muchos años, agua de alta salinidad para el consumo domestico, haya contribuido a que exista una cierta resignación entre la población a convivir con este problema. Por otro lado, los procesos industriales suelen admitir costes del agua que resultarían prohibitivos para el uso agrícola, por lo que es posible recurrir a técnicas de tratamiento del agua que aunque resultarían excesivamente costosas para el agricultor, no lo son para la industria. Por esta razón, el problema de la salinidad del agua no tiene aún un efecto claramente negativo en la actividad industrial de la provincia.
No obstante, debemos tener presente que en la provincia de Almería una buena parte del sector industrial gira en torno a actividades relacionadas con la agricultura y, por consiguiente, una disminución de la actividad agrícola provocaría un descenso importante en la actividad industrial actual, lo que provocaría un empobrecimiento de la región y, por consiguiente, una disminución del nivel de vida de la población. Esto conduciría a una emigración de parte de la población hacia otras regiones donde existan industrias que puedan absorber la mano de obra que resultaría excedente en Almería.
IV. DIFERENTES TÉCNICAS DE DESALACIÓN
Aunque existen diversos criterios para clasificar los diferentes procesos de desalación, un modo útil y claro de clasificarlos es dividirlos en dos grupos:
1) procesos que implican un cambio de fase en el agua.
2) procesos que funcionan sin cambio de fases.
Entre los procesos que implican un cambio de fases están los siguientes: Destilación en Múltiple Efecto, Flashing en Múltiple Efecto, Congelación, y Compresión de vapor.
Los procesos que no realizan un cambio de fases incluyen: Osmosis Inversa y Electrodialisis.
El consumo energético de los procesos que usan energía térmica se da mediante un parámetro llamado "Factor de Rendimiento (FR)", que nos da la cantidad de agua pura producida (en Kg) por cada 2.300 KJ (la energía requerida para evaporar un Kg de agua en condiciones normales de presión y temperatura) de energía térmica consumida. Por lo tanto, puede decirse que el proceso será tanto más eficiente cuanto mayor sea su FR.
Para los procesos que requieren energía mecánica, el consumo energético se da en términos del número de kWh consumidos por cada Kg de agua producida. Por lo tanto, el proceso será tanto más eficiente cuanto menor sea su consumo específico (Kwh/m3 de agua producida).
4.1. Destilación y flashing en múltiple efecto
La destilación y el flashing en múltiple efecto se conocen internacionalmente con las siglas MED (Multi Effect Distillation) y MSF (Multi Stage Flash). En ambos procesos, a partir del agua salada se obtiene agua destilada de una gran pureza. Mediante la destilación se logra reducir la salinidad típica del agua hasta una diezmilésima parte. Así, mientras la salinidad del agua de mar es de 35.000 ppm, la del destilado es del orden de 4 ppm o inferior.
Para obtener agua destilada, es necesario producir vapor primero y condensarlo después. Con el fin de obtener valores del FR más elevados se acoplan en serie diversos destiladores simples, dando lugar a las denominadas plantas de Destilación en Múltiple Efecto (MED), siendo el FR mayor cuanto mayor es el número de efectos (también llamados etapas o celdas), aunque en la práctica, por razones económicas, el número de efectos no suele ser mayor de 14. La figura 4 muestra el esquema típico de una planta MED de 14 efectos. Haciendo uso de esta figura, veamos ahora cómo funciona una planta de este tipo. Como se ha explicado ya, cada etapa puede compararse a un destilador simple en el que la energía térmica requerida por el evaporador es aportada por la condensación del vapor producido en la etapa anterior.
De acuerdo con la figura 4, el agua de mar que se pretende desalinizar se hace pasar, en una determinada cantidad, por el condensador de la planta, con el fin de condensar el vapor que se ha producido en el último efecto. Tras atravesar el condensador, una parte del agua de alimentación se rechaza, utilizándose sólo una fracción de ella como agua de alimentación para el proceso.
Este agua de alimentación se hace pasar por una serie de precalentadores (P1 a P14 en la fig. 4), con el objeto de aumentar su temperatura hasta aproximarla a la de evaporación existente en la 1ª etapa o efecto.
Existe un precalentador en cada etapa. Tras pasar por el último precalentador, el agua de alimentación es introducida en la 1ª etapa, pulverizándose sobre un intercambiador de calor de haz tubular. Por el interior de los tubos de este intercambiador circula el fluido caliente que aporta la energía térmica que requiere el proceso.
Figura 4: Esquema de funcionamiento de una Planta MED típica
Como consecuencia de la pulverización del agua de alimentación sobre el evaporador de la 1ª etapa, se evapora una fracción de la misma. Este vapor pasa a la zona de la 1ª celda donde se encuentra el precalentador correspondiente; al entrar en contacto con la superficie externa del precalentador, el vapor condensa parcialmente y pasa a la 2ª etapa.
El resto del agua de alimentación que no se evaporó en la 1ª etapa pasa a la 2ª, donde se evaporará otra fracción de la misma, gracias al calor que le cede la mezcla de condensado y vapor que proviene de la 1ª etapa. Esta evaporación se produce a una temperatura algo inferior a la de la 1ª etapa, ya que la presión existente en las sucesivas celdas es diferente y decreciente desde el primero hasta el último efecto.
El vapor producido en la 2ª etapa se condensa parcialmente sobre la superficie externa del precalentador correspondiente, pasando la mezcla de vapor y condensado al evaporador de la 3ª celda o etapa, donde acaba de condensar completamente. De este modo se producen una serie de evaporaciones y condensaciones sucesivas que conducen a la producción de una determinada cantidad de destilado, de tal modo que de la cantidad total de agua de alimentación, Ma, se obtiene una cierta cantidad de destilado, Md, y el resto se convierte en una salmuera de rechazo, Mb, con una alta salinidad. En condiciones estables se cumple pues, que: Ma = Md + Mb
Con el objeto de eliminar al máximo la formación de depósitos e incrustaciones en el interior de las celdas, las temperaturas de trabajo en las mismas es del orden de los 70ºC. Como es lógico, para que se produzcan evaporaciones y condensaciones a estas temperaturas, es preciso que exista un cierto vacío en las celdas, con lo cual se baja la temperatura de evaporación hasta el valor deseado.
Las plantas desaladoras de flashing en múltiple efecto (MSF) tienen grandes similitudes con las plantas MED. Sin embargo existen algunas diferencias que deben ser tenidas en cuenta:
a) la evaporación del agua en cada efecto no se produce mediante el aporte de energía térmica en un intercambiador de calor, sino por flashing (expansión brusca de agua caliente presurizada hasta una presión inferior a la de saturación). Con esto se elimina un intercambiador de calor (el evaporador) en cada etapa.
b) la temperatura superior de trabajo en una planta MSF es del orden de los 115-120ºC, mientras que en una planta MED es del orden de los 70ºC. La existencia de temperaturas más altas en una planta MSF obliga a un pretratamiento inicial del agua más complicado y costoso (acidificación, desgasificación y neutralización). Esto implica mayores costes de operación y mantenimiento.
c) en una planta MSF, la cantidad de agua de mar introducida en el proceso debe ser de 5 a 10 veces superior a la del destilado que se desea producir, lo que implica que la cantidad de agua que hay que bombear para conseguir una misma producción de destilado, es mucho mayor en una planta MSF que en una MED, donde se tiene una relación de 1:2 aproximadamente.
4.2. Osmosis Inversa
Dependiendo del tamaño de la planta y de las características físicas y biológicas del agua a desalinizar, la instalación de una planta de Osmosis Inversa será simple o más o menos compleja, ya que de ello dependerá los equipos auxiliares de tratamiento que se necesitan. La figura 5 muestra el esquema simplificado de una planta de Osmosis Inversa convencional.
Los elementos principales que integran una planta convencional de Osmosis Inversa son: las bombas de toma de agua, el pretratamiento (inyección de ácido), los filtros, los grupos motobombas de alta presión con turbina de recuperación, el tanque de retrolavado, y el tratamiento químico final.
La misión de las bombas de toma de agua es suministrar el agua salobre a desalinizar, bien a partir del mar o de pozos subterráneos salobres. El pretratamiento del agua del mar sirve para garantizar las condiciones óptimas del agua de alimentación a los módulos de Osmosis Inversa, tanto desde el punto de vista de las propiedades físicas como químicas. En una planta de osmosis inversa es fundamental y básico un pretratamiento apropiado del agua bruta para conseguir una operación satisfactoria de la instalación.
Figura 5.- Esquema típico de una Planta de Osmosis Inversa
El pretratamiento consta de varias etapas, con las que se persigue eliminar la existencia de actividad biológica y materias coloidales orgánicas e inorgánicas en el agua, ya que estas bajarían considerablemente el buen comportamiento de los módulos de osmosis inversa. El pretratamiento incluye una acidificación del agua para evitar la precipitación del carbonato cálcico sobre los módulos. También se suele realizar una decoloración del agua con el fin de ajustar la cantidad de cloro residual existente.
A continuación del pretratamiento, se realiza una filtración para eliminar las partículas en suspensión que pudieran existir en el agua y que disminuirían el rendimiento de las membranas de osmosis inversa.
Una vez pretratada y filtrada, el agua pasa a las motobombas de alta presión que la inyectan en los módulos de osmosis inversa a la presión necesaria para hacerla pasar por los mismos. No toda el agua inyectada en los módulos de osmosis pasa a través de ellos y es desalinizada, una parte es rechazada en forma de salmuera(agua de una alta salinidad).
Antes de ser devuelto al mar, el rechazo de salmuera suele hacerse pasar por una turbina de recuperación para aprovechar su energía mecánica. El eje de esta turbina va acoplado directamente al eje de la motobomba.
Por último, al agua producida se le realiza un postratamiento que tiene por objetivo garantizar unas condiciones adecuadas de potabilidad y prevenir el crecimiento de microorganismos. Este tratamiento suele hacerse mediante la dosificación de una determinada cantidad de hidróxido cálcico o sódico e hipoclorito sódico.
El consumo energético en una planta de Osmosis Inversa es netamente eléctrico, correspondiendo principalmente a la energía eléctrica consumida por las motobombas de alta presión. Los equipos auxiliares suponen un consumo eléctrico adicional pequeño.
4.3. Electrodialisis
La Electrodialisis es otro de los procesos que, como la Osmosis Inversa, desalinizan el agua del mar sin que se produzca un cambio de fase. Este tipo de plantas se basan en el hecho de que si se hace circular por una solución iónica una corriente continua, los iones cargados positivamente (cationes) se desplazan en dirección al electrodo negativo o Cátodo. Del mismo modo, los iones cargados negativamente (aniones) se desplazan hacia el electrodo positivo o Anodo.
Por lo tanto, si entre el Anodo y el Cátodo colocamos un par de membranas semipermeables, una de las cuales es permeable a los cationes y la otra lo es a los aniones, se ira paulatinamente formando una zona de baja salinidad entre las dos membranas. Este es el proceso conocido como "electrodialisis", fundamento de las plantas desaladoras que llevan este nombre.
La figura 6 muestra gráficamente este fenómeno. Aunque el proceso de la electrodialisis es conocido desde comienzos del presente siglo, las membranas primitivas solo eran parcialmente selectivas. Fue a partir de 1.940 cuando la fabricación de nuevas membranas permitió la implantación comercial de este tipo de plantas para desalinizar aguas de baja salinidad. Al igual que las plantas de Osmosis Inversa, las plantas de Electrodialisis requieren un cuidadoso pretratamiento del agua de entrada, a fin de no dañar irreversiblemente las membranas.
Figura 6. Proceso de Electrodialisis
4.4. Elección del proceso óptimo de desalación
Cada uno de los procesos mediante los cuales se puede desalar el agua, tiene sus propias características diferenciadoras, que lo hace mas o menos adecuado para cada caso. Todos tienen ventajas e inconvenientes, por ello es necesario hacer un cuidadoso análisis de todos los factores antes de tomar una decisión.
Entre los factores que hay que considerar cabe destacar los siguientes: salinidad del agua a tratar, precio del dinero (intereses de los préstamos bancarios), disponibilidad de mano de obra cualificada para la operación de la planta, precio de la energía térmica y eléctrica, disponibilidad de calor residual a baja temperatura, etc..
Como característica general, se tiene que el consumo energético de los procesos de desalación mediante cambio de fases no depende de la salinidad del agua a tratar. La cantidad de energía térmica (calor) necesaria para obtener un Kg de agua destilada es prácticamente independiente de la salinidad inicial del agua. En cambio, los procesos sin cambio de fase (Osmosis Inversa y Electrodialisis) consumen tanto más energía cuanto mayor es la salinidad del agua de partida. Este es el motivo por el que estos procesos resultan más ventajosos cuando se trabaja con aguas salobres del subsuelo, cuya salinidad es muy inferior a la del agua del mar (35.000 ppm).
Otra característica de los procesos sin cambio de fases es que requieren un cuidadoso pretratamiento del agua de proceso, ya que en caso contrario se vería gravemente amenazada la vida útil de las membranas de Osmosis o Electrodialisis. Hay que tener presente que el coste de las membranas constituye una parte importante (20% aproximadamente) del coste total de la planta. Este es el motivo por el que estas plantas requieren mano de obra de cierta cualificación para operarlas adecuadamente.
Unos intereses bancarios elevados penalizan la implementación de plantas de destilación, ya que el coste inicial de la inversión es superior al de otros tipos de plantas. Pero tienen la ventaja de que pueden utilizar energía residual a baja temperatura, como la que se tiene en los circuitos de refrigeración de las máquinas alternativas. Esto hace que las plantas MED y MSF sean las mas adecuadas para plantas de cogeneración.
En resumen, hay una diversidad de factores que hay que tener presentes antes de elegir el proceso más adecuado a nuestras necesidades y particularidades. No existe un proceso absolutamente mejor que los demás, siendo este el motivo de que no exista un proceso que haya desplazado del mercado a los demás.
V. COMPARACION DE LOS PROCESOS DE DESALACION
A finales del año 1993, el 52% de la capacidad instalada mundial correspondía a plantas del tipo MSF, mientras que las plantas de Osmosis Inversa suponían un 34%. Las plantas de Electrodialisis, Compresión de Vapor y MED abarcaban el 14% restante. No obstante, debe indicarse aquí que la mayor parte de las plantas de Osmosis correspondía al tratamiento de aguas salobres y de río, mientras que casi la totalidad de las plantas de Electrodialisis estaban destinadas al tratamiento de este tipo de aguas. Por el contrario, las plantas MED estaban dedicadas casi exclusivamente a la desalación de agua de mar, ya que es para aguas con alta salinidad donde este tipo de plantas resulta mas competitiva si se comparan con las demás tecnologías.
De las cuatro tecnologías mencionadas (MSF, Osmosis, MED y Electrodialisis), cada una tiene su propia cuota de mercado. Esto se debe a que para cada caso concreto hay que evaluar muy cuidadosamente todas las ventajas e inconvenientes de cada uno de los procesos si se quiere elegir el proceso más adecuado, ocurriendo que lo que en un caso concreto puede ser considerado un inconveniente, resulta ser una ventaja bajo otras circunstancias. Por consiguiente, como ya se ha explicado en el Capitulo IV de este documento, hay que analizar cuidadosamente todos los factores antes de poder decidir cual es el proceso óptimo para cada caso concreto.
Dentro de los procesos evaporativos (con cambio de fase), se puede decir que, actualmente, las plantas de compresión de vapor están claramente enfocadas al mercado de plantas con una capacidad inferior a los 4.000 m3/día, mientras que para plantas de gran capacidad que trabajan con agua de mar, solo se instalan plantas MSF y MED. Los problemas técnicos que presentaban las plantas MED al principio han sido solucionados y en la actualidad las plantas MED están avanzando en el mercado frente a las plantas MSF. Esto se debe a las ventajas energéticas de las plantas MED, ya que aunque el consumo de energía térmica es similar en ambas plantas, la energía equivalente derivada del consumo de vapor a menor temperatura en una planta MED es prácticamente del 50%. Solo en los países árabes, donde no existe problema energético alguno, se siguen instalando grandes plantas MSF. Otra ventaja adicional de las plantas MED frente a las MSF son sus menores costes de operación y mantenimiento (derivados de la menor temperatura de operación).
En lo que respecta a las plantas de Osmosis, están teniendo un rápido crecimiento en los últimos años para el tratamiento de aguas con baja salinidad, ya que su consumo energético resulta muy pequeño en estos casos.
Puesto que no puede decirse de forma general que un proceso es mejor que otro, a continuación se exponen algunas nociones básicas que pueden ser útiles a la hora de elegir el proceso óptimo para un caso determinado.
Tabla III: Comparación de los cuatro procesos principales
MSF |
MED |
CV |
Osm. Inv. |
|
Estado comercial |
Desarrollado |
Desarrollado |
En desarrollo |
Desarrollado |
Capacidad mundial |
8 MM m3/d |
0,8 MM m3/d |
0,6 MM m3/d |
5 MM m3/d |
Planta de mayor tamaño |
45.000 m3/d |
18.000 m3/d |
3.000 m3/d |
9.000 m3/d |
Fabricantes |
muchos |
pocos |
pocos |
muchos |
Consumo energía: - Vapor - Electricidad |
125ºC 3-6 kWh/m3 |
70ºC 1,5-2,5 kWh/m3 |
-- 8-12 kWh/m3 |
-- 6-7 kWh/m3 |
Temp. Máxima |
120ºC |
75ºC |
75ºC |
-- |
Conversión (producto/agua mar bombeada) |
10-25% |
25-40% |
40-50% |
35-45% |
Flexibilidad operación |
60-100% |
30-100% |
-- |
modular |
Mantenimiento (limpiezas/año) |
2-4 |
0,5-2 |
0,5-2 |
1-2 |
Pretratamiento |
Moderado |
Muy simple |
Muy simple |
Exigente |
Requerimientos de operación |
Medio |
Bajo |
Bajo |
Muy alto |
VI. PLANTAS DUALES: GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD + DESALACIÓN
Un concepto al que se le está prestando en la actualidad un gran interés, debido al gran potencial que presentan, es el acople de plantas desaladoras con centrales eléctricas, obteniendo de este modo lo que se conoce con el nombre de Planta Dual. Este acople puede realizarse tanto con plantas de evaporación (MSF o MED), como con plantas de Osmosis Inversa.
Puesto que tanto las plantas MSF como las plantas MED requieren una fuente que les suministre la energía térmica que necesitan, y todas las centrales térmicas son una magnifica fuente de calor, la implementación de plantas duales MED o MSF resulta no solamente atractiva, sino que es inevitable para plantas desaladoras de gran capacidad. Para las plantas duales, los procesos MED resultan claramente más ventajosos que los MSF, debido a su menor consumo energético. Como principal inconveniente de las plantas duales con MED o MSF, hay que destacar la fuerte interdependencia que presentan los dos productos: energía eléctrica y agua, de modo que es necesaria una clara coincidencia entre las ofertas y las demandas de ambos. La producción de agua está supeditada a la generación de electricidad simultáneamente, ya que el diseño más competitivo es aquel en el que la planta MED actúa como el condensador del ciclo Rankine. No obstante, esta fuerte interdependencia puede reducirse con un diseño alternativo de la planta de modo que pueda ser alimentada separadamente.
Desde el punto de vista de la interdependencia, la osmosis inversa presenta una clara ventaja al acoplarse con una central eléctrica, ya que pueden ser bastante independientes las ofertas y demandas externas de agua y electricidad, porque la energía eléctrica que necesita la planta de Osmosis Inversa puede ser suministrada por una fuente externa. Esta ventaja ayuda a compensar los inconvenientes derivados de un mayor consumo energético cuando se compara con la variante de planta MED, y el problema de la incertidumbre que presenta el componente clave de la planta desaladora: las membranas de osmosis.
A continuación se muestran diferentes configuraciones típicas de plantas duales:
6.1 Planta Dual "Generador Diesel / Planta MED"
Este tipo de planta dual está constituido por un generador eléctrico accionado por un motor alternativo cuya energía térmica residual es usada para alimentar una planta MED. La figura 7 muestra el esquema típico de una planta como la descrita, y en la Tabla IV se dan las especificaciones típicas para una planta de este tipo. La energía térmica residual del motor alternativo está compuesta por:
- Calor procedente de los gases de escape
- Calor disipado en el circuito del aceite de lubricación y en el sistema de refrigeración del motor
- Calor disipado en el circuito del aire de sobrealimentación
Figura 7: Esquema típico de una planta dual Diesel / MED
Tabla IV: Especificaciones típicas de una planta Diesel / MED
Tipo de motor alternativo | Lento de 2 tiempos |
Potencia eléctrica | 24.000 kW |
Tipo de combustible | Fuelóleo |
Consumo de fuelóleo | 4,7 t/h |
Producción agua desalada | 4.200 m3/día |
Número de efectos | 5 - 6 |
Relación de economía | 9 a 10 m3 agua/tonelada vapor |
Agua desalada / agua bombeada | 0,45 |
Salinidad del agua producida | < 40 ppm |
6.2 Planta Dual "Grupo Térmico de Vapor / Planta MED"
Este tipo de planta dual está compuesto por un grupo térmico convencional de carbón, acoplado a una planta desaladora MED. El grupo térmico está constituido por un generador eléctrico accionado por una turbina de vapor.
El acoplamiento de la planta MED al grupo térmico puede realizarse de dos formas diferentes: actuando la planta MED como el condensador del grupo, o alimentando la planta MED con vapor procedente de una extracción de la turbina. La primera opción ofrece un mayor rendimiento del conjunto, aunque presenta el inconveniente de una menor flexibilidad ya que la producción de agua desalada está fuertemente ligada a la producción de electricidad.. Actualmente existen plantas duales de este tipo con una potencia eléctrica bruta del orden de los 700 MW.
La figura 8 muestra el esquema típico de una planta como la descrita, y en la Tabla V se dan las características de una planta de este tipo.
Figura 8: Esquema típico de una planta dual "Grupo Térmico / Planta MED"
Tabla V: Especificaciones típicas de una planta "Grupo Térmico / Planta MED"
Potencia eléctrica bruta | 633 MW |
Tipo de combustible | Carbón |
Consumo de fuelóleo | 260 t/h |
Consumo vapor saturado planta MED | 1.184 t/h |
Temperatura vapor a planta MED | 62ºC |
Producción agua desalada | 250.000 m3/día |
Número de plantas MED | 12 |
Número de efectos | 12 |
Relación de economía | 8,8 m3 agua/tonelada vapor |
Agua desalada / agua bombeada | 0,45 |
Salinidad del agua producida | < 40 ppm |
6.3 Planta Dual "Grupo Térmico de Gas / Planta MED"
Como su nombre indica, este tipo de planta dual está constituido por el acople de una planta MED a un grupo térmico constituido por una turbina de gas que acciona un generador eléctrico. Para alimentar energéticamente a la planta MED, se utiliza la energía residual de los gases de escape de la turbina de gas. La figura 9 muestra un esquema típico de esta clase de plantas, teniendo además la particularidad de representar el uso de una máquina de absorción (Heat Pump) para aumentar el rendimiento de la planta desaladora. Suponiendo que la electricidad se venda a 9 ptas/Kwh, el coste del agua producida sería del orden de las 55 ptas/m3.
La Tabla VI resume los parámetros principales de una planta de este tipo. Como puede verse en la figura 9, los gases de escape de la turbina de gas entran en el recuperador a una temperatura de 500ºC, saliendo del mismo a una temperatura de 100ºC. En el recuperador, existen tres etapas de producción de vapor: alta temperatura (HT), media temperatura (MT) y baja temperatura (LT), las cuales suministran vapor a la máquina de absorción (Heat Pump). Con la energía térmica que recibe del recuperador y del vapor de baja presión suministrado por el último efecto de la planta desaladora, la máquina de absorción suministra la energía térmica necesaria para alimentar el primer efecto de la planta desaladora. Con la configuración descrita en la figura 9, se puede producir electricidad y agua desalada a un precio muy competitivo.
Además del acople de una planta MED a una turbina de vapor o a una turbina de gas, existe también la posibilidad de acoplarla a un ciclo combinado, constituido por una turbina de gas y una turbina de vapor. En este caso, la planta MED se suele alimentar a partir de una caldera de recuperación que utiliza los gases de escape de la turbina de gas, aunque también existe la posibilidad de utilizar la planta MED como condensador de la turbina de vapor.
Figura 9: Planta dual "Grupo Térmico de Gas / Planta MED
Tabla VI: Especificaciones técnicas de la planta dual representada en la figura 9
Datos del Proceso |
Datos de la Planta Desaladora |
||
Consumo energético total de la planta (gas) | 29 MW |
Producción de agua desalada | 400 m3/hora |
Electricidad producida neta | 8 Mwe |
Consumo específico de energía térmica | 35 kWh/m3 |
Caudal de aire caliente a la entrada del recuperador | 139 ton./hora |
Consumo específico de energía eléctrica | 1 kWh/m3 |
Temperatura de los gases a la entrada del recuperador | 500ºC |
Caudal de agua de mar a la entrada | 2060 M3/hora |
Temperatura de los gases a la salida del recuperador | 100ªC |
Caudal total de rechazo (salmuera + refrigeración) | 1660 m3/hora |
Recuperación de energía térmica | 14 MW |
Temperatura del destilado producido | 34 ºC |
VII. CONCLUSIONES
Los planteamientos mostrados en este documento, así como las conclusiones y sugerencias que a continuación se dan, no pretenden ser axiomas irrefutables, ya que, aunque el autor ha intentado mantener en todo momento una plena objetividad en los planteamientos, la complejidad del problema de la desalación hace posible su análisis desde diversas perspectivas.
La creciente salinidad de los acuíferos en Almería es un hecho evidente, que tendrá consecuencias muy negativas para el desarrollo de la provincia si no se toman las medidas adecuadas para prevenirlo. Esta creciente salinidad es fruto de diversos factores coadyuvantes (creciente déficit hídrico de la región e incorporación a los acuíferos de una creciente cantidad de sales como consecuencia de los cultivos intensivos). De acuerdo con las previsiones facilitadas por diversos organismos públicos, el déficit hídrico en la Comunidad Andaluza será de 237 Hm3 en el año 1998, creciendo hasta 446 Hm3 en el año 2002 y situándose en los 838 Hm3 en el 2012. Estas cifras ponen claramente de manifiesto la gravedad del problema.
En Almería, las consecuencias de este problema pueden llegar a colapsar su desarrollo, ya que daña de forma grave al sector agrícola e industrial. La creciente salinidad de los acuíferos está dando lugar a un basculamiento del sector agrícola hacia aquellos cultivos que son mas resistentes a la salinidad del agua, lo que llegará a provocar una saturación del mercado, con la consiguiente pérdida de rentabilidad para el sector. Puesto que una buena parte del sector industrial en Almería gravita en torno a la agricultura, cualquier retroceso en este sector va a provocar un efecto similar en la actividad industrial, disminuyendo el nivel de vida y de ocupación de la población.
Dada la abundancia de recursos de agua salobre que existe en Almería (recordemos sus más de 150 Km de costa), la desalación puede ser, en gran medida, la solución a este problema. Mediante la desalación, podemos convertir el agua salobre en agua de calidad, la cual resulta tan necesaria para nuestro desarrollo.
Afortunadamente, la desalación del agua es una realidad patente en muchas zonas del mundo que poseen abundantes recursos de agua salobre y escasez de agua de calidad (Oriente Medio, Islas Canarias, etc.). En la actualidad no existen problemas tecnológicos para la desalación. Baste recordar las más de 9.900 plantas que había en el mundo a finales del año 1993, con más de 19 millones de m3/día de agua desalada. Hoy en día, existen diversas técnicas (Osmosis Inversa, Compresión de Vapor, Destilación en Múltiple Efecto, etc.), cada una de ellas con sus ventajas e inconvenientes, lo que hace necesario un estudio individualizado de cada caso con el fin de poder elegir la técnica que resulte más adecuada. Así pues, la desalación no es ninguna utopía.
También es un hecho demostrado que las técnicas de desalación se están mejorando continuamente, abaratándose los costes y aumentando la eficiencia de las plantas desaladoras. Es por ello que lo que hoy en día puede ser prohibitivo debido a su coste, probablemente no lo sea en un futuro próximo.
Tal y como ha sido ya puesto de manifiesto al comienzo del Capítulo III de este documento, el problema de la desalación del agua debe ser enjuiciado de modo diferente según se trate de agua para uso agrícola, industrial o doméstico. Puesto que los parámetros económicos que delimitan la viabilidad de la desalación del agua son diferentes en estos campos, las posibles soluciones pueden ser, y de hecho son, diferentes también. Así pues, las conclusiones y sugerencias que a continuación se exponen, han sido clasificadas en dos apartados: a) desalación para uso agrícola, y b) desalación para uso industrial y doméstico.
a) Desalación para uso agrícola
Se han analizado en el Capítulo III de este documento las consecuencias negativas que la creciente salinidad de los acuíferos tiene sobre los cultivos, quedando de manifiesto la urgencia de encontrar una solución a este problema. En el ámbito agrícola, la desalación debe ser considerada como una medida que debe estar enmarcada en un conjunto más complejo de actuaciones, incluyendo los siguientes factores:
Implementación de procesos de desalación económicos. La principal dificultad en el ámbito agrícola es la imposibilidad de implementar procesos de desalación cuyo coste sea prohibitivo para la rentabilidad de los cultivos. Dados sus elevados consumos de agua, el sector agrícola no puede pagar un precio alto por el agua desalada, requiriendo procesos de desalación baratos y eficientes. Procesos de desalación que presentan unos costes no prohibitivos para el sector doméstico e industrial, resultan prohibitivos para la agricultura. Así tenemos que unos precios del agua desalada del orden de las 90 - 140 ptas pueden ser factibles para la industria y para los hogares, no siéndolo para la agricultura. El acople optimizado de grupos generadores de electricidad y plantas de osmosis inversa y destilación, puede conducir a plantas desaladoras de bajo coste. En este sentido, la experiencia de la comunidad de regantes "Virgen del Milagro" (Mazarrón) resulta un claro ejemplo de como conseguir agua desalada a bajo costo. En esta comunidad de regantes se puso en marcha una planta desaladora en Noviembre de 1995, con una producción anual de 5 Hm3 que abastecen más de 3.500 hectáreas de cultivo, siendo el coste del agua producida del orden de las 25 ptas/m3. La explotación de esta planta ha sido tan satisfactoria que la comunidad de regantes está pensando ampliar la planta en 1998. En esta línea de plantas para uso agrícola está también el proyecto, en fase preliminar aún, de la Comunidad de Rambla Morales (Almería), con un coste de unas 45 ptas/m3.
Parar la creciente demanda de agua por parte del sector agrícola, controlando de forma eficaz la superficie cultivada. La salinidad de los acuíferos subterráneos aumentará tanto más cuanto más agua se extraiga de los mismos, por lo que es necesario evitar que siga creciendo la cantidad de agua extraída. Ya que, desde el punto de vista del consumo de agua, el cultivo enarenado supone un ahorro próximo al 25% cuando se compara con el cultivo hidropónico, es necesario limitar este tipo de cultivo a aquellos casos en los que sea imposible el enarenado.
Mayor tecnificación de la actividad agrícola, optimizando las cantidades de nutrientes y agua que se aportan a los cultivos. De este modo se conseguirá no solo disminuir la aportación de sales a los acuíferos por filtración desde las capas de cultivo, sino también reducir el consumo de agua. Al disminuirse las cantidades de agua y de nutrientes, el agricultor obtendrá un ahorro que le permitirá poder pagar por el agua un poco más sin poner en peligro la rentabilidad del cultivo.
Por consiguiente, existen vías para poder mitigar el problema de la escasez de agua desalada para uso agrícola. No obstante, la implementación de estas vías debe hacerse con la requerida supervisión técnica y control por parte de la Administración para que no se produzcan efectos secundarios indeseables (impactos medioambientales negativos, sobreexplotación de los acuíferos mediante plantas desaladoras, etc.). Aunque todos los procesos de desalación para uso agrícola que parecen viables en la actualidad están basados en la desalación de aguas salobres subterráneas (por su menor coste), el continuo abaratamiento de los procesos desaladores de agua de mar y una adecuada optimización de los consumos, probablemente permitirá ampliar al agua de mar el campo de la desalación para uso agrícola.
b) Desalación para uso industrial y doméstico
Dado que en este campo, las limitaciones económicas no son tan acusadas como en el campo agrícola, es posible pensar en la implementación de procesos de desalación a base de agua de mar. Dependiendo de las condiciones particulares de cada caso, se deberá optar por la implementación de un proceso u otro (ver sección 4.4), siendo viables, en principio, cualquiera de los procesos que han sido analizados en el Capitulo IV de este documento.
No obstante de lo anteriormente dicho, existe una opinión generalizada que, para grandes consumos, la opción mas rentable a corto plazo es la implementación de plantas desaladoras mediante ósmosis inversa, por los motivos siguientes:
la tecnología se considera suficientemente probada y los costes actuales son razonables
la producción de agua desalada es independiente de la producción de energía eléctrica
el plazo de construcción de este tipo de plantas es de unos 18 meses, igual o inferior que el de otras soluciones
la prevista disminución del precio de la electricidad para grandes consumidores en un futuro muy próximo, conllevará una disminución del precio del agua producida con plantas de Osmosis Inversa.
Aunque la osmosis inversa se presenta como la opción más factible a corto plazo, la opción recomendada para un medio/largo plazo es la de poner en marcha plantas desaladoras duales, acoplando plantas de destilación en múltiple efecto con plantas térmicas de nueva construcción para la generación de electricidad. De este modo se lograría cubrir simultáneamente la nueva demanda eléctrica y los déficits hídricos consolidados. Al mismo tiempo, se conseguiría reducir al mínimo los costes energéticos de la desalación, optimizando su integración en centrales de nueva construcción, con el diseño adaptado a esta función.
Por último, y para terminar este apartado de conclusiones, es necesario hacer referencia a las plantas de desalación mediante energías renovables. En el documento de trabajo que se ha presentado sobre este tema, se ha realizado una exposición de las diferentes opciones posibles. Cabe destacar la existencia de los Colectores Solares Compactos para desalación y los Solar Stills, que permiten producir agua desalada en cantidad suficiente para abastecer pequeñas demandas domésticas o agrícolas. Aunque se ha demostrado la viabilidad técnica de todo un abanico de opciones, los sistemas de desalación mediante energías renovables no resultan aún competitivos con los sistemas a base de energías convencionales, por lo que es necesario seguir perfeccionándolos con el fin de abaratar los costes. Una penalización sobre el uso de combustibles fósiles (para tener en cuenta la degradación medioambiental que conllevan) conduciría, sin duda, a una más rápida comercialización de este tipo de plantas desaladoras.
VIII. REFERENCIAS
1. E. Gaite Aboy, "La Desalación en España: una necesidad permanente". Ingeniería Química, Junio de 1996.
2. Asociacion Internacional de Desalación (IDA), "Worldwide Desalting Plants Inventory". Informes anuales correspondientes a los años 1992 y 1994
3. C. Tamés, "Utilización de aguas saladas en el riego". Inst. Nac. de Inv. Agron. (INIA). Año 1965, Madrid
4. R.S. Ayers y D.W. Westcot, "La Calidad del Agua en la Agricultura". Estudios FAO. Serie Riego y Drenaje, nº 29. Rev. 1. Ed. FAO,. Año 1987, Roma.