agua y desalación

AGUA Y DESALACIÓN
NUEVA TECNOLOGÍA PARA PRODUCCION DE AGUA
EN ANTOFAGASTA
Las personas han buscado por mucho tiempo la forma de purificar las aguas saladas para
hacerlas aptas para el consumo humano y la agricultura. Del total de agua que tiene nuestro
planeta, solo el 2,5% es “agua dulce”, el resto es agua salobre y agua de mar, con niveles de
contenido de sales que no permiten sostener vida humana o agricultura. Se entiende por
agua dulce aquella agua que tiene bajos contenidos de sales, en niveles no perceptibles por
el paladar humano. De toda esta agua dulce, el 0,3% se encuentra en ríos, lagos y acuíferos
poco profundos, y de esta última solo un 11% es recurso renovable disponible para
consumo humano.
La desalación, también llamada desalinación o desalinización, es una alternativa de fuente
para sectores que no cuentan con recursos de agua fresca. Es un proceso de tratamiento en
el cual se le extraen las sales disueltas al agua de mar o a las aguas salobres para producir
agua de calidad potable o agua dulce. Lo anterior, en cifras, se puede expresar como bajar
las sales disueltas de 38.000 mg/lt (agua de mar) a menos de 500 mg/lt (agua potable).
Las tecnologías de los procesos para desalar agua de mar han sido conocidas por largo
tiempo. El problema fue que en sus orígenes, estos procesos eran de tan alto costo que se
hacía inviable desarrollar plantas de cierto tamaño desde el punto de vista comercial.
A fines de los 1960s, unidades comerciales de hasta 8.000 metros cúbicos por día
comenzaban a ser instaladas en varias partes del mundo. Estas unidades fundamentalmente
utilizadas para desalar agua de mar correspondían a procesos de evaporación, pero en los
años 1970s, los procesos comerciales de membrana comenzaron a ser más utilizados.
Originalmente, el proceso destilador fue utilizado para desalar agua salobre. Esta técnica
era costosa e inhibió el desarrollo de este tipo de recurso de agua. Cuando la electrodiálisis
fue introducida, se podía desalar agua salobre en forma mucho más económica, y se
encontraron muchas aplicaciones para ella. En forma semejante, la ósmosis reversa (RO)
fue originalmente utilizada para desalación de aguas salobres, aunque el proceso ha
demostrado ser conveniente para desalar de la agua de mar también.
Por los años 1980s, los procesos de desalación alcanzaron totalmente el grado de
desarrollo comercial. Se aprovechó en beneficio de estas tecnologías comerciales
toda la experiencia adquirida con las unidades construidas y operadas en las
décadas anteriores. Una va riedad de tecnologías de desalación fueron
desarrolladas en estos años y pueden ser clasificados en procesos térmicos, de
membranas y menores como se presentan a continuación:
Térmicos
Destilación Instantánea Multietapa
Destilación Multiefecto
Compresión Mecánica de vapor
Membranas
Electrodiálisis
Osmosis Inversa
Menores
Congelamiento
Destilación por Membranas
Humidificación Solar
Las unidades de mayor capacidad de producción de agua por medio de este tipo
de tecnologías se encuentran en Arabia Saudita, 25% del total, principalmente
unidades de desalación de agua de mar que usan los procesos de destilación. Los
Estados Unidos de América son el segundo país en capacidad total, con
aproximadamente un12%, principalmente utilizando la desalación de aguas
subterráneas salobres a través del proceso de osmosis inversa.
A nivel mundial, la relación de importancia entre los distintos sistemas de desalación hoy
esta liderada por la osmosis inversa, con un 42,3% seguid a de la destilación instantánea
multietapa.
¿QUÉ ES LA OSMOSIS?
La osmosis es un proceso natural que ocurre en todas las células vivas. La
osmosis permite la vida del reino vegetal, y del reino animal, incluyendo a los
seres humanos, al inducir que el agua fluya por difusión desde zonas donde se
encuentra relativamente pura, con baja concentración de sales, a zonas donde se
encuentra con alta concentración a través de una membrana semipermeable. El
resultado final es la extracción de agua pura del medio ambiente.
Una membrana semipermeable es cualquier membrana, animal, vegetal, o
sintética en la que el agua puede penetrar y traspasar con mucha más facilidad
que los otros componentes que se encuentran en solución en la misma.
Por ejemplo, las raíces permiten a las plantas extraer del suelo el agua, por el
proceso de osmosis. El agua relativamente pura que se encuentra en el suelo,
pasa por difusión a través de las membranas de las raíces para diluir la alta
concentración de sales que normalmente tiene la savia de la planta, ya que a ésta
se le evapora continuanuamente por las hojas.
El objetivo de la osmosis natural es permitir que seres vivos puedan absorber
agua pura del medio ambiente. En el proceso de osmosis natural, el agua pura se
convierte en agua menos pura al contaminarse con las sales y azúcares de los
fluidos vitales de las plantas y de los animales.
¿QUÉ ES LA OSMOSIS INVERSA?
La osmosis inversa es un proceso inventado o creado por el hombre que revierte
el fenómeno de la osmosis natural. El objetivo de la osmosis inversa es obtener
agua purificada partiendo de un caudal de agua que está relativamente impura o
salada. Esto se logra al separar de este caudal de agua contaminada con sales,
un caudal menor de agua pura.
En el proceso de osmosis inversa, se le aplica presión a la solución que tiene más
alta concentración de sales y así se fuerza un caudal inverso a través de la
membrana semipermeable, como se aprecia en la figura.
La presión hidráulica, establecida por la diferencia de altura, fuerza un caudal en
sentido inverso a través de la membrana semipermeable. El agua pura pasa a
través de la membrana por difusión. La velocidad de este proceso de difusión
depende de la cantidad de presión hidráulica que le apliquemos al agua más
salada.
Esta purificación del agua al disolverse y difundirse en sentido inverso (empujada
por presión) a través de una membrana semipermeable es la osmosis inversa.
Esta es la tecnología seleccionada para el proyecto de nueva fuente que está en
construcción para la ciudad de Antofagasta.
UNA PLANTA DESALADORA PARA ANTOFAGASTA
La ciudad de Antofagasta se encuentra ubicada en el borde costero de la II Región de Chile,
albergando una población aproximada de 250.000 habitantes. La demanda por agua potable
de la ciudad es actualmente abastecida por agua proveniente de la alta cordillera, debiendo
ser conducida por más de 400 kilómetros hasta este centro urbano.
Hoy se requieren nuevas fuentes de agua, que permitan mantener la condición de
demanda satisfecha al 100% para todos los habitantes de la Región en el corto,
mediano y largo plazo. Esta incorporación de nuevas fuentes no solo debe cumplir
obviamente con todas las normas de calidad, sino que además deben ser
proyectos sustentables en el tiempo y viables económicamente.
Se suman a lo anterior, las condiciones de extrema aridez de la región y el
crecimiento económico que ella ha venido experimentando, específicamente el
desarrollo de nuevos proyectos mineros, lo que ha impactado en los recursos de
agua superficiales y subterráneos, transformando estos recursos en un bien
crecientemente escaso, por el cual existe hoy una mayor disposición de pago.
Esta mayor demanda de agua y la actual explotación al límite de las fuentes
tradicionales, está abriendo la posibilidad de desarrollar alternativas tecnológicas
de producción de agua potable e industrial distintas a las tradicionales, y que a
pesar de su mayor costo, hoy resultan factibles económicamente en el mercado
actual frente a la amenaza de demanda insatisfecha.
Entre estas alternativas tecnológicas, se destaca la Desalación de Agua de Mar,
que es la solución no tradicional por la que ha optado ESSAN S.A. para satisfacer
la mayor demanda futura de agua que generará el crecimiento de las ciudades de
la II Región. Esta fuente no convencional utiliza el agua de mar como materia
prima para la producción de agua potable, por medio de la Osmosis Inversa, que
es una tecnología de desalación ya probada y consolidada en el mundo en cuanto
a su confiabilidad, eficiencia y calidad del producto final. La capacidad de
producción de agua del proyecto es de 52.000 m3/día, con una inversión
comprometida de US$ 52 millones.
Esta tecnología de punta, además de calificarse como “limpia” desde el punto de
vista medioambiental, permitirá aliviar la presión que por nuevas demandas de
agua sufre el sistema hidrológico de la Región, el que ya se encuentra en su punto
de máxima explotación sustentable.
Mario Arenas Jofre
Ingeniero Civil