Desalinización de aguas: ¿Es una respuesta adecuada a la escasez del recurso hídrico?

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.

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Ac­tual­men­te se pu­ri­fi­can dia­ria­men­te 130 mi­llo­nes de me­tros cú­bi­cos, uti­li­zan­do unas 21.500 plan­tas
desa­li­ni­za­do­ras, que ope­ran en más de 130 paí­ses.

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, 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.

Por Aldo Saa­ve­dra:
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.