¿Convertir agua de mar en agua potable en media hora? ¿O seguir utilizando los métodos tradicionales?

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Un equipo de investigadores logró transformar agua salobre y agua de mar en agua potable segura y limpia en menos de 30 minutos utilizando un filtro y luz solar.

Los científicos, que publicaron sus hallazgos en la revista Nature Sustainability, diseñaron un filtro especial que puede generar cientos de litros de agua potable por día y solo requiere luz solar directa para purificarlos, lo que hace que el proceso sea energéticamente eficiente, de bajo costo y sostenible.

Durante el proceso de desalinización, el filtro adsorbe las sales del agua y luego se coloca bajo la luz del sol para regenerarse.

Para la fabricación del filtro, los investigadores utilizaron compuestos organometálicos (MOF, por sus siglas en inglés), que constan de iones metálicos, los cuales forman un material cristalino.

Es un descubrimiento nada menor, pues podría proporcionar agua potable a millones de personas en todo el mundo.

La Organización Mundial de la Salud sugiere que el agua potable tenga un sólido disuelto total (TDS) de <600 partes por millón (ppm). Los científicos alcanzaron un TDS de <500 ppm en solo. Así que su invento es una buena noticia.

El agua de mar desalinizada es la fuerza vital de Arabia Saudita, en especial en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá, un centro de investigación internacional que prosperó hace una década en el desierto árido y despoblado.

Producida a partir del agua del mar Rojo y después de pasar por membranas que separan la sal, esta agua se bombea a los relucientes edificios de los laboratorios del campus, a las tiendas, a los restaurantes y a las casas idénticas y planificadas de los vecindarios circundantes. También irriga las palmeras que están a la orilla de las calles inmaculadas y el césped del estadio deportivo con capacidad de 5000 espectadores. Incluso las piscinas de la comunidad contienen cientos de miles de litros de esta agua.

La desalinización suministra toda el agua dulce de la universidad, casi diecinueve millones de litros al día. Pero esa cantidad es solo una pequeñísima parte de la producción total de Arabia Saudita. Detrás de los muros y las casetas de seguridad de la universidad, el agua desalinizada representa cerca de la mitad del suministro de agua dulce de este país de 33 millones de habitantes, uno de los más carentes de agua del planeta.

En todo el mundo se considera cada vez más que la desalinización es una posible solución para los problemas de la cantidad y la calidad del agua, mismos que empeorarán con el crecimiento global de la población y el calor extremo y la sequía prolongada relacionada con el cambio climático.

“Es una solución parcial para la escasez de agua”, señaló Manzoor Qadir, un científico del medioambiente del Programa de Agua y Desarrollo Humano de la Universidad de las Naciones Unidas. “Esta industria crecerá. En los próximos cinco o diez años, veremos cada vez más plantas desalinizadoras”.

Arabia Saudita y otros países del Medio Oriente y África del Norte se encuentran en el centro de este crecimiento, pues hay grandes plantas desalinizadoras nuevas en etapas de planificación o construcción. Los suministros de agua renovable en la mayor parte de estos países ya están muy por debajo de la definición de las Naciones Unidas de verdadera escasez de agua, la cual es aproximadamente 1325 litros por persona al día, y un informe publicado en 2017 por el Banco Mundial indica que el cambio climático será el factor más importante para aumentar el apremio por el abastecimiento de agua en el futuro.

Sin embargo, aún no se sabe en qué otra parte se desarrollará el proceso de desalinización. “En los países de bajos ingresos no están haciendo casi nada”, comentó Qadir.

La razón primordial es el costo. La desalinización sigue siendo cara debido a que se requieren grandes cantidades de energía. Con el fin de hacerla más costeable y accesible, los investigadores de todo el mundo están estudiando la forma de mejorar los procesos de desalinización, al diseñar, por ejemplo, membranas más eficaces y durables para producir más agua por unidad de energía y mejores formas de manejar el agua salada tan concentrada que queda.

En la actualidad, la desalinización se limita en gran medida a los países más acaudalados, en especial los que poseen abundantes combustibles fósiles y acceso a agua de mar. Además del Medio Oriente y África del Norte, la desalinización ha llegado a algunas partes de Estados Unidos que tienen problemas de agua, sobre todo California, y a otros países como España, Australia y China.

Pero la desalinización también tiene costos para el medioambiente…

En las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la gran cantidad de energía que se emplea, y en la eliminación del agua salada, la cual, además de ser sumamente salada, está mezclada con sustancias químicas que se usan para su tratamiento y que también son tóxicas.

Pese a que existe un abastecimiento prácticamente ilimitado de agua de mar, el agua desalinizada apenas representa cerca del uno por ciento de toda el agua dulce del mundo.

Incluso en Arabia Saudita, donde las grandes reservas de petróleo (y la riqueza que estas aportan) han hecho que ese país sea el líder mundial en el proceso de desalinización, encargado de aproximadamente una quinta parte de la producción global, se reconoce que este proceso debe volverse más costeable y sustentable. En esta universidad, los ingenieros tienen como objetivo lograr precisamente eso.

“Estamos intentando desarrollar procesos nuevos con el fin de consumir menos energía y ser más respetuosos con el medioambiente”, comentó Noreddine Ghaffour, investigador del Centro de Desalinización y Reutilización del Agua en esta universidad, conocida mundialmente como Kaust.

Como lo indica el nombre del centro, también se reconoce que el tratamiento y la reutilización de las aguas residuales pueden ayudar a reducir el problema de los suministros de agua. “En cualquier lugar donde se lleve a cabo la desalinización también se debe practicar la reutilización”, señaló Paul Buijs, quien funge como el enlace del centro entre los investigadores y la industria.

Fuera de la planta de desalinización principal de Kaust, la cual emplea una tecnología llamada ósmosis inversa, cuatro tanques enormes llenos de arena filtran las impurezas del agua de mar cuando esta llega a través de la tubería. Dentro, el ruido de las bombas se torna ensordecedor cuando el agua se bombea hasta 70 veces la presión atmosférica a varios cientos de tubos de acero, cada uno de ellos relleno de membranas enrolladas en espiral. Los poros microscópicos de las membranas dejan pasar las moléculas de agua, pero no la sal ni la mayor parte de las demás impurezas. El agua dulce sale de las tuberías de plástico que hay en el extremo de cada tubo.

Casi todas las plantas desalinizadoras nuevas de todo el mundo utilizan ósmosis inversa, la cual se introdujo hace medio siglo. A lo largo de las décadas, los ingenieros han hecho que el proceso sea mucho más eficiente y han reducido los costos de manera significativa mediante el desarrollo de plantas más grandes y mejores membranas y métodos de recuperación de energía.

“La introducción de membranas para la desalinización fue algo en extremo innovador”, afirmó Buijs. “Sin embargo, nos ha tomado años, desde la década de 1970 hasta ahora, alcanzar una capacidad máxima diaria de aproximadamente un millón de metros cúbicos al día” (o más o menos 946 millones de litros) en las plantas más grandes.

“Es muchísimo, pero cada etapa diez veces más grande está tardando alrededor de quince a veinte años”, señaló.

Además, litro por litro, en la actualidad es mucho más costoso operar las plantas térmicas que las plantas de membranas. Pero puesto que algunas plantas térmicas tienen por lo menos un cuarto de siglo de vida útil, los investigadores de Kaust están trabajando en idear formas para que sean más eficientes.

Una pequeña planta piloto en uno de los edificios de investigación utiliza energía solar para calentar el agua directamente. Este proyecto, dirigido por el científico investigador Muhammad Wakil Shahzad también extiende el rango de temperatura de operación y produce mucha más agua dulce que un diseño térmico convencional.

Shahzad y otros investigadores están diseñando una versión ampliada de este sistema para una planta desalinizadora que ya existe en el mar Rojo. “Estamos en un momento en el que debemos buscar soluciones creativas a fin de lograr una producción sustentable para el suministro de agua en el futuro”, comentó.

PROYECTOS MEXICANOS DE DESALINIZACIÓN AVANZAN PESE A COVID-19

La pandemia de coronavirus no ha alterado los planes para construir cuatro plantas de desalinización en la zona noreste de México, una región con problemas de sequía de larga data.

Las plantas son para las ciudades de La Paz y Los Cabos en el estado de Baja California Sur; Playas de Rosarito en Baja California; y Puerto Peñasco en Sonora.

Con una inversión combinada de 12.800mn de pesos (US$555mn), los proyectos se dieron a conocer en noviembre cuando el gobierno y el sector privado presentaron la primera etapa del programa nacional de infraestructura (PNI) 2020-2021.

LA PAZ

El diseño de ingeniería básica de la planta desalinizadora La Paz se otorgó a la firma mexicana Cipro este mes, según señaló su presidente ejecutivo, Manuel Salas Flores, al sitio de noticias Energía Hoy el 17 de junio.

Se trata del primer paso antes de la etapa de preinversión y el lanzamiento de la licitación de construcción, según Salas.

“CIPRO es responsable de realizar los diseños de ingeniería necesarios para obtener agua potable a partir de agua salada y la autorización medioambiental que, en conjunto, permitan evaluar el monto de inversión necesario para construir la planta y sus costos de operación y mantenimiento que servirán para obtener las autorizaciones federales necesarias para el desarrollo de la infraestructura», manifestó.

El estudio de ingeniería ayudará a determinar la ubicación exacta de la planta, así como la tecnología que se utilizará para entregar la cantidad necesaria de agua, explicó Salas.

La planta desalinizadora bombeará 200l/s en el área urbana y el sector industrial de la ciudad durante 20 años, según el sitio web gubernamental Proyectos México.

La planta se financiará a través de un modelo de asociación público-privada (APP). Alrededor del 57% de la inversión provendrá del sector privado, mientras que el resto lo aportará un fondo fiduciario público.

Se espera que la construcción comience el 3T21, según el PNI.

LOS CABOS

La licitación preliminar de construcción de la planta Los Cabos se lanzará el 30 de septiembre, de acuerdo con Christian Agúndez, titular de la comisión de agua de la ciudad, a los medios locales el 11 de junio.

El gobierno local espera comenzar la construcción en marzo de 2021.

Un par de días antes del anuncio, el alcalde de Los Cabos, Jesús Armida Castro Guzmán, dijo a los medios locales que la planificación de la planta nunca se detuvo a pesar de la crisis pandémica y que la ciudad pretende completar todos los estudios necesarios este año.

La licitación para construir, operar y mantener la planta durante 25 años se lanzará el 3T20, según el Proyectos México.

La planta proporcionará a la ciudad 250l/s y el 58% de su financiamiento provendrá del sector privado, mientras que el 42% restante lo aportará un fondo fiduciario público.

PLAYAS DE ROSARITO

La construcción de la planta de desalinización de US$453mn podría finalmente hacerse realidad este año debido a la creación de una nueva secretaría para supervisar y resolver disputas sobre proyectos hídricos.

La comisión de energía y recursos hidráulicos del Senado de Baja California aprobó a principios de mayo la creación de la Secretaría para el Manejo, Saneamiento y Protección del agua, con el fin de resolver los problemas hídricos desde hace mucho tiempo.

Se espera que la iniciativa, propuesta por el gobernador Jaime Bonilla Valdez, ayude a acelerar proyectos como la planta desaladora Playas de Rosarito, que se adjudicó a la concesionaria Aguas de Rosarito hace más de cinco años.

Monitoreo Económico Baja California informó a mediados de mayo que la filial Consolidated Water de NSC Agua, que forma parte de las tres compañías que conforman el consorcio Aguas de Rosarito, enfocaría sus esfuerzos en comenzar la construcción de la planta este año, con la ayuda de la nueva secretaría.

La iniciativa, que se construirá en dos etapas, no solo es el proyecto hídrico más caro de la región, sino también el más avanzado de todas las iniciativas de desalinización del PNI, y está programado para este año.

La primera etapa consiste en lograr una capacidad de desalinización de 2,2m3/s, construir un acueducto y expandir la capacidad de la instalación de almacenamiento asociada a 20.000m3. La segunda etapa agregará otros 2,2m3/s de capacidad de desalinización y un acueducto del tanque 3 a la planta de tratamiento El Florido.

Esta abastecerá agua potable a los municipios costeros de Baja California que dependen del acueducto Río Colorado-Tijuana a través de la captación y tratamiento de agua del océano Pacífico. Cuando esté lista, la planta beneficiará a aproximadamente 1,7 millones de habitantes de la región, según la comisión de aguas de Baja California.

Un vehículo de propósito especial se adjudicó un contrato a 40 años para construir y operar la planta bajo un modelo de APP en 2016. El contrato describe 3 años para diseñar y construir la planta y 37 años de operación y mantenimiento antes de entregarla al estado.

PUERTO PEÑASCO

También se espera que el cuarto proyecto de planta desalinizadora comience la construcción este año, aunque el gobierno local de Puerto Peñasco no ha actualizado el estado del proyecto desde febrero.

El alcalde de Puerto Peñasco, Ernesto Munro, manifestó a los medios locales a principios de febrero que la planta de US$6,6mn comenzaría a construirse este año bajo un modelo de APP y que el gobierno municipal asignaría 28mn de pesos.

Munro también afirmó que esperaba que la planta pudiera comenzar a operar en el tercer trimestre del próximo año.

*Copyright: c. 2019 The New York Times Company

*Fuente: https://www.bnamericas.com/es/reportajes/proyectos-mexicanos-de-desalinizacion-avanzan-pese-a-covid-19