Desalinización de Aguas. Casos de España e Israel 1

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1 Desalinización de Aguas. Casos de España e Israel 1 La desalación es el proceso por el cual el agua de mar, que contiene partes por millón (ppm) de sales, y las aguas salobres, que contienen de a ppm, se convierten en agua apta para el consumo productivo, humano e industrial. Las tecnologías de más amplio uso son destilación térmica o solar, electrodiálisis y osmosis inversa (OI). España tiene una capacidad instalada de más de 900 plantas generando aproximadamente m 3 /día. España ha demostrado que la desalación es una alternativa viable y competitiva con un costo estimado de agua desalada en 0,40-0,60 /m3 ($265-$400/m 3 ). En España las plantas desaladoras modulares generalmente usan OI y tienen costos aproximados de euros por 9 m 3 /día; de euros por 28m³/día de; de euros por 130m³/día y de euros por una de 400m³/día. La desalación en Israel aporta el 10% del agua consumida, sin embargo, para el 2012 supondrá cerca del 30% del total 2. Este país posee la planta de Ashkelon, la más grande del mundo y que usa OI, produce agua potable a un costo aproximado de $0.52 dólares por m 3. Tabla de Contenido Introducción... 1 I. Desalinización de agua de mar... 2 II. Tecnologías de desalinización... 2 III. Tecnologías de desalación en España e Israel España Israel... 5 IV. Plantas modulares desaladoras: costos energéticos y económicos... 5 Introducción La dificultad de acceso al agua fresca o dulce en algunos lugares del mundo ha llevado a la necesidad de extraer y usar agua de mar, previo tratamiento de extracción de las sales o desalinización, para satisfacer esa necesidad básica. Este documento aborda el desarrollo de tecnologías de desalinización o desalación de agua de mar, además de analizar los usos y desarrollos de estas tecnologías 1 Contacto: Enrique Vivanco Font. En colaboración con Pablo Morales, Leonardo Arancibia. Asesoría Técnica Parlamentaria BCN. Anexo 3195, evivanco@bcn.cl Área RRNN, Ciencia y Tecnología Disponible en: (Agosto, 2011).

2 2 Israel y España. Finalmente se verá el desarrollo de equipos modulares de desalación. La información se obtiene de Organismos Nacionales e internacionales tales como Asociación Internacional de Desalación (IDA, por sus siglas en inglés) y Comisión Nacional de Riego, y otros documentos que aborden el desarrollo de estas tecnologías. I. Desalinización de agua de mar El Consejo de Ministros para la Comisión Nacional de Riego en el Manual para el Desarrollo de Grandes Obras de Riego 3 define la desalinización o desalación como el proceso por el cual el agua de mar, que contiene partes por millón (ppm) de sales, y las aguas salobres, que contienen de a ppm, se convierten en agua apta para el consumo productivo, humano e industrial. Es decir, la desalinización expresada en cifras, se puede entender como bajar las sales disueltas de mg/l (agua de mar) a menos de 500 mg/l (agua potable). La desalinización es un procedimiento conocido desde la antigüedad, y que se viene realizando por medio de la evaporación. Durante el siglo XVI se realiza mediante la destilación en las embarcaciones árabes 4. Posteriormente en el siglo XVIII comienza el uso de membranas (osmosis a través de membranas naturales) para filtrar las sales del agua de mar 5. En general, un dispositivo desalinizador separa esencialmente agua salada en dos corrientes: una con una baja concentración de sales disueltas (la corriente de agua fresca) y la otra contiene la salmuera (solución concentrada de sales). Estos equipos requieren energía para operar y pueden usar un gran número de diferentes tecnologías combinadas para lograr la separación 6 : II. Tecnologías de desalinización Los procesos técnicos de desalación de aguas marinas o salobres continentales utilizados son: a) Destilación Térmica: conocida también como Destilación solar y que consiste en transformar el agua en vapor para luego condensarla y separarla de la sal. Se usa para tratar grandes volúmenes de agua ( m3) con altas concentraciones 3 Consejo de Ministros para la Comisión Nacional de Riego Manual para el Desarrollo de Grandes Obras de Riego Disponible en %20para%20el%20desarrollo%20de%20grandes%20obras%20de%20riego.pdf (Julio, 2011) 4 Gabbrielli E El desarrollo y el estado actual de los procesos El desarrollo y el estado actual de los procesos de desalinización y el rol de la International Desalination Association (IDA) II Seminario Internacional de Desalación en Antofagasta. Disponible en: (Julio, 2011). 5 Ibíd. 6 Alden d Evaluación Económica de un Tren de Tratamiento de Agua Residual para la UDLA-P Disponible en: (Julio 2011)

3 3 de sal (sobre 30 gramos por litro) 7. Tiene dos variantes según el uso de la energía del sol directamente o por células solares 8. Esta tecnología es adecuada para pequeñas comunidades en regiones áridas o semiáridas. b) Compresión de vapor: utiliza un compresor adiabático 9 que consigue dos sectores de diferentes presiones, de tal manera que se genera un flujo de vapor desde el sector de mayor presión y temperatura de condensación hacia el inferior, lugar donde se produce la condensación y posterior separación de las sales del agua 10. c) Congelación: el agua salina se ve sometida a diversos sistemas de refrigeración para posteriormente evaporarla a baja presión en un cristalizador al vacío. Así se obtienen cristales de hielo mezclados con cristales en salmuera que pueden ser separados mediante procesos mecánicos 11. d) Electrodiálisis: es uno de los métodos de mayor uso, junto a la destilación térmica y osmosis inversa, y consiste en la separación iónica a través de una serie de membranas situadas sucesivamente y separadas por milímetros entre sí. La aplicación de campos eléctricos genera la migración de iones que pasan por estas membranas que actúan como tamices de las sales 12. e) Ósmosis inversa: esta tecnología aplica presión mecánica logrando así contrarrestar la presión osmótica natural 13, de forma que el agua fluye desde una zona con mayor concentración de sales a una de menor concentración hasta obtener agua pura 14. A nivel mundial, la relación de importancia entre los distintos sistemas de desalación actualmente está liderada por la ósmosis inversa, con un 59%, seguida de la evaporación por múltiple flash con un 27% y destilación por múltiple efecto con un 9% 15. Las principales aplicaciones y usos a los que se ha destinado el agua producida por todas estas instalaciones se ha repartido en los siguientes sectores: 68% para municipios y 22% para entidades industriales. El agua desalada también se ha 7 Tecnologías de aprovechamiento de aguas. Disponible en: (Agosto, 2011). 8 Desalación por Destilador y Osmosis Inversa. Disponible en: (Agosto, 2011). 9 Principio adiabático al introducir el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga, en contra de la presión de descarga. 10 Op.cit. Desalación por Destilador y Osmosis Inversa. 11 Ibíd. 12 Ibíd. 13 Osmosis natural: presión ejercida por las partículas del disolvente en una disolución sobre la membrana semipermeable que la separa de otra de mayor concentración. 14 Op.cit. Desalación por Destilador y Osmosis Inversa. 15 Ibíd.

4 4 empleado en la industria energética (5%), agricultura (2%) y en la industria turística y militar 16. III. Tecnologías de desalación en España e Israel 1. España La desalación en España comienza en la Isla de Lanzarote en el archipiélago de las Canarias en 1964, para luego extenderse a otras zonas de ese país como las comunidades autónomas Balear, de Valencia, Murcia y Andalucía 17. La tecnología dominante, en la época del establecimiento de las primeras plantas desaladoras, era la de evaporación. En la década de 1980, con la aparición de las membranas capaces de producir agua dulce a través del proceso de ósmosis inversa, empieza el desarrollo y la imposición de esta tecnología en España. A partir de la década de 1990, las instalaciones de ósmosis inversa se han consolidado en el país. España cuenta con una capacidad instalada de más de 900 plantas, con esto produce aproximadamente m 3 /día, lo cual lo ubica en el cuarto lugar a nivel mundial después de EE.UU 18. Para 2006, el 70% de la producción de agua desalada se obtenía de agua de mar y un 30% de aguas salobres (acuíferos en contacto directo con el mar o acuíferos aislados) 19. Según la Asociación Española de Desalación y Reutilización (AEDyR) 20 el uso del agua desalada está destinado principalmente al sector doméstico (55%), seguido por el agrícola (22%), industrial (19%) y turístico (4%). Por otra parte, el costo del agua desalada en España ha evolucionado desde la década de 1990, en que se encontraba en 1 /m 3, hasta alcanzar los 0,5 /m 3 en al año Estudios realizados para determinar el costo del agua generada por desalación en España han demostrado que la desalación es una alternativa viable y competitiva. Al respecto, se ha estimado el costo del agua desalada en 0,40-0,60 /m 3 ($265- $400/m 3 ) 22. Al comparar con la experiencia chilena donde se muestra un costo estimado de US$ 1,5 /m 3 ($715/m 3 ), según datos asociados a la producción de la 16 Op.cit. Gabbrielli E El desarrollo y el estado actual de los procesos El desarrollo y el estado actual de los procesos de desalinización y el rol de la International Desalination Association (IDA). 17 Desalinización en España. Disponible en: (Agosto, 2011). 18 Ibíd. 19 Ibíd. 20 Disponible en: (Agosto, 2011). 21 Estevan, A Desalación, Energía y Medioambiente. Fundación Nueva Cultura del Agua. Panel Científico-técnico de seguimiento de la política de aguas. Convenio Universidad de Sevilla-Ministerio de Medio Ambiente. Disponible en: (Agosto, 2011). 22 Op.cit. Consejo de Ministros para la Comisión Nacional de Riego 2011.

5 5 Planta Coloso en el norte del país, se constata que todavía los costos son algo más elevados en Chile Israel El abastecimiento de agua previa desalación aporta el 10% del agua consumida en el Israel. Sin embargo, para el 2012 supondrá cerca del 30% del total 24. Israel cuenta con unas 30 plantas de desalación, la mayoría de ellas en el área de Eilat. Las más grandes utilizan el proceso de osmosis inversa para tratar m 3 diarios de agua salobre, supliendo así la mitad de la demanda de Eilat 25. Actualmente, toda el agua salobre disponible en la región de Eilat-Aravá es desalada. Israel entró en el campo de la desalinización con la invención de la desalinización por congelación al vacío en los años Desde entonces, compañías israelíes han elegido utilizar diversas técnicas, incluyendo la de ósmosis inversa, para mejorar constantemente su eficiencia. En Israel se ha desarrollado la planta de desalinización de agua marina por ósmosis inversa (SWRO, por sus siglas en inglés) más grande del mundo. Esta planta, ubicada en Ashkelon, tuvo un costo de $250 millones de dólares y produce anualmente 100 millones de m 3 de agua potable que es tomada desde el Mar Mediterráneo 26. La planta de Ashkelon produce agua potable a un costo aproximado de $0.52 dólares por m 3, el costo más bajo para una planta de su clase respecto a su tamaño 27. IV. Plantas modulares desaladoras: costos energéticos y económicos La tecnología de Osmosis Inversa (OI) es la alternativa comúnmente elegida en el desarrollo de plantas modulares desaladoras, debido a su capacidad probada para cubrir la totalidad de las necesidades cuantitativas y cualitativas solicitadas 28. En el caso de España, Las desaladoras modulares 29 de OI suelen instalarse generalmente de uso industrial- para tratar aguas subterráneas (de elevada concentración en sales) u otras superficiales, con alto contenido en nitratos debido a 23 Ibíd. 24 Disponible en: (Agosto, 2011). 25 Disponible en: n%20israel (Agosto, 2011). 26 Agua la experiencia israelí. Israel New Tech. Ministerio de industria, comercio y trabajo. Disponible en: EFB/0/NEWTechbrochureSPANISH.pdf (Agosto, 2011). 27 Ibíd. 28 Diseño modular para grandes desaladoras por ósmosis inversa. Posibilidades técnicas y económicas. Ingeniería Química, Junio Disponible en: (Agosto, 2011). 29 Desde plantas pequeñas de 200 m3/día hasta plantas con una producción de 3000 m3/día.

6 6 la contaminación difusa (fertilizantes o explotación extensiva de ganado), en ambos casos con fines de potabilización. El agua producida por desalación es equivalente a la bidestilada; es decir, cercana a la químicamente pura. El agua pura no es potable ya que necesita que le sean agregadas sales, indispensables para el desarrollo de los fenómenos biológicos del organismo humano 30. Los costes de desalación para equipos modulares se pueden agrupar en costes fijos, de los cuales sobresale el coste por amortización de instalaciones, que llega hasta el 37% del coste/m3, y costes variables, en donde el principal es el coste en energía, que supone el 43% 31. El consumo energético específico de la desalación por OI tiene un valor actual que está alrededor de los 3,5 kwh/m La exigencia de trabajar desalando agua de mar, en vez de agua subterránea, es mayor y se traduce en un mayor costo energético. Así, para conseguir el paso del agua marina a través de las membranas se necesita trabajar a una presión aproximada de 70 kg/cm², mientras en el agua subterránea o superficial oscila entre 4 y 12 kg/cm², dependiendo del contenido en sales 33. Vega señala, para el caso de España, el costo aproximado de las plantas de 9 m 3 /día es de , el de una de 28m³/día de , el de una de 130m³/día de y el de una de 400 m³/día de En general desalar agua subterránea con un contenido medio de sales cuesta 0,36 /m³ (12 kg/cm² de presión de trabajo), mientras que agua proveniente de fuentes superficial cuesta 0,12 /m² (4kg/m²) 35. Plantas desaladoras modulares en Argel 36 SETA (Sociedad Española de Tratamiento del Agua), está suministrando plantas desaladoras modulares de agua de mar de m3/día cada una, que están siendo instaladas en zonas urbanas de la periferia del área metropolitana de Argel. Las 5 estaciones instaladas con una capacidad total de m3/día de producción de agua desalada esperan abastecer de agua potable a una población de habitantes. 30 Vega, C. (2007). Pequeñas desaladoras. Una alternativa a problemas de calidad del agua. Revista Medioambiente 56. Disponible en: 26.html (Agosto, 2011). 31 Ibíd. 32 Op.cit. Diseño modular para grandes desaladoras por ósmosis inversa. Posibilidades técnicas y económicas. 33 Op.cit. Vega, C. (2007). Pequeñas desaladoras. Una alternativa a problemas de calidad del agua. 34 Ibíd. 35 Ibíd. 36 Disponible en: (Agosto, 2011).

7 7 El costo del metro cúbico de agua potable obtenido a partir de estas plantas modulares es similar al de las plantas convencionales de mayor tamaño e inversión. Sin embargo, el corto plazo de entrega, menos de 10 semanas y su rápida instalación dan una gran ventaja competitiva a este tipo de plantas. Las plantas modulares, desarrolladas por SETA, posibilitan la movilidad o cambio de ubicación y el funcionamiento de varias líneas en paralelo, representan una importante alternativa de potabilización a municipios, organismos nacionales e internacionales, industria, hoteles y sector agrícola.

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