Desalar el mar

Captación, membranas, presión, electricidad, salmuera y cuándo compensa.

Quitar sal exige separar moléculas, no hervir siempre

Ósmosis inversa: presión contra una membrana selectiva

La tecnología dominante de desalación moderna, la ósmosis inversa, presiona agua marina a alta presión contra membranas semipermeables diseñadas para dejar pasar las moléculas de agua mientras retienen la gran mayoría de las sales disueltas. Antes de llegar a esas membranas, el agua pasa por una etapa de captación y pretratamiento —filtración, ajuste químico— diseñada específicamente para no dañar las membranas, que son el componente más caro y más delicado de toda la instalación. Después de la separación, sistemas de recuperación de energía reutilizan parte de la presión residual del rechazo para reducir el consumo eléctrico global del proceso, se ajusta químicamente el agua ya desalada para hacerla apta para consumo o riego, y finalmente se distribuye a la red. Las plantas térmicas, la tecnología dominante antes de que la ósmosis inversa madurase, evaporan agua marina y condensan después el vapor limpio de sal, un proceso que consume normalmente varias veces más energía por metro cúbico que la ósmosis inversa moderna.

Lo que queda cuando se retira el agua: la salmuera

El agua dulce no es el único producto de una planta desaladora: el otro flujo de salida es una salmuera concentrada, con una concentración de sal muy superior a la del agua marina original, además de los reactivos químicos añadidos durante el pretratamiento y cualquier sustancia presente en el agua de captación original. Verter esa salmuera de vuelta al mar sin control adecuado puede alterar significativamente las condiciones locales de salinidad y afectar a los ecosistemas marinos cercanos al punto de vertido; por eso un diseño responsable exige diluir la salmuera adecuadamente y ubicar el punto de vertido pensando específicamente en proteger los ecosistemas locales sensibles. Las propias tomas de captación de agua marina, además, pueden afectar a organismos marinos que quedan atrapados o dañados en el proceso de entrada. Y como cualquier instalación industrial, las membranas, los filtros y las bombas se desgastan y sustituyen periódicamente a lo largo de la vida de la planta, generando su propio flujo de residuos que hay que gestionar.

Un suministro resistente a la sequía, pero no barato en energía

La gran ventaja de la desalación es su independencia casi total de la disponibilidad de agua dulce local: mientras exista mar cerca y electricidad disponible, la desalación puede seguir produciendo agua incluso durante una sequía prolongada que agote otras fuentes convencionales. Esa resistencia tiene un coste energético estructural: la desalación consume considerablemente más electricidad por metro cúbico que tratar la mayoría de las fuentes de agua dulce convencionales. Si la ciudad de destino está situada en una cota elevada o a una distancia considerable de la costa, el bombeo adicional necesario para llevar el agua desalada hasta ella suma un coste energético todavía mayor al ya elevado coste de la propia desalación. Usar electricidad de origen renovable para alimentar la planta reduce las emisiones asociadas al proceso, pero no elimina ni la necesidad de captación marina, ni la gestión de la salmuera resultante, ni el resto de la infraestructura física que la desalación exige en cualquier caso.

Último recurso no significa mal recurso, si se usa donde corresponde

La desalación puede ser una herramienta esencial y plenamente justificada en regiones costeras donde el agua escasea de forma estructural y ya se han agotado, o resultan insuficientes, las medidas de ahorro doméstico, la reutilización de agua depurada, y una gestión razonable del resto de fuentes disponibles en la cuenca. Presentarla como una solución universal sin comparar alternativas es tan poco riguroso como descartarla por principio sin considerar el contexto local específico. Antes de evaluar cualquier proyecto de desalación, conviene preguntar por el consumo energético específico real de la planta concreta —no una cifra genérica de la tecnología en abstracto—, la mezcla eléctrica exacta que la alimenta, si incorpora sistemas de recuperación de energía del rechazo, el destino y la dilución prevista de la salmuera, el estado del ecosistema marino local, la tasa de fugas de la red que recibirá esa agua adicional, y quién puede permitirse pagar realmente el coste final de ese agua, sistemáticamente más caro que el de la mayoría de las fuentes convencionales.

Último recurso no significa mal recurso

A favor: independencia casi total de la disponibilidad de agua dulce local; puede seguir suministrando agua incluso durante una sequía severa que agote otras fuentes.

A vigilar: consumo eléctrico estructuralmente más alto que tratar agua dulce convencional; gestión responsable de la salmuera concentrada; impacto de las tomas de captación sobre organismos marinos; coste adicional de bombeo si el destino está lejos o en cota elevada.

Puede ser esencial donde el agua escasea de forma estructural en zonas costeras y ya se han agotado el ahorro doméstico, la reutilización de agua depurada y una gestión razonable del resto de fuentes disponibles.

Antes de evaluar cualquier proyecto: pregunta por el consumo energético específico real de esa planta concreta, la mezcla eléctrica que la alimenta, si recupera energía del rechazo, el destino y dilución de la salmuera, el estado del ecosistema local, las fugas de la red que recibirá el agua, y quién puede pagar realmente ese coste — sistemáticamente más alto que el de la mayoría de las fuentes convencionales.

Los números, con su origen

De 20 kWh a menos de 3 kWh por metro cúbico en cinco décadas

En los años setenta, desalar un metro cúbico de agua marina mediante ósmosis inversa podía consumir del orden de 20 kWh. Las plantas modernas y eficientes de ósmosis inversa operan hoy en un rango de 2,0 a 3,5 kWh por metro cúbico solo para el proceso de membranas, aunque el consumo total de una planta grande —incluyendo pretratamiento, postratamiento y bombeo interno— es superior a esa cifra del proceso aislado. El límite termodinámico teórico mínimo para separar agua dulce de agua marina es de aproximadamente 1 kWh/m³, y el límite práctico realista de la ósmosis inversa se sitúa en torno a 1,6 kWh/m³ — lo que significa que las plantas más eficientes actuales ya operan bastante cerca del límite físico del proceso, con poco margen de mejora adicional sin un cambio tecnológico más profundo.

Fuentes: Hannah Ritchie — How much energy does desalinisation use?; Pumps & Systems — Energy Efficiency in Seawater Reverse Osmosis.

La desalación térmica consume varias veces más

Las plantas de desalación térmica —que evaporan y condensan agua en vez de filtrarla a presión— consumen del orden de 13 kWh por metro cúbico, entre tres y cinco veces más energía que la ósmosis inversa moderna para producir la misma cantidad de agua dulce. Esta diferencia explica por qué la ósmosis inversa ha desplazado casi por completo a la tecnología térmica en las nuevas plantas construidas en las últimas décadas, salvo en regiones con acceso a calor residual industrial muy barato que reduce ese coste comparativo.

Fuente: Pumps & Systems — Energy Efficiency in Seawater Reverse Osmosis.

Qué falta en esta tabla

Ninguna de estas cifras incluye el coste energético del bombeo adicional necesario si la ciudad de destino está en una cota elevada o lejos de la costa, ni el coste de tratar y verter de forma responsable la salmuera resultante — ambos pueden sumar una fracción significativa al coste energético total real de un proyecto de desalación concreto, más allá del proceso de membranas en sí mismo.

Fuentes