Las plantas de desalinización marina transforman el agua del mar en agua potable apta para el consumo humano. Este es su principal uso, sin olvidarnos de otras aplicaciones como proporcionar agua de alta calidad a diversas industrias como la minería o la agricultura.
Como en todos los procesos industriales debemos ser cuidadosos con el cuidado del medio ambiente. En la desalinización un tema delicado que debemos realizar con un alto conocimiento es el vertido de la salmuera al mar.
El rechazo de agua en el proceso de desalinización se denomina salmuera. El problema del vertido de salmuera es que se devuelven al mar en una concentración muy superior los mismos iones que se habían extraído anteriormente. La salmuera puede tener concentraciones entre 1,6 y 2,5 la salinidad del agua marina.
También se debe gestionar otros residuos, es decir, productos químicos que no se hayan consumido durante la desalación. Este es el caso de líquidos procedentes de las limpiezas de membranas. Estos residuos líquidos y fangos son tratados mediante sistemas de depuración antes de verterse junto a la salmuera.
El vertido de salmuera
Los organismos marinos se encuentran en equilibrio osmótico con el medio que los rodea. Si suponemos un aumento en la concentración del medio, para igual concentraciones el agua de las células tiende a salirse del organismo. Esta situación prolongada puede terminar en la deshidratación del organismo.
La sensibilidad ante estos incrementos de salinidad varía de unas especies a otras, llegando algunas a aclimatarse con el tiempo a esta alta salinidad.
El efecto en la Posidonia oceánica
Tras diversos estudios, se determinó que las fanerógamas marinas, en especial las Posidonias oceánicas, son las especies más sensibles a estos cambios de concentración. Las praderas de Posidonia, se encuentran incluidas en el Anexo I de la Directiva del Consejo 92/43/CEE relativa a la conservación de los hábitats naturales y de la fauna y flora silvestres.
La Posidonia oceánica es una planta que crece en fondos arenosos. Existe en el Mar Mediterráneo y se extiende en grandes superficies. Su papel en el ecosistema es importantísimo ya que muchas especies encuentran sus nutrientes y habitan en sus praderas.
Crecimiento y mortalidad Posidonia Oceánica. Fuente: Aitor Díaz
Vigilancia ambiental de la Posidonia oceánica
Un aspecto habitual de la vigilancia ambiental en las desaladoras es la vigilancia de las praderas de posidonia. La vigilancia ambiental se registra en informes que cumplirán los siguientes aspectos:
No superar la salinidad de 38,5 psu en ningún punto de la pradera en el 25% de las observaciones. En el caso que de superar esta medida se intensificará la vigilancia, considerando que no debe exceder el valor de 40 psu. Este es el valor para tomar medidas urgentes, incluso detener la producción de la desaladora.
Técnicas de controlar el vertido de salmuera en desaladoras
El vertido de la salmuera de las desalinizadoras debe hacerse de manera que se disperse y diluya rápidamente en el volumen total del agua de mar. El vertido debe realizarse alejado de ecosistemas delicados.
La reducción del impacto de la salmuera en el mar se alcanza mediante técnicas avanzadas de ingeniería. Sin embargo, trataremos los dos métodos más eficaces.
Cada uno de ellos tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Por ejemplo, el primer método es menos eficaz a la hora de diluir la salmuera en el mar, pero es más barato en el mantenimiento. El segundo requiere bombear el agua de mar a un depósito para realizar la dilución antes de devolverlo al mar, y por tanto, necesita un consumo energético
Vertido mediante emisario submarino.
Este método es simple y eficaz. Consiste en colocar difusores en la tubería de descarga. Ésta se colocará a una determinada altura sobre el nivel del mar y con inclinaciones entre el 30-90% respecto al fondo.
Se diseñará para que el flujo del vertido se dirija a la superficie. En la realidad, el flujo recorrerá una forma de medio arco. Así se logra una gran dispersión de la salmuera, y se reduce de forma notable su concentración en la región marina.
Dilución previa al vertido por el emisario de salmuera
Se trata de diluir la salmuera de rechazo antes de su vertido. La salmuera de rechazo procedente de la planta desalinizadora se retiene en un depósito. En esta parte del proceso, se diluye con agua procedente directamente del mar. La dilución suele tener la proporción 1:4. Una vez tengamos esa proporción, devolvemos la dilución al mar. Esto nos lleva a verter nuestra salmuera de rechazo en una concentración mucho menor. Así se provoca un impacto ambiental mínimo en el medio receptor.
Esta técnica tiene el inconveniente que requiere un grupo de bombeo adicional, y un depósito. También supone un coste energético asociado al bombeo. Como vemos es un inconveniente muy pequeño para el gran problema que resuelve, ya que hace viable la producción de agua desalada.
¿Qué contaminantes provoca la ósmosis inversa en el vertido de desaladoras?
La ósmosis inversa es capaz de eliminar hasta el 99% de las sales (iones) disueltas, partículas, coloides, orgánicos, y bacterias. Se debe señalar que no elimina por completo la presencia de virus y bacterias.
Una membrana de ósmosis inversa rechaza los contaminantes según su tamaño y carga. Cualquier contaminante que tenga un peso molecular superior a 200 probablemente sea rechazado por un proceso de ósmosis inversa que funcione adecuadamente. Para establecer una referencia, una molécula de agua tiene un peso molecular de 18.
Asimismo, cuanto mayor sea la carga iónica del contaminante, es más probable que no pueda atravesar la membrana de ósmosis inversa. Por ejemplo, un ion de sodio tiene una sola carga, es decir, es monovalente. Por eso, la membrana de OI no la retiene. Esto también pasa con el ion de calcio, que es bivalente, es decir, que tiene dos cargas.
Esta es la razón por el que el proceso de ósmosis inversa no elimina muy bien los gases. Esto sucede con el dióxido de carbono porque no está altamente ionizado, y tiene un peso molecular muy bajo.
Debido a que la ósmosis inversa no elimina los gases, el agua de permeado puede tener un nivel de pH ligeramente más bajo de lo normal. Esto varía en función de los niveles de dióxido de carbono presentes en el agua bruta. Estos con frecuencia se convierten en ácido carbónico.
La ósmosis inversa es muy eficaz en el tratamiento de agua salobre, superficial y subterránea. Es una técnica adecuada para instalaciones de caudales grandes y pequeños.
Algunos ejemplos de industrias que utilizan agua de ósmosis inversa incluyen la farmacéutica, el agua de alimentación de calderas, los alimentos y bebidas, el acabado de metales y la fabricación de semiconductores. Sin embargo, como ingenieros de aguas para nosotros la principal aplicación es el proceso de desalación de agua marina.
El uso de la salmuera
Las empresas sostenibles se caracterizan por reutilizar sus desechos y darles un nuevo uso. Este principio también se puede aplicar a la salmuera de las desaladoras.
Existen ocho elementos frecuentes en las salmueras: fósforo, cesio, indio, rubidio, germanio, magnesio, cloruro sódico y cloruro potásico. Estos pueden extraerse mediante diversas técnicas y ser económicamente viable.
Una técnica empleada en Israel y Grecia es la minería de la salmuera, también conocida como brine mining. Consiste en la obtención de sales y productos químicos a partir de fluidos con elevada concentración de sal. Su aplicación más frecuente es la producción de sal de mesa.
Otro proceso para la reutilización del vertido de salmuera es la evaporación-cristalización. Su empleo permite la producción de sales como la Anhidrita (CaSO4), Bischofita (MgCl2 6H2O), Calcita (CaCO3), Carnalita (MgCl2 KCl 6H2O), Dolomita (CaMg(CO3)2), Epsomita (MgSO4 7H2O), Yeso (CaSO4 2H2O), Halita (NaCl), Hexahidrita (MgSO4 6H2O), Kieserita (MgSO4 H2O), Langbeinita (K2SO4 2MgSO4), Mirabilita (Na2SO4 10H2O), Thenardita (Na2SO4), Silvinita (KCl+NaCl), y Silvita (KCl).
Un uso de la salmuera muy apreciado es para el deshielo de carreteras. La sal es un excelente componente para dificultar la formación de hielo en las carreteras debido a sus propiedades deshidratantes. También, es ampliamente utilizado en diferentes industrias, como por ejemplo, la elaboración de productos de nutrición animal.
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Siempre ha trabajado en ingeniería de aguas y energía en grandes empresas como FCC y ACS. Actualmente, lidera el equipo de TECPA y disfruta con la docencia de contenidos innovadores.
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