El consumo energético es el mayor coste que implica la desalación de agua de mar. Los avances tecnológicos que ha vivido el sector de la desalación en las últimas décadas ha permitido mejorar la eficiencia energética en la desalación, reduciendo drásticamente el consumo energético de las plantas desaladoras.
Actualmente el consumo energético de una planta desaladora de agua de mar por ósmosis inversa es de alrededor de 3 kWh/m3, mientras que en las primeras plantas de evaporación era de más de 50 kWh/m3.
Para poner esta cifra en perspectiva, si tenemos en cuenta que el consumo energético de un hogar medio en España es de 13.141 kWh/año, y que el consumo medio anual por persona es de 150 litros/día, tomando como referencia que el consumo energético medio para producir 1 m3 de agua desalada es de 3kWh/m3, con el consumo energético de un hogar medio se puede abastecer a 80 personas con agua desalada de agua de mar durante todo el año.
Optimización de los diseños y equipos
Además del cambio en los procesos de desalación, esta reducción del consumo energético se ha dado gracias a la optimización los diseños y de cada uno de los equipos que intervienen en el proceso de la desalación de agua: tuberías, bombas, membranas, recuperadores de energía, productos químicos…
El mayor porcentaje de consumo energético de una planta desaladora está en las bombas. Una planta normalmente hace uso de bombas de alta y baja presión para las distintas fases del proceso de desalación.
Las bombas de baja presión son necesarias, por ejemplo, para la toma de agua y para su impulsión a la planta. En función de las características hidráulicas de la toma de agua (las más habituales son tomas abiertas, pozos costeros y drenes horizontales o galerías perforadas bajo lecho marino) el consumo energético de la captación de agua varia considerablemente. Normalmente son estas mismas bombas las que impulsan el agua a la planta. Dependiendo de la distancia al mar, y de la cota en la que se sitúe la planta, también estos consumos pueden variar enormemente de una planta a otra.
Las bombas de alta presión son necesarias para impulsar el agua a través de las membranas. Esta presión debe ser superior a la presión osmótica de la disolución salina, lo que supone que típicamente debe llevarse el agua de mar a una presión de aproximadamente 65-70 bares.
Sistemas de recuperación de energía
Dado que esa presión no se pierde en las membranas, sino que la salmuera a la salida tiene esa misma presión (menos las pérdidas de carga estimadas en aproximadamente 3 bares) se han diseñado sistemas de recuperación de energía para aprovechar esa presión en el proceso de desalación, reduciendo con ello el consumo energético global de la planta.
Los sistemas de recuperación de energía han ido evolucionando a lo largo del tiempo. En un primer momento, se utilizaban bombas invertidas movidas por la presión y el caudal de la salmuera, pero pronto se introdujeron las Turbinas Pelton por su mayor rendimiento de recuperación.
Sin embargo, en los últimos años las Cámaras de Intercambio de Presión, con un mejor rendimiento de recuperación aún, se han convertido en el nuevo estándar en este ámbito.
Estas Cámaras de Intercambio de Presión, que actualmente las hay en el mercado de distintos tipos, son dispositivos que transfieren directamente la alta presión de la salmuera de rechazo al agua de mar de entrada poniendo en contacto ambas corrientes.
Actualmente las posibilidades de mejora de rendimientos de los equipos y de los circuitos hidráulicos de la desalación por ósmosis inversa son muy limitados ya que prácticamente se ha llegado a los límites termodinámicos, por lo que el siguiente paso para la reducción significativa del consumo energético de una planta de ósmosis inversa está en rebajar las presiones de trabajo, es decir, dar con unas membranas que permitan operar a menor presión con una producción igual o superior, o un tipo de membrana que pueda funcionar con pretratamientos menos exigentes a los actuales.
Alejandro Zarzuela López
