DESALACIÓN

INTRODUCCIÓN

El agua es necesaria para el desarrollo de la vida así como para numerosas actividades humanas. Además es un bien escaso por lo que es necesario desarrollar sistemas que permitan un mejor aprovechamiento del agua que existe en nuestro planeta. No olvidemos que las estimaciones indican que la hidrosfera contiene cerca de 1.386 millones de km3. Los océanos representan las tres cuartas partes de la superficie terrestre y de ellas el 97,5% tiene una salinidad de más de un 3% en peso, haciendo que no sirva para usos agrícolas, industriales o humanos. El resto es agua dulce, pero una 68,9% esta en forma de hielo permanentemente (imposible usarla) y del resto de agua disponible, cerca del 30% son aguas subterráneas y el resto (0,3%) se encuentra en ríos, lagos, embalses, etc.

Otro aspecto muy importante a considerar dentro de la distribución de los recursos hídricos del planeta es que no todos están disponibles, ni tienen la calidad necesaria. Actualmente 26 países del mundo sufren problemas de escasez (300 millones de personas), y la previsión para el año 2050 es que sean 66 países los afectados por esta escasez.

En España se consumen un total de 22.771 millones de m3 al año y de estos 1.554 se destinan al consumo industrial, 17.681,3 al secto agrario y 3.535,70 al abastecimiento urbano. Como puede observarse la mayor cifra corresponde al sector agrícola conviertiéndos en uno de los principales demandantes de agua.
Datos del Instituto Nacional de Estadística (http://www.ine.es)

Se estima que aproximadamente el 80% del agua dulce se consume en tareas agrícolas, fundamentalmente en el riego. Cantidades significativas de agua se consumen en el ámbito industrial, principalmente en la producción de energía.

Dado que los recursos hídricos son limitados, las tecnologías basadas en la desalinización del agua de mar y el bombeo de agua a distancia, pueden paliar de alguna forma la demanda de agua que existe actualmente, pero esto por si solo no es la solución. Además de estas tecnologías, es necesario gestionar bien el agua, evitando pérdidas o despilfarros que existen por ejemplo en las canalizaciones de riego, o en las redes de abastecimiento bien por estar obsoletas, bien por no tener un manteniemiento adecuado. Asímismo, es necesario un sistema de reciclado y reutilización de aguas tanto en la agricultura como en la industria donde la demanda de agua es tan elevada.

Se hace necesario el ahorro de agua en todos los sectores de consumo, usando técnicas de riego que eviten el despilfarro, ahorro en el consumo doméstico y su posterior depuración y reutilización.
Sin embargo, existen zonas áridas o aisladas del planeta que necesitan de fuentes externas de agua para su desarrollo como la desalación.
La desalación es un proceso que permite aumentar esos recursos, pero tiene el inconveniente de ser una tecnología cara y no está al alcance de todos los países.

La utilización de técnicas de desalación, tanto de recursos salobres como de agua de mar, constituye en determinadas circunstancias una solución a la escasez sistemática de recursos hídricos en algunas zonas. En España la desalación de agua alcanza actualmente (Ministero de Medio Ambiente, 2000) unos 220 hm3/año, de los que 127 hm3/año corresponde a la desalación de agua salobre y 93 hm3/año a agua de mar. Del total de agua desalada, un 72% se utiliza para uso urbano e industrial y el resto para regadío. El desarrollo de las técnicas de desalación, y especialmente aquellas que requieren un menor consumo energético y mayor eficacia, han contribuido a mejorar el rendimiento de las operaciones de desalación y a un menor coste de producción, lo que ha incidido en considerar las aguas desaladas como una alternativa más.

¿QUÉ ES LA DESALACIÓN?

La desalación es un proceso de separación de sales de una disolución acuosa, pero que puede ampliarse al proceso de separación del agua de las sales, ya que existen tecnologías que realizan este proceso y el fin último a perseguir es la separación de ambos componentes para uso humano del agua dulce producto.

Los recursos hídricos susceptibles de desalación pueden tener básicamente dos orígenes: agua de mar o agua subterránea salinizada; estas últimas pueden proceder de acuíferos costeros en contacto directo con el mar y de acuíferos aislados del mismo.

No existe en la actualidad en España, un inventario de las estructuras geológicas que almacenan aguas salobres y que sean suceptibles de aprovechamiento. La disponibilidad de esta información podría resolver algunos de los problemas de escasez existentes en determinadas zonas. La extracción de las aguas salobres disponibles en un acuífero, si no se dispone de un conocimiento suficiente del mismo, y de una adecuada programación de bombeos puede dar lugar a graves problemas de deterioro de su calidad natural. Este caso puede darse tanto en acuíferos conectados con el mar como no: así, unas extracciones mal planificadas pueden incrementar los procesos de disolución de formaciones salinas, o el avance no controlado de la interfaz.

Más información: J.A. López Geta, M. Mejías Moreno. LAS AGUAS SALOBRES. UNA ALTERNATIVA AL ABASTECIMIENTO EN REGIONES SEMIÁRIDAS. Club del Agua, julio 2000 (http://www.igme.es/internet/web_aguas/igme/publica/pdfs/artycon21.pdf)

Esquema del proceso de desalación

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El sistema físico de eliminación de las sales del mar o destilación y condensación sucesivas se conocía desde la antigüedad, pero implicaba un consumo muy elevado de energía que lo hacía inviable económicamente. En fechas más recientes se han desarrollado nuevas tecnologías que permiten la obtención de agua dulce (contenido en sales inferior a 500 ppm) a partir de agua de mar (contenido en sales del orden de 35.000 ppm) a un coste aún elevado pero progresivamente decreciente, que puede ser asumido por ciertos usos. En la última década se ha conseguido rebajar el umbral de 60 céntimos de euro el m3 (100 ptas/m3).

Los procesos técnicos de desalación de aguas marinas o salobres continentales pueden dividirse en:

• Procesos de destilación: se divide a su vez en:
  
  - Destilación térmica: la energía necesaria para la desalación es obtenida de combusibles fósiles (carbón, gas natural, petróleo, etc.)
  
  - Por compresión de vapor: utiliza un compresor adiabático que consigue dos sectores de diferentes presión, 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
  
  
  Diagrama de la compresión de vapor (CV) con evaporador de tubos verticales (VTE). Fuente: La desalación como alternativa al PHN.2001
  
  - Destilación solar: adecuada para pequeñas comunidades en regiones áridas o semiáridas. Tiene dos variantes según utilice la energía del sol directamente o por captura del sol por mediante cálulas solares
  
  
  Esquema de un colector solar para destilación
  Fuente: La desalación como alternativa al PHN.2001
  
  
• Congelación: el agua salina se ve sometida a diversos sistemas de refrigeración para posteriormente evaporare a baja presión en un cristalizador al vacío . Así se obtienen cristales de hielo mezclads con cristales se salmuera que pueden ser separados mediante procesos mecánicos
  
• Procesos de membrana: de gran difusión en la actualidad. Hay dos tipos básicos:
  
  - Ósmosis inversa: mediante la aplicación de presión mecánica se logra contrarestar la presión osmótica natural, de forma que el agua fluye desde la zona con mayor concentración de sales a la de menor concentración hasta obtener agua pura
  
  
  Proceso de ósmosis inversa
  Fuente: La desalación como alternativa al PHN.2001
  
  
  - Electrodiálisis: separación iónica a través de una serie de membranas situadas sucesivamente y separadas entre sí milímetros. La aplicación de campos eléctricos genera la migración de iones que pasan por estas membranas que actúan como tamices
  
  
  Proceso de electrodiálisis
  Fuente: La desalación como alternativa al PHN.2001

Técnicas de desalación: Ver tabla

FECHAS Y CIFRAS DE DESALACIÓN EN ESPAÑA

A continuación se hace referencia a la evolución de la desalación en España:

• 1964 Lanzarote. MSF
  
• 1970. Las Palmas I . 20.000 m3/día. Planta dual. MSF
  
• 1972 Lanzarote. C.V.
  
• 1976 O.I. en aguas salobres para la agricultura. Fuerteventura
  
• 1980. Las Palmas II. Planta M.S.F. de 18.000 m3/día
  
• 1984. Lanzarote 500 m3. Osmosis inversa en agua de mar
  
• 1986. Lanzarote II. Planta de O.I. de 7.500 m3/día para agua de mar, con membranas de fibra hueca
  
• 1986. Maspalomas. 20.000 m3/día. EDR
  
• 1990 Las Palmas III Planta de O.I. de 36.000 m3/día, en la que por primera vez a nivel mundial se utilizan las membranas espirales en una gran planta
  
• 1993. Cabo de Gata. Primera instalación de O.I., para agua de mar en la Península
  
• 1996. Desaladora de la Costa del Sol. 45.000 m3/día. Membranas fibra hueca
  
• 1996-98 Desaladora Sureste. 7 membranas por tubo en una sola etapa y un solo paso.25.000 m3/día
  
• 1998-2000 . Desaladora Adeje Arona. 20.000 m3/día
  
• 1999. Desaladora Bahía de Palma.45.000 m3/día
  
• 2000. Desaladora Las Palmas – Telde 37.000 m3/día MED

Fuente: José Antonio Medina San Juan. La desalación en España. Situación actual y previsiones.
Dentro de la Conferencia Internacional: El Plan Hidrológico Nacional y la Gestión Sostenible del Agua. Aspectos Medioambientales, reutilización y desalación (http://circe.cps.unizar.es/waterweb/index.html)

En España existen en la actualidad más de 700 plantas desaladoras tanto de agua salobre como de mar.

La capacidad instalada en España es superior a los 800.000 m3/día de las cuales

Desalación de agua de mar 47,1 %
Desalación de agua salobre 52,9 %

Desaladoras agua de mar mayores de 600 m3/día de capacidad:

4 Desaladoras de más de 20.000 m3/día
23 Desaladoras entre 2000 y 5000 m3/día
45 Desaladoras entre 600 y 5000 m3/día
72 Desaladoras de agua de mar de más 600 m3/día

Las grandes plantas desaladoras en España

En operación:

LOS COSTES DE LA DESALACIÓN

(Fuente: José Antonio Medina San Juan. La desalación del siglo XXI. Una aproximación a los costes reales de la desalación de aguas salobres y de mar en la agricultura. II Congreso Nacional de AEDyR. Alicante 21 y 22 de 2.001)

El tamaño de la planta, con independencia de que se trate de agua salobre o de mar, tiene una influencia por la economía de escala que se consigue y por tanto con la amortización.

Para la amortización de las inversiones hay que tener en cuenta períodos de tiempo y además hay que tener en cuenta que es diferente según sea obra civíl o equipos ya que las inversiones son diferentes así como los períodos de amortización.

Costes de operación

Hay que considerar dos aspectos:

1. Consumo energético
2. Tarifa

Estos dos aspectos son considerados en la tabla siguiente:

En la tabla no han sido tenidos en cuenta los datos de explotación

"El principal factor limitante para el empleo de la desalación es casi exclusivamente económico. Hoy todavía podemos decir que el coste de la desalación de agua de mar marca el umbral al que se puede obtener el recurso en las zonas costeras, lo que influirá deforma decisiva en el estudio de las diversas alternativas que se planteen para resolver los déficit existentes.

Dicho lo anterior, también hay que añadir que el coste del agua desalada viene reduciéndose deforma muy importante en los últimos años, como consecuencia básicamente de la reducción del coste energético (principal componente del coste del agua desalada) y de las mejoras tecnológicas y el desarrollo de mercados. Cualquiera que sea la tecnología de desalación que se emplee, los costes de la energía suponen siempre entre el 50 y el 75% de los costes reales de explotación, por lo que el posible aumento de la desalación está muy directamente vinculado con el coste de la energía, que, como se vio, tiende a ser estable o ir a la baja en los últimos años.

Asimismo, la rebaja del coste del agua desalada no solo facilitará su expansión, sino que puede servir de catalizador para dar un importante salto tecnológico en el desarrollo de estos procesos. En nuestro país, la previsión de incremento de la desalación a corto y medio plazo, contando con las obras actualmente en fase de construcción y aquellas de próxima ejecución, elevaría en más de 400 hm3/año la cifra actualmente producida, tal y como muestra el gráfico de la Figura 371 del Libro Blanco del Agua"

Volúmenes de desalación actuales y previsibles a corto y medio plazo en distintos ámbitos de planificación

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IMPACTO DE LA DESALACIÓN

(Fuente: Esperança Gacia y Enric Ballesteros. "El impacto de las plantas desalinizadoras sobre el medio marino: la salmuera en las comunidades bentónicas mediterráneas". http://circe.cps.unizar.es/spanish/waterweb/ponen/gacia.pdf)

Existen dos procesos básicos por los que se extrae la sal del agua: por destilación y por ósmosis inversa.

El impacto que tienen ambos procesos en el medio marino es parecido y resulta principalmente del vertido de las aguas residuales, aunque también existe cierto impacto derivado del proceso de captación de aguas.

Las aguas residuales resultantes de la desalinización tienen un contenido mayor en sales que las aguas de origen, presentan diferencias de temperatura, de pH, de alcalinidad y contienen sustancias químicas utilizadas durante el proceso de depuración. En el caso de las plantas que funcionan por destilación el vertido representa de 8 a 10 veces el volumen de agua depurado, mientras que en plantas de ósmosis inversa el volumen residual es menor que en las anteriores (2.5 a 3 veces el volumen depurado) pero el vertido tiene un contenido en sales mucho
mayor.

En ambos casos hay que añadir el vertido de productos químicos (biocidas, anti-incrustantes y anti-espumantes) resultado del tratamiento del agua, así como también los vertidos puntuales que resultan del limpiado de las membranas y que constituyen aportes muy concentrados de sólidos en suspensión y detergentes. Tradicionalmente se ha considerado que el impacto químico del proceso de ósmosis inversa era despreciable por verter a concentraciones muy bajas (Morton et al. 1996). Sin embargo muchos de los componentes de los vertidos (ver tabla) tienen un impacto demostrado sobre el medio marino y, en algunos casos (e.j. metales) no tanto por su concentración sino por la carga que representan.

Recomendaciones:

Localización en zonas donde el impacto sobre las comunidades bentónicas sea mínimo (preferentemente verter en fondos sin vegetación).

• Evitar bahías cerradas y sistemas con importante valor ecológico (e.g. praderas de angiospermas marinas)
• Los vertidos de salmueras deben situarse en zonas con un hidrodinamismo medio o elevado que facilite la dispersión de la sal
• Evitar cambios importantes en el régimen hidrodinámico que puedan afectar procesos de sedimentación e intentar que el agua de origen sea de buena calidad para minimizar el tratamiento químico posterior
• Investigar los distintos aspectos del impacto de salmueras en el litoral
• Son necesarios estudios del impacto de cada elemento del vertido por separado y también de sus posibles interacciones así como establecer cuales son los límites de tolerancia de las distintas

LEGISLACIÓN RELACIONADA

• Real Decreto Legislativo 1/2001, de 20 de julio, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Aguas. Acceso al texto completo
• Real Decreto 1327/1995, de 28 de julio, sobre las instalaciones de desalación de agua marina o salobre. Acceso al texto completo
• Ley 54/1997, de 27 noviembre, del Sector Eléctrico. (Vigente hasta el 1 de enero de 2002). Acceso al texto completo
• Ley 12/1990, de 26 de Julio, de Aguas (BOCA nº 94, de 27.07.90)M.A.: 1990/1927. Acceso al texto completo
• Corrección de errores de la Ley 12/1990, de 26 de julio de aguas. Acceso al texto completo

La normativa vigente española referida a la calidad de las aguas requeridas, el Real Decreto 1138/1990 de 14 de Septiembre adapta a la legislación española la Directiva Europea 80/778/CEE de 15 de Julio sobre la misma materia. En él se definen las características de un agua potable, con las concentraciones máximas que no pueden ser rebasadas y además fija unos niveles guía deseables para el agua potable. El decreto divide los parámetros en:

• Organolépticos
• Fisico-químicos
• Sustancias no deseables
• Sustancias tóxicas
• Microbiológicos
• Radiactividad

y menciona que las Comunidades Autónomas podrán fijar excepciones siempre que no entrañen un riesgo para la salud pública. El apartado específico por aguas ablandadas o desaladas se fija en tres parámetros:

• pH: debe estar equilibrado para que el agua no sea agresiva.
• Alcalinidad: debe tener al menos 30 mg/l de HCO3 - .
• Dureza: debe tener al menor 60 mg/l de Ca ++ , que implica un acondicionamiento químico del agua producto desalada.

Posteriormente, la Directiva Europea 98/83/CEE de 3 de Noviembre establece unos nuevos requisitos mínimos a cumplir a partir de dos años después de su edición. Incluye una serie de parámetros divididos en tres partes:

• Microbiológicos
• Químicos
• Indicadores (valores guía)

Finalmente, existe una propuesta del EUREAU sobre el reglamento Técnico Sanitario para suprimir los niveles guía, revisar las concentraciones máximas admisibles del sodio, sulfatos y nitritos, basándose en estudios científico-sanitarios. También pide reconsiderar la inclusión de un nivel fijo para el calcio y el potasio, y una concentración máxima para los nitritos.

Según el Texto refundido de la Ley de Aguas:

Aguas continentales: las aguas salobres continentales forman parte del Dominio Público Hidráulico, por lo que su desalación está sometida al régimen previsto en el Texto Refundido de la Ley de Aguas (TRLA) para la explotación del Dominio Público Hidráulico, y precisa la previa concesión o autorización (art. 13 del TRLA).

Aguas del mar: la puede realizar cualquier persona física o jurídica sin que tal actividad requiera concesión o autorización en materia de Dominio Público Hidráulico. No obstante ello no excluye la obligación de obtener otras autorizaciones en materia de Dominio Público Hidráulico,por posibles vertidos, etc., así como la de obtener otras posibles autorizaciones o licencias necesarias para el desarrollo de tal actividad, licencia de obras, etc. (artículo 13 del TRLA).

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

Rico Amorós, Antonio M.; Olcina Cantos, Jorge; Paños Callado, Vicente; Baños Castiñeira, Carlos. Depuración, desalación y reutilización de aguas en España (estudio regional).Barcelona: Oikos-Tau, 1998.

II Congreso Nacional Aedyr. "La Desalación y Reutilización del Siglo XXI". Alicante, 21-22 de noviembre de 2001.[En CD-Rom]

Valero, Antonio; Uche, Javier; Serra, Luis. La desalación como alternativa al Plan Hidrológico Nacional. Aragón. [En línea]. http://circe.cps.unizar.es/spanish/isgwes/spain/desala.html

López Geta, J.A.; Mejías Moreno, M.. Las aguas salobres. Una alternativa al abastecimiento en regiones semiáridas. Los acuíferos costeros y las desaladoras. Almería, 2000. [En línea]. http://www.igme.es/internet/web_aguas/igme/publica/art_2linea_5.htm

Medina, José Antonio. La desalación en España. Situación actual y perspectivas. Conferencia internacional el Plan Hidrológico Nacional y la Gestión Sostenible del Agua. aspectos medioambientales, reutilización y desalación. [En línea]. http://circe.cps.unizar.es/spanish/waterweb/ponen/medina.pdf

Naredo, José Manuel. La gestión del agua en España. Problemas y perspectivas. Conferencia internacional el Plan Hidrológico Nacional y la Gestión Sostenible del Agua. aspectos medioambientales, reutilización y desalación. [En línea]. http://circe.cps.unizar.es/spanish/waterweb/ponen/naredo.pdf

Wangnick, Klaus. Visión general de tecnologías de desalación y perspectivas.Conferencia internacional el Plan Hidrológico Nacional y la Gestión Sostenible del Agua. aspectos medioambientales, reutilización y desalación. [En línea]. http://circe.cps.unizar.es/spanish/waterweb/ponen/wangnick.pdf

Libro Blanco del Agua. Ministerio de Medio ambiente, 2000. [En línea]. http://hispagua.cedex.es/Grupo1/Documentos/l_b/indice.htm

Esperança Gacia y Enric Ballesteros. "El impacto de las plantas desalinizadoras sobre el medio marino: la salmuera en las comunidades bentónicas mediterráneas". http://circe.cps.unizar.es/spanish/waterweb/ponen/gacia.pdf

ENLACES WEB RECOMENDADOS

Documentos:

Conferencia internacional el Plan Hidrológico Nacional y la Gestión Sostenible del Agua. aspectos medioambientales, reutilización y desalación

La desalación como alternativa al Plan Hidrológico Nacional. Aragón

Las aguas salobres. Una alternativa al abastecimiento en regiones semiáridas

Desalación

Desalación del agua mediante energías renovables

Desalación de aguas mediante energía geotérmica

Procedimiento para la utilización ecológica, turística o minero medicinal de las salmueras procedentes de plantas salinizadoras

Las aguas continentales en los países de la Unión Europea

Hasta qué punto es alternativa la desalación

Thermoeconomic optimization of a dual-purpose power and desalination plant

Desalination: Present and Future

La desalación de agua mediantew ósmosis inversa en el emergente mercado del agua

Asociaciones

Asociación Española de Desalación y Reutilización (AEDyR)

International Desalination Association

American Water Works Association

European Desalination Society (EDS)

Desalination Directory Online

European Membrane Society (EMS)

Indian Desalination Association (InDA)

International Water Association (IWA)

Eventos

Conferencia "Membranes in Drinking Water and Industrial Water Production". Mulheim (Germany): 22 a 26 deseptiembre de 2002. Organizado por International Water Association (IWA), European Desalination Society (EDS), American Water Works Association (AWWA) y Japan Water Works Association (JWWA): http://www.edsoc.com/mulheim-sept-02.pdf

Pre-treatment and Post-treatment Technologies in Desalination. 5ª Conferencia anual. Haifa (Israel): 3 a 4 de diciembre de 2002. Organizado por Israel Deslination Society:
http://www.desline.com/IDS_02.doc

Water & Wastewater Europe. Niza (Francia): 4 a 6 de marzo de 2003. http://wwe2003.events.pennnet.com/home.cfm

EDS Conference Desalination and the Environment. Malta: 4 a 8 de mayo de 2003. http://www.desline.com/malta_03.pdf

Desalination Strategies in South Mediterranean Countries. Marruecos, 3 a 6 de mayo de 2004. http://www.desline.com/Morocco_04.pdf

Julio 2002