El 97% del agua de la Tierra se encuentra en el mar y contiene sal.
Ante la creciente escasez de agua en el mundo, la desalinización se promociona
hace tiempo como una forma de obtener agua dulce de los océanos del mundo.
España cuenta con 765 plantas desalinizadoras que producen alrededor de
1.800 hm³ de agua anuales (Madrid ciudad, por citar un ejemplo, consumió en
2022 198 hm³), lo que sitúa al país ya en el cuarto del mundo en cuanto a
capacidad total instalada. Este volumen de producción representa cerca del 6%
de la demanda total (32.000 hm³). No obstante, de acuerdo con los datos del
Ministerio de Transición Ecológica y Reto Demográfico, se calcula que el cambio
climático ha causado una pérdida
en la disponibilidad de agua de 1.300 hectómetros cúbicos anuales desde
1980.
Este dato es un reflejo de la situación en la que se encuentran los
recursos hídricos, que resultarán insuficientes a medio plazo para los usos que
requiere nuestro desarrollo socioeconómico. El reciente estudio sobre el modelo
de gestión del agua en España sitúa a nuestro país como el tercero
de la UE con mayor estrés hídrico en términos de agua dulce extraída
respecto de los recursos renovables.
El panorama no resulta halagüeño: otro
informe, elaborado por la Comisión Europea y publicado en 2020, corrobora
que casi la mitad de la población española (22 millones de habitantes) reside
en regiones con estrés hídrico, calculando que siete millones más se sumarán a
esta cifra en 2100 de cumplirse el peor escenario de calentamiento climático;
esto es, un aumento de 3 °C en la temperatura media.
Para compensar esta situación, la desalación del agua de mar
se postula como la solución para incrementar la disponibilidad del recurso y
cubrir las demandas existentes y futuras. Pero la tecnología de ósmosis inversa
existente requiere una conexión a la red eléctrica principal. La obtención de
energía de este modo es cara y crea una demanda adicional de energía derivada
de los combustibles fósiles. Por lo tanto, es necesario desarrollar sistemas de
desalinización que capten energía de fuentes verdes separadas de la red
eléctrica principal.
¿Qué es la ósmosis inversa?
La ósmosis es un fenómeno natural. Se trata de uno de los procesos más
importantes de la naturaleza. Es un proceso por el que una solución salina más
débil (concentración más baja de sal) tenderá a migrar a una solución salina
más concentrada. Dos ejemplos de ósmosis son la absorción de agua por las raíces de las
plantas y la de nuestros riñones cuando absorben agua de la sangre.
Si tengo un recipiente lleno de agua con baja
concentración de sal y otro lleno de agua con alta concentración salina y ambos están separados por una membrana semipermeable, el agua menos concentradal comenzaría a migrar hacia el recipiente con
mayor concentración de sal.
Una membrana semipermeable es una membrana que permite que pasen unas moléculas,
pero no otras. Un ejemplo sencillo es una puerta mosquitera. Permite que pasen
las moléculas de aire, pero no llos insectos ni nada más grande que los orificios
de la malla. Otro ejemplo son las capas Gore-tex, que contienen una película de plástico extremadamente delgada en la que se han perforado miles
de millones de pequeños poros. Los poros son lo suficientemente grandes como
para dejar pasar el vapor de agua, pero lo bastante pequeños como para
evitar que pase el agua líquida.
El proceso de ósmosis inversa consiste en forzar el paso de agua en sentido contrario, es decir, de la dilución más concentrada a la más diluida. Mientras que la ósmosis se produce naturalmente sin necesidad de aportar energía, para revertir el proceso es necesario aplicar energía a la solución más salina para “empujar” el agua a través de la membrana aplicando una presión que sea mayor que la presión osmótica natural.
La tecnología de ósmosis inversa disponible hasta ahora en plantas
desalinizadoras requiere una conexión a la red eléctrica principal. La
obtención de esa energía es cara y crea una demanda adicional de energía
derivada de los combustibles fósiles. Por lo tanto, es necesario desarrollar
sistemas de desalinización que capten energía de fuentes verdes separadas de la
red eléctrica principal.
En respuesta a este reto, los participantes en el proyecto W2O,
desarrollado en Estados Unidos con financiación parcial de la UE, han
desarrollado un método para desalinizar agua mediante un sistema innovador que
utiliza un convertidor de que se beneficia de la energía de las olas. El
convertidor, anclado en el fondo del mar, oscila con el movimiento de las olas,
proporcionando una energía que procesa grandes volúmenes de agua dulce a partir
de una fuente de energía renovable constante e inagotable.
Energía de las olas
Las olas marinas son un recurso energético poderoso, accesible a un
alto porcentaje de la población mundial y, por lo tanto, ideal para
aplicaciones de desalinización por ósmosis inversa. Con esta energía, los
costes de desalinizar pueden reducirse drásticamente.
Las olas se generan cuando el viento pasa sobre la superficie del mar y
transfiere energía del viento para crear "vibraciones" en forma de
olas que pueden viajar largas distancias sin interrupción. Por lo tanto, las
condiciones del viento a miles de kilómetros de distancia producirán
condiciones de olas locales varios días después, lo que mejora en gran medida
la previsibilidad de los recursos en comparación con la energía eólica y solar.
 |
| Los números del mapa corresponden a una medida del número de kilovatios de energía de las olas por metro lineal de frente de onda. W2O puede funcionar eficazmente en regímenes de olas superiores a 10 kW/m. |
Para el observador casual, las olas parecen “protuberancias” que suben
y bajan en la superficie del mar, pero, en realidad, están formadas por
partículas de agua en movimiento
orbital que crean energía principalmente en modos de “empuje” y “oleaje”. La
nueva tecnología extrae esa energía, llamada undimotriz, de las olas a través de sus WEC que capturan el
movimiento horizontal de las olas para generar energía hidráulica.
La siguiente ilustración muestra cómo el componente de
"oleaje" del océano puede transferir energía a una aleta que, a su
vez, impulsa una bomba que crea energía hidráulica potencialmente utilizable de
muchas maneras, incluidas la desalinización, la producción de agua y la
generación de electricidad.
Impacto medioambiental
W2O es una alternativa rentable a los sistemas de desalinización
impulsados por gasoil que actualmente se utilizan ampliamente en todo el mundo.
El sistema reduce las emisiones de dióxido de carbono y los costes y riesgos
asociados con el abastecimiento, el transporte, el almacenamiento y la
manipulación del combustible. Cinco plantas W2O de 4.000 m³/día eliminan 40.900
tn/año de dióxido de carbono, el equivalente a retirar de la circulación 7.100
coches.
En cualquier caso, hay un problema añadido: la desalinización devuelve
al mar salmuera a mayor temperatura que el agua que ingresa al proceso, lo que
es un problema ambiental para la zona en donde se instala la planta. Si el agua
se refrigera hasta alcanzar la del mar, habrá un consumo añadido de energía.
En cuanto a la salmuera, que altera el equilibrio salino perjudicando
la flora y fauna marina, la clave está en aprovechar el proceso para generar
subproductos útiles como el cloro y el sodio que son muy utilizados para
fabricar productos clorados; también se podría fabricar sal de mesa e incluso
sodio para la nueva generación de baterías para almacenamiento de energía.
Impacto social
1.100 millones de personas (1 de cada 6 en todo el mundo) carecen de
acceso a agua potable y 2,6 millones de personas, principalmente niños, mueren
cada año a causa de enfermedades relacionadas con el agua. Cinco plantas W2O de
4.000 m³/día pueden satisfacer las necesidades mínimas diarias de agua exigidas
por la ONU para 240.000.
