A medida que los recursos de agua dulce se vuelven cada vez más escasos en todo el mundo, la desalinización ha surgido como una solución crítica para la seguridad hídrica. Entre las tecnologías disponibles, la ósmosis inversa (OI) y la desalinización térmica se han convertido en los dos enfoques dominantes, cada uno con distintas ventajas y aplicaciones.

La ósmosis inversa funciona forzando agua de mar a través de membranas semipermeables bajo alta presión, lo que permite que las moléculas de agua pasen mientras bloquean las sales, los minerales y otras impurezas. Los sistemas de OI modernos como NIROBOX™ han mejorado significativamente la eficiencia y la fiabilidad de esta tecnología.

El proceso de desalinización implica varias etapas críticas:

1. Pretratamiento: El agua de mar se somete a múltiples pasos de filtración para eliminar los sólidos en suspensión, las algas y los microorganismos que podrían dañar las membranas. Los sistemas avanzados incorporan filtración de arena, ultrafiltración y tratamiento químico para optimizar la calidad del agua antes de que llegue a las membranas de OI.

2. Bombeo de Alta Presión: Las bombas especializadas aumentan la presión del agua para superar la presión osmótica natural, lo que normalmente requiere de 50 a 80 bares para la desalinización del agua de mar. Los dispositivos de recuperación de energía pueden recuperar hasta el 60% de esta energía de la corriente de salmuera.

3. Separación por Membrana: El corazón del sistema utiliza elementos de membrana enrollados en espiral que pueden eliminar el 99,7% de las sales disueltas. Las membranas compuestas de película fina modernas logran mayores tasas de flujo y una vida útil más larga que las versiones anteriores de acetato de celulosa.

4. Post-Tratamiento: El agua producida recibe ajuste mineral, equilibrio de pH y desinfección para cumplir con los estándares de agua potable o los requisitos industriales específicos.

5. Gestión de la Salmuera: La salmuera concentrada requiere estrategias de eliminación cuidadosas, que normalmente implican la descarga controlada con sistemas de difusión para minimizar el impacto ambiental.

• Los diseños modulares permiten una capacidad escalable desde pequeñas comunidades hasta grandes municipios
• El consumo de energía ha disminuido en un 80% desde la década de 1970, ahora promediando 3-4 kWh/m³
• La huella compacta permite el despliegue en ubicaciones con espacio limitado
• Puede tratar diversas fuentes de agua más allá del agua de mar, incluyendo agua salobre y aguas residuales

Los procesos térmicos, incluyendo la evaporación de múltiples etapas (MSF) y la destilación de múltiples efectos (MED), evaporan el agua de mar y condensan el vapor para producir agua dulce. Estos métodos siguen siendo frecuentes en regiones con acceso a energía térmica de bajo costo.

Evaporación de Múltiples Etapas (MSF): El agua de mar calentada fluye a través de una serie de cámaras con presiones progresivamente más bajas, lo que provoca una evaporación instantánea ("flash") en cada etapa. Las plantas MSF suelen requerir de 10 a 16 kWh/m³ de energía térmica más de 2,5 a 5 kWh/m³ de energía eléctrica.

Destilación de Múltiples Efectos (MED): Múltiples evaporadores operan en secuencia, cada uno utilizando el calor latente del vapor de la etapa anterior. Los sistemas MED logran una mejor eficiencia energética que MSF, requiriendo de 6 a 12 kWh/m³ de energía térmica.

• Produce agua de alta pureza de forma consistente, independientemente de la salinidad de la alimentación
• Puede utilizar el calor residual de las centrales eléctricas o los procesos industriales
• Menos sensible a las variaciones de la calidad del agua de alimentación que los sistemas de membrana
• Larga historia operativa con fiabilidad probada

Elegir entre OI y desalinización térmica implica múltiples consideraciones:

Requisitos de Energía: La OI generalmente ofrece un menor consumo de energía, especialmente cuando se utilizan dispositivos modernos de recuperación de energía. Las plantas térmicas se vuelven más competitivas cuando se dispone de calor residual.

Calidad del Agua: Los métodos térmicos producen agua ultrapura, mientras que la OI puede requerir tratamiento posterior adicional para ciertas aplicaciones.

Costos de Capital: Las grandes plantas térmicas requieren una mayor inversión inicial, pero pueden tener menores costos operativos en escenarios específicos.

Flexibilidad Operacional: Los sistemas de OI pueden ajustar la producción más fácilmente para que coincida con las fluctuaciones de la demanda.

Impacto Ambiental: Ambas tecnologías generan salmuera concentrada, pero los sistemas de OI suelen producir volúmenes más pequeños. La fuente de energía afecta significativamente la huella ambiental general.

La industria continúa evolucionando con varios desarrollos importantes:

Sistemas Híbridos: La combinación de OI con procesos térmicos puede optimizar el uso de energía y las tasas de recuperación de agua.

Integración Renovable: Los sistemas de OI alimentados por energía solar y las plantas MED que utilizan energía solar térmica son cada vez más frecuentes.

Materiales Avanzados: Las nuevas químicas de membranas y configuraciones prometen un mayor rechazo de sal y resistencia al ensuciamiento.

Valorización de la Salmuera: Las tecnologías para extraer minerales valiosos de las corrientes concentradas están ganando atención.

A medida que la escasez de agua se intensifica a nivel mundial, tanto la ósmosis inversa como la desalinización térmica desempeñarán un papel crucial en las estrategias de seguridad hídrica. La elección óptima de la tecnología depende de las condiciones locales, las fuentes de energía disponibles y los requisitos específicos de calidad del agua.