Se puede producir más agua en el mundo a partir del agua de mar, pero ¿a qué costo?

THUWAL, Arabia Saudita— El agua de mar desalinizada es la fuerza vital de Arabia Saudita, en especial en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá, un centro de investigación internacional que prosperó hace una década en el desierto árido y despoblado.

Producida a partir del agua del mar Rojo y después de pasar por membranas que separan la sal, esta agua se bombea a los relucientes edificios de los laboratorios del campus, a las tiendas, a los restaurantes y a las casas idénticas y planificadas de los vecindarios circundantes. También irriga las palmeras que están a la orilla de las calles inmaculadas y el césped del estadio deportivo con capacidad de 5000 espectadores. Incluso las piscinas de la comunidad contienen cientos de miles de litros de esta agua.

La desalinización suministra toda el agua dulce de la universidad, casi diecinueve millones de litros al día. Pero esa cantidad es solo una pequeñísima parte de la producción total de Arabia Saudita. Detrás de los muros y las casetas de seguridad de la universidad, el agua desalinizada representa cerca de la mitad del suministro de agua dulce de este país de 33 millones de habitantes, uno de los más carentes de agua del planeta.

En todo el mundo se considera cada vez más que la desalinización es una posible solución para los problemas de la cantidad y la calidad del agua, mismos que empeorarán con el crecimiento global de la población y el calor extremo y la sequía prolongada relacionada con el cambio climático.

“Es una solución parcial para la escasez de agua”, señaló Manzoor Qadir, un científico del medioambiente del Programa de Agua y Desarrollo Humano de la Universidad de las Naciones Unidas. “Esta industria crecerá. En los próximos cinco o diez años, veremos cada vez más plantas desalinizadoras”.

Arabia Saudita y otros países del Medio Oriente y África del Norte se encuentran en el centro de este crecimiento, pues hay grandes plantas desalinizadoras nuevas en etapas de planificación o construcción. Los suministros de agua renovable en la mayor parte de estos países ya están muy por debajo de la definición que da Naciones Unidas de verdadera escasez de agua, la cual es aproximadamente 1325 litros por persona al día, y un informe publicado en 2017 por el Banco Mundial indica que el cambio climático será el factor más importante para aumentar el apremio por el abastecimiento de agua en el futuro.

Sin embargo, aún no se sabe en qué otra parte se desarrollará el proceso de desalinización. “En los países de bajos ingresos no están haciendo casi nada”, comentó Qadir.

La razón primordial es el costo. La desalinización sigue siendo cara debido a que se requieren grandes cantidades de energía. Con el fin de hacerla más costeable y accesible, los investigadores de todo el mundo están estudiando la forma de mejorar los procesos de desalinización, al diseñar, por ejemplo, membranas más eficaces y durables para producir más agua por unidad de energía y mejores formas de manejar el agua salada tan concentrada que queda.

En la actualidad, la desalinización se limita en gran medida a los países más acaudalados, en especial los que poseen abundantes combustibles fósiles y acceso a agua de mar (aunque también se pueden desalinizar las aguas salobres tierra adentro). Además del Medio Oriente y África del Norte, la desalinización ha llegado a algunas partes de Estados Unidos que tienen problemas de agua, sobre todo California, y a otros países como España, Australia y China.

La desalinización también tiene costos para el medioambiente: en las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la gran cantidad de energía que se emplea, y en la eliminación del agua salada, la cual, además de ser sumamente salada, está mezclada con sustancias químicas que se usan para su tratamiento y que también son tóxicas.

Pese a que existe un abastecimiento prácticamente ilimitado de agua de mar, el agua desalinizada apenas representa cerca del uno por ciento de toda el agua dulce del mundo.

Incluso en Arabia Saudita, donde las grandes reservas de petróleo (y la riqueza que estas aportan) han hecho que ese país sea el líder mundial en el proceso de desalinización, encargado de aproximadamente una quinta parte de la producción global, se reconoce que este proceso debe volverse más costeable y sustentable. En esta universidad, los ingenieros tienen como objetivo lograr precisamente eso.

“Estamos intentando desarrollar procesos nuevos con el fin de consumir menos energía y ser más respetuosos con el medioambiente”, comentó Noreddine Ghaffour, investigador del Centro de Desalinización y Reutilización del Agua en esta universidad, conocida mundialmente como Kaust.

Como lo indica el nombre del centro, también se reconoce que el tratamiento y la reutilización de las aguas residuales pueden ayudar a reducir el problema de los suministros de agua. “En cualquier lugar donde se lleve a cabo la desalinización también se debe practicar la reutilización”, señaló Paul Buijs, quien funge como el enlace del centro entre los investigadores y la industria.

Fuera de la planta de desalinización principal de Kaust, la cual emplea una tecnología llamada ósmosis inversa, cuatro tanques enormes llenos de arena filtran las impurezas del agua de mar cuando esta llega a través de la tubería. Dentro, el ruido de las bombas se torna ensordecedor cuando el agua se bombea hasta 70 veces la presión atmosférica a varios cientos de tubos de acero, cada uno de ellos relleno de membranas enrolladas en espiral.

Los poros microscópicos de las membranas dejan pasar las moléculas de agua, pero no la sal ni la mayor parte de las demás impurezas. El agua dulce sale de las tuberías de plástico que hay en el extremo de cada tubo.

Casi todas las plantas desalinizadoras nuevas de todo el mundo utilizan ósmosis inversa, la cual se introdujo hace medio siglo. A lo largo de las décadas, los ingenieros han hecho que el proceso sea mucho más eficiente y han reducido los costos de manera significativa mediante el desarrollo de plantas más grandes y mejores membranas y métodos de recuperación de energía.

“La introducción de membranas para la desalinización fue algo en extremo innovador”, afirmó Buijs. “Sin embargo, nos ha tomado años, desde la década de 1970 hasta ahora, alcanzar una capacidad máxima diaria de aproximadamente un millón de metros cúbicos al día” (o más o menos 946 millones de litros) en las plantas más grandes.

“Es muchísimo, pero cada etapa diez veces más grande está tardando alrededor de quince a veinte años”, señaló.

Los intentos de combinar la energía renovable con la desalinización todavía están en sus primeras etapas. Un problema es el carácter intermitente de la mayor parte de los tipos de energía renovable; una planta desalinizadora todavía necesitaría fuentes de energía convencionales en la noche o cuando hay poco viento.

Thomas Altmann, vicepresidente de tecnología en ACWA Power, la cual desarrolla, posee y opera plantas de energía y desalinización en todo el mundo, afirmó que la meta sigue siendo tener plantas que operen con energía renovable las 24 horas del día.

No obstante, Arabia Saudita y otros países aún tienen muchas plantas desalinizadoras que emplean tecnologías térmicas más antiguas, las cuales dependen por completo de los combustibles fósiles. En términos sencillos, estas plantas hierven el agua de mar y condensan el vapor que se desprende, el cual lleva agua dulce.

Por lo general, las plantas térmicas se localizan junto a las plantas generadoras que emplean combustibles fósiles y utilizan el calor excedente de la generación de electricidad para convertir el agua de mar en vapor. Emplean una enorme cantidad de energía; en 2009, el ministro saudita de agua y energía calculó que una cuarta parte de todo el petróleo y el gas que produce el país se usaba para generar electricidad y producir agua dulce.

Además, litro por litro, en la actualidad es mucho más costoso operar las plantas térmicas que las plantas de membranas. Pero puesto que algunas plantas térmicas tienen por lo menos un cuarto de siglo de vida útil, los investigadores de Kaust están trabajando en idear formas para que sean más eficientes.

Una pequeña planta piloto en uno de los edificios de investigación utiliza energía solar para calentar el agua directamente. Este proyecto, dirigido por el científico investigador Muhammad Wakil Shahzad también extiende el rango de temperatura de operación y produce mucha más agua dulce que un diseño térmico convencional.

Shahzad y otros investigadores están diseñando una versión ampliada de este sistema para una planta desalinizadora que ya existe en el mar Rojo. “Estamos en un momento en el que debemos buscar soluciones creativas a fin de lograr una producción sustentable para el suministro de agua en el futuro”, comentó.

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