El uso de energía en la desalinización suscita llamamientos a soluciones sostenibles
Imaginen un futuro en el que el agua dulce limpia sea tan abundante como el agua de mar.debe hacer frente a importantes problemas de consumo de energíaEste artículo examina los perfiles energéticos de las tecnologías actuales de desalinización y explora las vías hacia la sostenibilidad.
La desalinización sirve como un método crucial de suplementación de agua, transformando el agua de mar de alta salinidad en agua dulce potable o de grado industrial.Las tecnologías actuales a escala industrial incluyen principalmente el flash de múltiples etapas (MSF), Destilación de efecto múltiple (MED), compresión mecánica de vapor (MVC) y ósmosis inversa (RO), cada una adecuada para diferentes aplicaciones.
Desde una perspectiva termodinámica, la separación de sal de agua de mar tiene un requerimiento teórico mínimo de energía.86 kWh/m3El consumo real de energía excede significativamente este valor ideal debido a las ineficiencias inevitables del sistema.
En el cuadro siguiente se comparan cuatro métodos de desalinización primaria según la capacidad típica de la planta y el consumo de energía:
| Tecnología | Capacidad típica (m3/día) | El consumo de electricidad (kWh/m3) | Energía térmica (kJ/kg) | Se aplicará el método de cálculo de las emisiones. | El valor de las emisiones de gases de efecto invernadero es el valor de las emisiones de gases de efecto invernadero en el caso de las emisiones de gases de efecto invernadero. |
|---|---|---|---|---|---|
| FMS | 50,000 - 70,000 | 4 6 | En el caso de las empresas que no participan en el programa, el importe de la ayuda se fijará en función de la situación de la empresa. | 9.5 ¢ 19.5 | 13.5 a 25.5 |
| MED-TVC | 10,000 - 35,000 | 1.5 2.5 | 145 (GOR=16) 390 (GOR=6) | 9.5 ¢ 25.5 | 11 - 28 años |
| Medios de comunicación | 5,000 - 15,000 | 1.5 2.5 | Las empresas de servicios de telecomunicaciones deben tener en cuenta las siguientes características: | 5 ¢ 8.5 | 6.5 a 11 |
| El MVC | 100 - 2500 | 7 - 12 | No hay | No hay | 7 - 12 |
| R.O. | 24,000 | 3 ¢ 5.5 | No hay | No hay | 3 - 5,5 (hasta 7 con tratamiento con boro) |
* GOR (ratio de producción de ganancias) indica la eficiencia de la producción de agua
Los datos revelan diferencias energéticas sustanciales entre las tecnologías.Mientras que los MSF y MED basados en la energía térmica muestran un mayor consumo total de energíaEl MVC sirve a aplicaciones a pequeña escala con una eficiencia moderada.
MSF calienta el agua de mar y la pasa a través de cámaras de presión progresivamente más baja donde se produce una evaporación parcial.sus elevados requisitos de energía térmica plantean desafíos de eficienciaLos coeficientes GOR más altos mejoran la utilización de la energía pero aumentan la complejidad del sistema.
MED emplea varios evaporadores en serie, utilizando vapor de una etapa para calentar la siguiente.MED logra una mejor eficiencia energética que MSF pero requiere sistemas más complejos.
MVC utiliza compresores mecánicos para presionar el vapor para su uso como fuente de calor.MVC ofrece flexibilidad operativa, pero exige compresores de alto rendimiento y muestra un consumo de energía relativamente alto.
Como la tecnología más ampliamente adoptada, el RO fuerza el agua de mar a través de membranas semipermeables bajo alta presión.Aunque los requisitos de mantenimiento y pretratamiento de la membrana añaden consideraciones operativas.
- Calidad del agua de alimentación:La mayor turbidez o el contenido orgánico aumentan las necesidades de pretratamiento y la tensión de la membrana.
- Temperatura del agua de mar:El agua más caliente mejora la eficiencia de la destilación, pero afecta el rendimiento de la membrana RO
- Tasa de recuperación:Las tasas más altas de extracción de agua dulce aumentan los requisitos de presión del sistema
- Escala de la planta:Las instalaciones más grandes se benefician de las economías de escala
- Recuperación de energía:Los intercambiadores de presión y las turbinas pueden recuperar energía de las corrientes de salmuera
El sector se enfrenta a dos grandes preocupaciones medioambientales: la mayoría de las plantas dependen actualmente de combustibles fósiles, lo que contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero,mientras que la descarga de salmuera concentrada amenaza los ecosistemas marinos a través de choques de salinidad y contaminación química.
- Integración de las energías renovablesInstalaciones de desalinización con energía solar, eólica o geotérmica
- Innovaciones en eficiencia:Membranas avanzadas, procesos térmicos optimizados y mejor recuperación de energía
- Gestión de la salmuera:Estrategias de dilución o extracción de minerales de los flujos de residuos
- Apoyo político:Los incentivos gubernamentales para la adopción de energías limpias y las salvaguardias ambientales
Si bien la desalinización resuelve la escasez crítica de agua, su intensidad energética requiere atención urgente.Los avances tecnológicos y los marcos políticos podrían transformar la desalinización en una solución más sostenibleLa innovación continua sugiere que esta tecnología desempeñará un papel cada vez mayor en la seguridad mundial del agua, siempre que se gestionen eficazmente los desafíos energéticos y ambientales.
