Usemos este diagrama para representar un sistema de desalinización simple.
Echaremos un vistazo a cada parte para ver dónde pueden surgir los desafíos.
Agua de mar
Para iniciar su sistema, debe recolectar agua de mar. Obviamente. ¿Pero cómo? ¿Bombear agua directamente del océano? Esta es la forma más obvia, ¡pero ten cuidado! El océano está lleno de vida, y no quieres absorber toda esa vida en tu sistema. Bien, dices, colocaremos pantallas en las tuberías de admisión para que no queden atrapadas. ¡Buena idea, pero no lo suficientemente buena! ¡Los peces todavía pueden ser absorbidos por las pantallas y atascarse! Esto deja dos opciones:
- Bombee en agua lo suficientemente lento para que los peces puedan nadar fácilmente. Esto significa que necesitará más tuberías y / o tuberías más grandes, y probablemente más tierra para obtener la cantidad de agua que necesita para su sistema.
- Bombear en agua del subsuelo. Esto significa que tendrá que perforar bajo tierra, lo que puede ser costoso, y también necesitará usar mucha más energía para bombear el agua, porque el agua no fluye libremente.
Filtración (RO)
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Una vez que hayas recolectado el agua de mar, ¡entonces debes filtrarla! La idea de la filtración de agua de mar es más o menos lo mismo que la filtración de agua dulce. El agua pasa por varios pasos de filtración (u otro tratamiento) que eliminan progresivamente los contaminantes cada vez más pequeños del agua.
El último paso de filtración se llama ósmosis inversa, o RO para abreviar. Este es el paso clave para convertir el agua salada en agua dulce, y está enfocado en eliminar el contaminante más pequeño en el agua: ¡la sal! También es el paso que lleva más tiempo y requiere el mayor esfuerzo / energía.
Si usa un filtro Brita en casa, debe saber que puede pasar de 30 segundos a un minuto para que pase 1 L (~ 1 cuarto de galón) de agua con la ayuda de la gravedad. El tamaño de los agujeros por los que pasa el agua es de aproximadamente 1 mm de ancho. Los filtros de cerámica pueden tener agujeros que son 200 veces más pequeños, y si los filtros tienen el mismo tamaño, podría tomar muchas horas filtrar los mismos 1 L de agua. Los filtros RO solo dejan pasar las moléculas de agua y algunas otras cosas. Puede pensar que tienen agujeros ~ 1000x más pequeños que los del filtro cerámico. Con el mismo tamaño de filtro, puede imaginarse que no hay forma de que pueda sacar una buena cantidad de agua en un período de tiempo razonable sin mucha energía extra.
Para empeorar las cosas, a las moléculas de agua les gusta sostener su sal. Tanto es así que, de hecho, después de empujar el agua a través del filtro, el agua quiere ir directamente al otro lado para volver a su sal (esto se llama ósmosis, mientras que empujarlo a través de la ósmosis inversa).
Necesitará mucha presión (suministrada a través de bombas de alta potencia) para forzar el agua a través de los agujeros en el filtro, e incluso entonces, solo puede pasar un tercio del agua. Puede aumentar la eficiencia de la producción de agua con más filtros y más potencia, pero lucha contra los rendimientos decrecientes: cuanto más empuje, más concentrada se vuelve el agua salada detrás del filtro, y cuanto más concentrada esté el agua salada, más difícil será empuja para hacer pasar el agua.
En algún momento, se detiene y desvía el agua súper salada para poder empujar menos agua salada a través del filtro.
Aguas residuales
¿Qué haces con esta agua salada extra? No se puede mantener en la instalación, ya que tendrá más agua, por lo que tendrá que deshacerse de ella de alguna manera. ¿Enviarlo de regreso al océano? Posiblemente, pero tenga en cuenta que probablemente tiene muchos químicos que están diseñados para proteger el filtro RO, pero pueden ser dañinos si se vuelven a lanzar al mar. Tendrá que realizar o consultar estudios de impacto ambiental para ver cómo los productos químicos en su agua afectarán el ecosistema local, y para diseñar un sistema de eliminación y dispersión de aguas residuales que no dañe significativamente el ecosistema y viole la ley. Si su planta de desalinización va a estar cerca de un hábitat particularmente sensible, tendrá que ser creativo con la eliminación o mover la planta.
Agua limpia
¡Felicidades! ¡Ahora tienes agua limpia! Es de esperar que su planta de desalinización esté cerca de donde se necesita el agua. Si no, gastará más para bombear el agua cuesta arriba en distancias más largas.
Al final, para decidir si la desalinización del agua de mar es una solución valiosa para sus necesidades de agua, deberá realizar una evaluación del ciclo de vida de los costos e impactos ambientales y compararla con alternativas como el reciclaje de aguas residuales, si eso no se está utilizando. . Los desafíos varían ampliamente según la geografía, por lo que lo que puede ser un gran problema en un área costera puede no existir en ningún otro lugar.
