¿Por qué es tan difícil la desalinización del agua de mar (estándar actual y futura)?

Las plantas de desalinización actuales usan tecnología de membrana de ósmosis inversa (RO) para filtrar las sales. Piénselo, las sales disueltas en su forma iónica son tan pequeñas que no se puede ver bajo un microscopio y la tecnología básicamente está forzando el agua salada a través de la fuerza bruta a través de una membrana con poros tan finos que los iones no pueden atravesar . Esa es una gran cantidad de presión de agua que necesita generada por bombas de alta presión. Estamos hablando de fuerzas superiores a 50 bar. Eso es 50 veces superior a la presión atmosférica o suficiente para rociar agua a 500 m en el cielo!

Obviamente, esto requiere una gran factura de electricidad. Por lo tanto, no es tanto la complejidad sino más bien el costo de funcionamiento de las bombas lo que hace que sea más “difícil” de operar que una planta de agua municipal moderna que usa agua superficial o subterránea ya que es producto bruto.

Se están desarrollando otros métodos para tratar el agua de mar para plantas de tratamiento a gran escala, pero no es fácil porque básicamente se trata de encontrar un método simple y económico para eliminar los iones de sal disueltos del agua de mar.

Gracias a Sonaljit Mukherjee por A2A.

Los principales problemas con las tecnologías de desalinización actualmente disponibles involucran áreas como el consumo de energía, los desafíos ecológicos y la capacidad de mantenimiento; son:

  • Consumo de energía ; La tecnología de ósmosis inversa utiliza la menor cantidad de energía, sin embargo, todavía utiliza una gran cantidad de 3 KWh a 10KWh de energía eléctrica para producir un metro cúbico de agua potable fresca.
  • Mantenibilidad ; Las membranas de ósmosis inversa tienden a “obstruirse” con sales disueltas o bioincrustaciones. Necesitan la práctica del rechazo de salmuera; la sustitución de las costosas membranas y el uso de productos químicos fuertes para tratar estos costosos problemas.
  • Medio ambiente ; ¿Qué le sucede a toda esa salmuera de sal de la Osmosis Inversa? La salmuera consiste principalmente en agua saturada con sales junto con algunos productos químicos utilizados en el proceso de desalinización. Cuando la desalinización se usa tierra adentro, las soluciones incluyen la dilución de la salmuera para minimizar su impacto ecológico antes de volver a colocarla en un depósito de agua, evaporarla para producir sal en roca o construir tuberías para llevarla al mar. En muchos casos, toda esa sal vuelve al ecosistema que perturba el océano y lo contamina.
  • Costo general ; todos los problemas enumerados anteriormente se suman al costo, que en la mayoría de los casos es prohibitivo para los países en desarrollo.
  • Accesibilidad ; el uso de tecnologías actuales de desalinización en áreas remotas, especialmente en áreas costeras para la agricultura, es muy limitado debido a la falta de métodos sostenibles rentables.

Cada vez se reconoce más la necesidad de reemplazar estas tecnologías actualmente disponibles por sistemas que tienen más sentido económico y que tienen menos o ningún impacto ambiental. Todos los problemas experimentados con las tecnologías actuales caen dentro de una de estas áreas enumeradas a continuación y el sistema de reemplazo viable ofrecería mejoras en cada una de las siguientes áreas:

  • Sin deterioro y reemplazos de la membrana
  • Sin concentración máxima de salmuera y contaminación ambiental,
  • Sin altas presiones y alto consumo de energía,
  • Sin tratamientos químicos añadidos y contaminación,
  • Sin rechazo de salmuera,
  • Escalable,
  • Económico,
  • Facil de mantener.

Accesibilidad

La accesibilidad en las tecnologías actuales es limitada. Los costos iniciales de los equipos, el alto consumo de energía que actualmente depende básicamente de los combustibles fósiles y los altos costos de mantenimiento, hacen que el uso de las tecnologías actuales sea inaccesible para usuarios a pequeña escala y regiones pobres, lo que lo hace prohibitivo especialmente en agricultura, ganadería y pesca. y riego

Actuación

Los problemas de rendimiento son evidentes en los campos del consumo de energía, el uso de membranas sensibles, el rechazo de la salmuera y, finalmente, donde se requiere un tamaño más pequeño.

Mantenibilidad

No hay membranas que puedan obstruir, ni rechazo de salmuera, ni productos químicos para alimentar, que harían una tecnología de desalinización mejor y más barata de mantener.

Requisitos futuros

Existe un acuerdo general consensuado para impulsar el uso de energía renovable para impulsar plantas de desalinización.

Es difícil porque las sales son moléculas muy pequeñas. Sería muy fácil si su peso molecular fuera mucho mayor, no tendríamos que usar filtros de finos, pero tenemos que trabajar con lo que tenemos.
Los RO consumen energía porque los poros tienen que ser lo suficientemente pequeños como para retener un peso molecular de menos de 100 al mismo tiempo que permiten el paso del agua a MW 18.

Podemos hervir, pero el agua es una de las moléculas más energéticas para hervir, por lo que es aún peor en cuanto a energía.

Si alguien quiere purificarse sin filtración y sin hervir, manteniendo la potabilidad del agua, puede convertirse en LA tecnología, pero me temo que tenemos que esperar un poco más.