La desalación es una idea antigua. Lo que ha cambiado a lo largo del tiempo no es el objetivo —separar el agua de las sales— sino la energía que hace falta para conseguirlo. Esa cifra, el consumo específico por metro cúbico producido, es la que ha decidido en cada momento si la desalación era una solución excepcional o una opción viable.
El punto de partida: separar por evaporación
Aristóteles ya describió que el agua de mar pierde su contenido salino al evaporarse y que el vapor condensado es dulce. Es el principio de la destilación, y durante siglos fue la única vía disponible.
Su problema es evidente: evaporar agua exige mucha energía. Por eso su aplicación se limitó a situaciones en las que no había alternativa —la navegación, sobre todo—, con procedimientos elementales de hervir agua y recoger el vapor condensado.
Primer salto: aprovechar el calor varias veces
La situación cambió con la navegación a vapor, que llevaba a bordo tanto la necesidad de agua destilada para las calderas como una fuente de calor disponible.
De ahí surgieron los evaporadores de múltiple efecto, cuya idea sigue vigente: en lugar de emplear el calor una sola vez, el vapor generado en una etapa se utiliza para calentar la siguiente, que trabaja a presión y temperatura menores. Con cada efecto se produce más agua con el mismo aporte de calor.
El paso a instalaciones en tierra se cita habitualmente a partir de la planta de destilación de múltiple efecto instalada en Curaçao a finales de los años veinte del siglo XX. Durante buena parte del siglo, la destilación térmica —de múltiple efecto y, después, súbita multietapa— produjo la mayor parte del agua desalada del mundo, sobre todo allí donde había energía térmica disponible.
Su consumo seguía siendo alto, pero dejó de ser prohibitivo cuando el calor procedía de un proceso que de otro modo lo habría disipado.
Segundo salto: separar sin cambio de fase
La ósmosis inversa cambió el planteamiento. En lugar de evaporar el agua —que exige aportar el calor latente de vaporización—, aplica presión para forzarla a atravesar una membrana semipermeable que retiene las sales.
Sin cambio de fase, la energía necesaria es mucho menor. El límite físico ya no es el calor de evaporación, sino la presión osmótica que hay que vencer, que depende de la salinidad del agua.
El desarrollo que lo hizo posible fue la membrana. A finales de los años cincuenta, Sidney Loeb y Srinivasa Sourirajan desarrollaron en la Universidad de California la primera membrana asimétrica de acetato de celulosa con permeabilidad suficiente para una aplicación práctica. Las primeras instalaciones municipales llegaron pocos años después en California.
Desde entonces, las membranas de acetato de celulosa han dado paso a las de película fina compuesta, con mayor rechazo de sales y mejor permeabilidad, que son las que se emplean hoy.
Tercer salto: recuperar la presión del rechazo
En una planta de ósmosis inversa de agua de mar, solo una fracción del agua bombeada a alta presión atraviesa la membrana. El resto sale como rechazo, y sale a presión.
Durante mucho tiempo esa energía se disipaba en una válvula. Los sistemas de recuperación de energía la aprovechan para presurizar parte del agua de entrada, de modo que la bomba de alta presión solo tiene que aportar la diferencia.
Los primeros dispositivos fueron turbinas y turbocompresores. Los intercambiadores de presión isobáricos, desarrollados después, transfieren la presión de forma directa entre la corriente de rechazo y la de alimentación, con un rendimiento sensiblemente mayor.
Este es el desarrollo que más ha reducido el consumo específico de la desalación por membranas, y el que explica que hoy la ósmosis inversa haya desplazado a la destilación térmica en prácticamente todas las instalaciones nuevas, salvo donde hay calor residual disponible.
Qué queda por delante
El margen de mejora se ha estrechado, porque el consumo de una planta bien diseñada se acerca cada vez más al límite termodinámico de la separación, que no se puede cruzar.
Las líneas de trabajo abiertas son sobre todo cuatro: membranas con mayor permeabilidad para la misma selectividad, mejoras incrementales en los sistemas de recuperación, integración con generación renovable en el propio emplazamiento, y tecnologías específicas para aguas de salinidad muy alta y para la reducción del volumen de rechazo.
Conviene ser prudente con las expectativas: buena parte de lo que se anuncia como próximo avance se encuentra en fase de laboratorio o piloto, y el paso a instalación comercial exige demostrar durabilidad y disponibilidad de suministro, no solo rendimiento.
Lo que esto significa para un proyecto
Que la variable que determina el coste del agua desalada sigue siendo la energía, y que las decisiones que más influyen sobre ella se toman en el diseño: la salinidad del agua de captación, la recuperación con la que se dimensiona, el sistema de recuperación de energía y la calidad del pretratamiento, que condiciona el rendimiento de las membranas a lo largo de su vida útil.
Puede consultar nuestras soluciones de desalación, el desglose del coste del agua desalada, o escribirnos.
