Tecnología de desalinización convierte el agua de mar en agua dulce potable o utilizable mediante la eliminación de sales e impurezas. Esta tecnología se caracteriza por su independencia de las inundaciones, las migraciones, los prejuicios políticos y las limitaciones climáticas. La fiabilidad y calidad de su suministro de agua no se ven afectadas por la situación geográfica, las condiciones ambientales, los patrones climáticos ni los factores sociales. Ante la disminución de los recursos de agua dulce debido al calentamiento global, la desertificación y la contaminación ambiental, y el aumento de la población mundial, la desalinización ha avanzado rápidamente en los últimos años. Ha demostrado ser una opción fiable y eficaz para el abastecimiento de agua, y constituye una solución vital para hacer frente a la escasez de recursos en las regiones costeras y las islas situadas mar adentro.
En la actualidad, la desalinización emplea principalmente dos grandes categorías de tecnología: métodos térmicos (destilación) y ro métodos de membrana (ósmosis inversa).
Los métodos térmicos incluyen el Flash Multietapa (MSF) y la Destilación Multiefecto (MED). La MSF consiste en introducir agua de mar calentada en un recipiente de baja presión para su evaporación y condensación instantáneas; la MED utiliza múltiples pasadas de vapor para calentar y evaporar secuencialmente el agua de mar. Los métodos térmicos están maduros y son muy seguros, pero consumen mucha energía.
Los métodos de membrana se basan principalmente en la tecnología de ósmosis inversa (OI), que utiliza altas presiones para hacer pasar el agua de mar a través de una membrana semipermeable que retiene las sales y permite el paso del agua dulce. El principal consumo energético de la ósmosis inversa es la electricidad utilizada por las bombas de alta presión, que representa 40%-50% de los costes. Sin embargo, su consumo energético global es relativamente bajo (aproximadamente 3-4 kWh/metro cúbico), lo que la convierte en la tecnología de desalinización de agua de mar de más rápido crecimiento.
Costes de la desalinización del agua de mar varían considerablemente en función de la tecnología, la escala y la ubicación geográfica. Según la investigación internacional y la experiencia práctica, los costes suelen oscilar entre $0,5 y $3 por metro cúbico.
En China, la desalinización por ósmosis inversa cuesta aproximadamente $0,61-$1,22/tonelada, mientras que las tecnologías de desalinización térmica cuestan $0,92-$1,83/tonelada. Convertido a coste por galón, esto equivale a aproximadamente o $0,002-$0,005 por galón.
A escala internacional, los costes de desalinización muestran una mayor diversidad. En Oriente Medio, las economías de escala y las subvenciones pueden reducir los costes hasta $0,31-$0,61/tonelada. Recientes licitaciones internacionales de proyectos de desalinización han alcanzado incluso los 0,4-0,6 USD/metro cúbico. Algunos proyectos saudíes que utilizan tecnología de acoplamiento solar alcanzan costes tan bajos como 0,4 usd/tonelada.
A continuación se comparan los costes de construcción de 15 plantas desalinizadoras representativas:
| Nombre del proyecto | Región | Capacidad (10^4 m³/día) | Tecnología | Año de finalización | Coste de construcción |
|---|---|---|---|---|---|
| Shubaybah 3 | La Meca, Arabia Saudí | 128.2 | MSF, RO | 2019 | $821 millones |
| Sorek | Tel Aviv, Israel | 117.2 | RO | 2023 | $1.500 millones |
| Ras Al-Khair | Arabia Saudí | 103.6 | MSF, RO | 2014 | $1.760 millones |
| Tawila | Abu Dhabi, EAU | 90.92 | RO | 2022 | $890 millones |
| Parque Industrial Jubail 3A | Arabia Saudí | 60 | RO | 2022 | $650 millones |
En los costes de la desalinización del agua de mar influyen múltiples factores, entre los que destacan:
Gastos de energía: Constituye el mayor componente de los costes. En el caso de la ósmosis inversa, los costes de electricidad suponen 41,49% de los gastos totales; en la destilación multiefecto, los costes de vapor representan 34,76% de los costes totales. Una reducción de 20% en los precios de la electricidad disminuye los costes de producción de agua por ósmosis inversa en 11,86% por tonelada.
Inversión de capital: Incluyendo la adquisición de equipos y los costes de construcción, constituye una parte significativa de los gastos totales. La compra de equipos y herramientas representa aproximadamente 58% de la inversión de capital. Una reducción de 20% en la inversión de capital puede disminuir los costes de producción de la desalinización en 14,68%.
Economías de escala: Los proyectos más grandes consiguen costes unitarios más bajos. Los proyectos con mayores volúmenes de producción diaria presentan menores costes de desalinización por tonelada de agua.
Situación geográfica y calidad del agua: Los costes son más elevados en zonas con agua de mar de mala calidad o acceso limitado a energía barata. Las regiones costeras suelen tener costes más bajos, mientras que las del interior tienden a ser más caras.
Selección de tecnología: La ósmosis inversa suele ofrecer costes más bajos que los métodos térmicos. Sin embargo, los costes térmicos pueden reducirse significativamente si se dispone de recursos baratos de vapor o calor residual.
El consumo de energía constituye el principal componente de los costes de desalación. En procesos de desalinización por ósmosis inversa, El consumo de electricidad oscila entre 3 y 5 kWh por tonelada de agua, y los gastos de electricidad representan 40%-50% de los costes totales.
En los procesos de desalinización por destilación multiefecto (MED), el consumo de electricidad es de 0,9-1,5 kWh por tonelada, pero también se necesita energía de vapor. Cuando el vapor se obtiene del vapor de escape o del calor residual, los costes de vapor se vuelven insignificantes, lo que reduce sustancialmente los gastos de producción de agua.
El proyecto de desalinización Rabigh Fase IV, en Arabia Saudí, emplea una tecnología avanzada que reduce el consumo de electricidad a 2,78 kWh por tonelada de agua producida. Con las tarifas eléctricas industriales de Arabia Saudí, el coste de desalinizar una tonelada de agua de mar es de sólo $0,3.
Los proyectos de desalinización a gran escala conllevan importantes costes de inversión. Éstos varían considerablemente en función de la tecnología y la escala:
Los proyectos de desalinización por ósmosis inversa requieren inversiones de 1.000-1.500 USD por tonelada de agua; la inversión para proyectos de desalinización por destilación multiefecto al vacío (MEVD) oscila entre 1.200 y 2.000 USD por tonelada de agua.
Algunos ejemplos concretos de proyectos son:
El proyecto de desalinización Jubail 3A en Arabia Saudí, construido por China, tiene una capacidad diaria de 600.000 toneladas con una inversión de $650 millones; el proyecto Rabigh 3 produce igualmente 600.000 toneladas diarias con un coste de $690 millones.
Los costes de la desalinización son cada vez más competitivos frente a las fuentes de agua convencionales. En China, el coste medio por tonelada de agua desalada oscila entre 0,8 y 0,2 usd, bastante más que los 0,8 a 0,9 usd de los proyectos avanzados en el extranjero. Sin embargo, sigue siendo inferior a los costes de transferencia de agua en algunas regiones con escasez de agua.
Qingdao ha establecido una capacidad de desalinización superior a 230.000 toneladas diarias. Baifa Desalination Co., Ltd. cobra un coste medio por el uso industrial del agua de 0,9 usd/tonelada y un coste por el uso municipal de 0,75 usd/tonelada. La planta desalinizadora de Dongjiakou cobra 0,65 usd por tonelada de agua desalinizada.
En desalinización de agua de mar aún no puede sustituir totalmente a los proyectos de desvío de agua entre cuencas como el Proyecto de Desvío de Agua de Sur a Norte, presenta ventajas únicas en las regiones costeras. Sirve como fuente suplementaria de agua para satisfacer algunas demandas industriales y domésticas. Con los avances tecnológicos y el aumento de escala, se espera que los costes de la desalinización sigan disminuyendo, lo que aumentará su competitividad frente a las fuentes de agua tradicionales.
Sí, se prevé que los costes de desalinización sigan bajando. En las dos últimas décadas, el consumo eléctrico necesario para tratar un metro cúbico de agua de mar mediante la tecnología de ósmosis inversa ha descendido de 5 kWh a menos de 3 kWh. Entre 1999 y 2017, los costes de la ósmosis inversa y la destilación multiefecto a baja temperatura disminuyeron aproximadamente 29,75% y 36,97%, respectivamente.
Entre las principales vías de reducción de costes cabe citar las siguientes
Innovación tecnológica: Desarrollo de nuevas tecnologías de desalinización energéticamente eficientes para mejorar la calidad general y la competitividad básica. Algunos ejemplos son la investigación sobre membranas de grafeno y sistemas de ósmosis directa (FO).
Producción nacional de equipos: Lograr la fabricación nacional de equipos de desalinización reducirá los costes de ingeniería de las plantas desalinizadoras nacionales en 20-30% en comparación con sus homólogas extranjeras, disminuyendo los costes de desalinización correspondientes en 10-15%.
Optimización energética: Reducción significativa de los costes energéticos mediante la utilización de fuentes de energía renovables (fotovoltaica, eólica) para la generación de electricidad, el aprovechamiento del calor residual industrial (por ejemplo, los gases de combustión de las chimeneas de las centrales eléctricas, los gases de escape de refrigeración de las acerías) y el desarrollo de soluciones integradas de “energía eólica-desalinización-producción de hidrógeno”.
Economías de escala: A medida que se amplíe la escala de los proyectos, tanto la inversión unitaria como los costes operativos seguirán disminuyendo. Se prevé que la capacidad mundial de desalinización diaria alcance los 250 millones de metros cúbicos en 2030, por lo que las economías de escala serán cada vez más pronunciadas.
En resumen, los costes de la desalinización del agua de mar han descendido desde niveles prohibitivos hasta precios competitivos. Se espera que los futuros avances tecnológicos y el aumento de la escala impulsen nuevas reducciones de costes, posicionando la desalinización como una solución clave a los retos de la escasez mundial de agua.
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