Plantas desaladoras y uso del CO2 en el proceso de remineralización
El agua es un recurso necesario e imprescindible para el planeta y vital para el ser humano. De los 1.500 mil trillones de litros de agua disponibles en la Tierra, algo menos del 2% son aptos para el consumo humano. Además, existen cada vez más zonas geográficas en las que escasean los recursos hídricos, tanto para la población como para el sector agrícola e industrial, ya sea por sequías, sobreexplotación de recursos o aumento demográfico.
El crecimiento esperado en la población mundial para 2030 es de 9.000 millones de personas, lo que hace que se multiplique por 6 el consumo de agua en tan sólo un siglo. Según fuentes del Foro Económico Mundial, dentro de 10 años 1.800 millones de personas vivirán en poblaciones con escasez de agua (WSI) y 2/3 partes de la población con estrés hídrico. Como cada semana, en el blog de Praxair, uno de nuestros expertos nos habla de la remineralización y los procesos de desalación.
Situación global y en España de los procesos de desalación
Las primeras desaladoras basadas en los procesos térmicos de evaporación MSF y MED se construyeron en los años 70, con unos consumos específicos de hasta 55 kWh/m3. Una vez demostrada la viabilidad de las membranas, el coste se redujo a 9 kWh/m3 en los años 90 y en nuestros días hablamos de consumos inferiores a 3 kWh/m3.
Actualmente existen aproximadamente 20.000 plantas desaladoras en 150 países que proporcionan 98 millones de m3/día, triplicando la capacidad de desalación desde el año 2.000, según datos del IDA.
España se sitúa hoy en día entre los 5 países que lideran la capacidad de desalación mundial. Se trata de una importante tecnología que proporciona un aumento de los recursos hídricos disponibles no convencionales, complementando a los recursos naturales existentes.
Fundamentos desalación-CO2 y el proceso de remineralización
En la desalación (ver figura 3) existe una etapa de pretratamiento para acondicionar el agua bruta al tipo de proceso posterior. A continuación, se realiza el tratamiento en sí, que consiste mayoritariamente en un proceso de osmosis inversa (RO). Esta tecnología se basa en el paso de una disolución a una presión determinada a través de unas membranas semipermeables, reteniendo la mayor parte de las sales solubles y pasando por tanto de una baja a una alta concentración de soluto. El resultado es por tanto una corriente de agua libre de sales (permeado) y otra concentrada en ellas (rechazo).
Seguidamente se realiza un post-tratamiento, que fundamentalmente consiste en un proceso de remineralización para que el agua tratada cumpla con todos los requisitos que marca la normativa vigente.
Remineralización
El objetivo de la remineralización es alcanzar el punto de equilibrio en donde el pH, el calcio y la alcalinidad no varíen o, al menos, que su variación sea mínima. Se realiza el ajuste lo más preciso posible para reducir los consumos de reactivo asociados; dosificando cal o calcita fundamentalmente (en lechos, saturadores o lechadas) y CO2.
Con este proceso conseguimos aumentar la dureza y la alcalinidad del agua hasta los valores requeridos para consumo humano, además de pasivar el agua para evitar corrosiones en la red de tuberías.
En términos generales, el proceso de remineralización hace aumentar el contenido de bicarbonatos y calcio, desplazando el equilibrio del CO2 hacia la derecha (ver Figura 1). Por tanto, va asociado con un aumento de pH hasta 8,2 aproximadamente, pico de la formación de bicarbonatos.
Figura 1. Gráfica de equilibrio
El control en la dosificación es fundamental. Si el CO2 libre es mayor que el CO2 de equilibrio, existe exceso de CO2, por lo que se considera que el agua es agresiva. Si el CO2 libre es igual al de equilibrio, el agua está en equilibrio. Sin embargo, cuando el CO2 libre es menor que el de equilibrio, existe deficiencia en el CO2 de equilibrio, y se dice que el agua es incrustante. Cuando el CO2 se disuelve en el agua, reacciona con ella para formar ácido carbónico, el cual se disocia en iones hidrógeno y el ion bicarbonato, siguiendo la reacción:
Figura 2. Reacción de disociación del CO2 en el agua
En la siguiente figura se esquematiza el proceso en su totalidad:
Figura 3. Esquema proceso de desalación y remineralización (zona inferior)
En definitiva, en función de la dosificación de cal y gracias al ajuste estequiométrico y de pH con la dosificación de CO2, se consigue remineralizar el agua procedente de la RO hasta valores aptos para consumo humano. Apoyados por el sistema de monitorización AqScan® se reducen los costes de reactivo químico minimizando los tiempos de respuesta, aportando el valor I2OT a procesos no convencionales que aumentan los recursos hídricos disponibles.
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