Desalinizar el agua consiste en eliminar las sales disueltas en ella. Puedes usar la desalinización o desalación para producir agua potable a partir de agua de mar o agua salobre.
El agua es uno de los recursos más preciados del planeta y, según la ONU, su escasez afecta ya a más del 40 % de la población mundial. Un dato que ha hecho saltar las alarmas y que impulsa la búsqueda de soluciones.
El agua cubre el 70 % de nuestro planeta y es fácil pensar que hay más que suficiente. Sin embargo, el agua dulce es escasa en el mundo -solo lo es el 3 %- y dos tercios no están disponibles, ya que se encuentran en forma de hielo o son inaccesibles.
El 97,5 % del agua en el mundo es salada y se encuentra en los océanos. Aunque la Tierra recibe el apodo de planeta azul, el 97% de ese azul es agua salada. Necesaria para la vida. Pero que no podemos beber directamente.
¿Qué significa desalinizar el agua?
La desalinización es el proceso por el cual se eliminan las sales minerales disueltas en el agua.
Una de ellas, y no precisamente nueva, es la desalinización, que consiste en eliminar los minerales (mayoritariamente sal) del agua del mar mediante procesos físicos y químicos.
La desalinización se produce de forma natural durante el ciclo del agua: la evaporación del agua del mar deja detrás la sal y forma nubes que dan lugar a la lluvia.
En realidad lo que hemos hecho en este experimento con agua salada es recrear a menor escala lo que sucede en la atmósfera con la acción del sol.
El vapor de agua entonces sube a una mayor altitud, que es lo que da lugar a las nubes. Es ahí donde las gotas condensadas se van uniendo entre ellas poco a poco, ocasionando finalmente la precipitación, que cuando, por acción de la gravedad, el agua vuelve de nuevo a la Tierra de forma líquida.
¿Por qué no se puede beber agua salada directamente?
El agua de mar contiene aproximadamente un 3,5% de sal, lo que la hace no apta para el consumo humano.
Beber agua con una concentración tan alta de sal provoca deshidratación en lugar de hidratar el cuerpo. Esto sucede porque el organismo necesita eliminar el exceso de sal, lo que conlleva una mayor pérdida de líquidos.
El acceso al agua potable es fundamental para la vida, pero en muchas situaciones puede ser limitado. Ya sea en una emergencia, en zonas remotas o durante una expedición, conocer los métodos adecuados para potabilizar agua de mar puede marcar la diferencia entre la supervivencia y la deshidratación.
Cómo desalinizar agua del grifo en casa
Si el agua del grifo tiene un sabor salado o una elevada concentración de minerales, es posible tratarla mediante destilación. Sin embargo, el agua del grifo no siempre es agua de mar: puede contener sales, minerales, desinfectantes y otros compuestos, por lo que el tratamiento adecuado depende de su composición.
La destilación permite separar el agua de muchas sales y contaminantes no volátiles mediante evaporación y condensación.
Materiales necesarios
- Una olla grande con tapa de vidrio cóncava.
- Un recipiente pequeño resistente al calor.
- Agua salada o agua del grifo con elevada salinidad.
- Fuego o una fuente de calor.
Procedimiento de destilación
- Llena la olla con agua de mar sin sobrepasar la mitad de su capacidad.
- Coloca el recipiente pequeño dentro de la olla sin que el agua lo cubra.
- Pon la tapa invertida de manera que el centro quede apuntando hacia abajo.
- Calienta el agua hasta que comience a evaporarse.
- El vapor se condensará en la tapa y goteará dentro del recipiente pequeño.
- Deja enfriar el agua obtenida y ya estará lista para el consumo.
Es uno de los procesos más sencillos, ya que sólo hay que evaporar el agua y volverla a condensar.
Este proceso imita el ciclo natural del agua, eliminando la sal y posibles contaminantes.
Una vez preparado todo, es momento de hervir el agua, siempre con la tapa de la olla puesta en todo momento, pero colocada del revés.
Aunque se trata de un proceso largo, el objetivo es conseguir que el agua condensada acabe depositada sobre el recipiente pequeño.
El anterior método para potabilizar el agua de mar es perfecto para llevar a cabo en casa.
Destilación solar: una alternativa sin electricidad
La destilación solar es una opción útil cuando no hay acceso a fuego o electricidad. Este método emplea la luz del sol para evaporar el agua y una cubierta transparente para recoger el vapor condensado.
Materiales necesarios
- Un recipiente amplio.
- Un vaso o recipiente pequeño.
- Plástico transparente.
- Una piedra pequeña.
- Agua salada.
Cómo construir una desalinizadora solar casera
- Disuelve la sal en un bol lleno de agua.
- Coloca el vaso en el centro del recipiente grande.
- Cubre el recipiente con el plástico y asegúra los bordes con piedras o tierra.
- Coloca un objeto con poco peso o la piedra sobre el pedazo de plástico, justo encima de la taza.
- Pon la piedra pequeña en el centro del plástico para crear una pendiente hacia el vaso.
- Deja el sistema expuesto al sol.
El plástico debe tener una pequeña hendidura en el centro de la taza gracias al peso de la piedra.
Debes ubicar tu dispositivo de desalinización directamente bajo la luz del sol para calentar el agua del dispositivo y crear aire húmedo.
Observarás que con el efecto del sol el agua se ha evaporado y se ha condensado en la depresión creada por la piedra.
El agua ha pasado del estado líquido al estado gaseoso para acabar finalmente pasando de nuevo al estado líquido.
El dispositivo de desalinización funciona al usar el sol para calentar el agua salada.
El plástico atrapa el vapor del agua en el recipiente a medida que el agua salada se evapora.
Después de un rato, las gotas de agua en el plástico incrementan su tamaño y comienzan a moverse hacia el centro del bol gracias al peso de la piedra.
A medida que las gotas de agua se agranden, se hacen más pesadas y terminan por caer dentro de la taza.
Verás que el vaso que estaba vacío ahora está lleno de agua.
Hemos construido una desalinizadora casera para convertir el agua del mar en agua limpia apta para el consumo humano.
Luego de varias horas de exposición al sol, el aire húmedo en el recipiente aumentará.
Después de exponer el bol al sol durante tres o cuatro horas, verifica que la taza contenga un poco de agua.
Este es un método eficiente, aunque lento, ideal para situaciones de supervivencia.
Cómo desalinizar agua en una situación de supervivencia
Cuando se dispone de los medios necesarios, lo mejor es utilizar dos recipientes, al igual que se hace en el caso de la olla.
Una vez con agua, se deben cubrir ambos recipientes con papel film transparente o con una bolsa de plástico, que quede bien sujeta para que no se escape el calor.
Dejaremos el recipiente expuesto al sol para que el agua se evapore con el efecto del calor.
Una vez que ese agua pase del estado gaseoso al líquido, podrás gozar de agua dulce para su consumo en casos de supervivencia.
Recientemente han sido rescatado en Malasia dos españoles que han conseguido sobrevivir tras permanecer diez días a la deriva.
Gracias a una película en la que había visto cómo conseguían potabilizar agua, consiguieron hacerlo utilizando una bolsa de plástico.
Introduciendo el agua en la bolsa, la cubrieron a su vez con otra bolsa impermeable, lo que provocó la creación de una pequeña atmósfera artificial contenida entre ambas bolsas.
Ante una situación de supervivencia extrema será imprescindible contar con agua potable, ya que los humanos no podemos sobrevivir más de 3 días sin ella.
¿Es necesario remineralizar el agua destilada?
El agua obtenida por destilación está libre de sales y minerales, por lo que puede ser beneficioso agregar minerales esenciales antes de consumirla.
Puedes hacerlo añadiendo:
- Una pizca de sal marina sin refinar.
- Gotas de solución mineral concentrada.
- Bicarbonato de sodio para equilibrar el pH.
Aunque el agua que consigas tras el proceso anterior es dulce, sigue sin ser potable.
La destilación elimina la sal, pero la seguridad del agua también depende de la limpieza de los recipientes, de la correcta recogida del condensado y de la ausencia de contaminación posterior.
Ósmosis inversa para desalinizar agua
La ósmosis inversa es el método más utilizado en las plantas desalinizadoras y también existen filtros domésticos de osmosis inversa.
Es el sistema de desalinización más extendido y uno de los más rentables. Aproximadamente el 60% de las desalinizadoras del mundo usan este tipo de tecnología.
Para desalinizar el agua, se usa una membrana semipermeable, por la que se hace pasar el agua ejerciendo una presión que supera a la presión osmótica.
Es el proceso más usado y consume menos energía que el resto al basarse en el uso de membranas semipermeables que dejan pasar el agua, pero no la sal.
Funcionamiento en una planta desaladora
Mediante bombas hidráulicas, extraen agua del mar y es procesada a través de filtros para retirar algas, contaminantes y cualquier elemento dañino.
La ósmosis inversa permite eliminar del agua de mar cualquier sólido, incluyendo la propia sal.
Ventajas y limitaciones
La ósmosis inversa ofrece alta efectividad y agua completamente libre de sales y contaminantes.
Sin embargo, su alto costo y mantenimiento pueden no ser viables para todos.
Requiere energía y equipos especializados.
Puede generar desperdicio de agua.
Como hemos comentado, el método de desalinización por osmosis inversa es el más frecuente y más extendido, por lo que los científicos están centrados en conseguir mejorar su eficiencia y reducir sus costes operacionales.
Las membranas comerciales de hoy en día, pese a su buen funcionamiento, solo tienen una vida útil de 50 horas, tras las cuales empiezan a dejar pasar los iones y moléculas grandes.
Sin embargo, las nuevas membranas, fabricadas mediante electrospinning coaxial, en vez de con la técnica habitual de electrospinning, consiguen que se pueda mezclar un polímero de PVDF-HFP y un aerogel de sílice, obteniendo como resultado una membrana con una superficie superhidrofóbica y permeable al vapor de agua.
Los ensayos realizados con esta nueva membrana, han demostrado que conserva una eficacia del 99,99% durante 30 días seguidos.
Otros métodos de desalinización
Destilación convencional
La destilación, consistente en hacer hervir el agua de mar en un alambique, recoger el vapor y condensarlo para obtener agua dulce, es el método más evidente para eliminar la sal, pero no el más efectivo ya que consume grandes cantidades de energía.
Es uno de los procesos más sencillos, ya que sólo hay que evaporar el agua y volverla a condensar.
Sin embargo, para hacer esto con volúmenes de agua importantes, requiere o grandes tiempos para que el agua se evapore por si sola, o grandes cantidades de energía para calentar toda el agua.
Destilación solar en grandes instalaciones
Imitando el ciclo del agua, consiste en evaporar agua de mar en grandes instalaciones con cubiertas donde se condensa y se recoge en forma de agua dulce.
Destilación súbita por efecto flash
Es un método similar al de destilación donde la desalinización se consigue haciendo pasar el agua a fase vapor y después, se condensa de nuevo para que vuelva a su fase líquida.
La diferencia de este método es que se introduce el agua en forma de gotas finas en una cámara a una presión menor de la presión de saturación del agua.
Esto provoca que parte de las gotas pasen a fase vapor al instante.
El agua que no ha pasado a fase vapor, se dirige sucesivamente a cámaras con presiones aún más bajas, donde se va obteniendo más vapor de cada una de ellas.
Congelación
Este es un método similar al de destilación, pero con el cambio de fase en sentido contrario, ya que se basa en bajar la temperatura del agua hasta congelarla para desalinizarla.
Es uno de los procesos de desalinización más complejos desde el punto de vista tecnológico, y por ello, uno de los menos extendidos.
Electrodiálisis
Consiste en mover el agua salada a través de membranas cargadas eléctricamente que atrapan los iones de sal disueltos en el agua, permitiendo extraer agua dulce.
Es un proceso electroquímico de desalinización, que se basa en el paso de una corriente eléctrica a través del agua salada.
Los iones correspondientes a la sal (Na+ y Cl-), se ven forzados a migrar hacia su polo opuesto, yendo los iones positivos al polo negativo (cátodo), y los iones negativos al polo positivo (ánodo).
Desalinización mediante hidratos gaseosos
Los hidratos gaseosos son cristales sólidos que se forman al combinar el agua con un gas, por ejemplo, propano, a alta presión y baja temperatura.
Membranas de nanotubos
Es un proceso que emplea membranas de nanotubos de mayor permeabilidad que las de la ósmosis inversa, lo que permite procesar más agua en menos espacio usando menos energía.
Procesos aerotérmicos
El Proceso aerotérmico presentado permite desalinizar agua de mar, superficial o subterránea con elevada salinidad.
Su producto es agua potable que podría abastecer a una ciudad, una industria, o incluso, ser utilizada en laboratorios.
El proceso reproduce el método de desalación del agua del ciclo hídrico natural, es decir, a partir de la circulación de aire húmedo.
Se denomina aerotérmico precisamente porque combina dos elementos de manera controlada: aire y temperatura.
Funcionamiento del proceso aerotérmico
Una descripción sencilla del paso a paso, sin tener en cuenta los fenómenos termodinámicos que se producen dentro del proceso, es la siguiente: se hace pasar de manera forzada dentro de un saturador aerotérmico, aire ascendente a través de agua salada precalentada (80 ºC 85 ºC) que desciende con una determinada temperatura.
En ese contacto, el aire se satura con agua sin sales.
El paso siguiente consiste en separar esa masa de aire con agua pura, para lo cual se utilizan intercambiadores de calor que hacen bajar la temperatura.
En consecuencia el agua pura se condensa y se la separa para su utilización.
Es un proceso que se realiza en un sistema cerrado y de manera constante, pero que requiere de un manejo controlado de las temperaturas, caudales de aire y agua que deben circular, como también los niveles de humidificación y deshumidificación del aire para que haya un alto rendimiento en cantidad de agua pura obtenida.
Rendimiento y equipamiento
Requiere de una planta de procesamiento con equipos diseñados especialmente: bombas de alimentación, saturador aerotérmico, atomizadores, condensadores, quemadores, entre otros.
El proceso está diseñado para que al circular 1.000 litros de agua salada por hora en el sistema se obtengan 100 litros de agua desalinizada, este volumen de agua destilada puede incrementarse con mejoras que van a incorporarse en el corto plazo.
La energía consumida durante el proceso es mínima y el equipamiento es de fácil mantenimiento y construcción.
El profesor Díaz señaló a Argentina Investiga que se trata de un método que se adecua especialmente a las necesidades de muchas regiones del país y del mundo, donde hay posibilidad de obtener aguas subterráneas en cantidad suficiente, pero el alto contenido salino o la contaminación con arsénico y otras sustancias no la hacen potable.
Nuevas tecnologías solares
Ingenieros del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y de la Universidad Jiao Tong de Shangai, han trabajado en equipo para encontrar un sistema más eficaz y sostenible para obtener agua potable a partir del agua de mar.
Y han dado con un método pasivo, que no requiere electricidad, y que emplea la luz del sol.
Todo ello inspirándose en el propio océano y en el ciclo del agua.
El dispositivo que han diseñado, fabricado y probado en laboratorio, consiste en que el agua circule en remolinos, un fenómeno que se da en los océanos de forma natural.
Y con el calor del sol, el agua se evapora, dejando la sal atrás.
Ese vapor de agua se condensa y se obtiene agua pura bebible.
Un método pasivo que no requiere electricidad para funcionar y que separa el agua de la sal.
Con este dispositivo inicial, del tamaño de un maletín de negocios, es posible generar entre 4 y 6 litros de agua potable por hora.
El dispositivo consta de varias capas o fases en las que el agua se va evaporando, condensando y redistribuyendo.
En una última fase, una pequeña parte de agua arrastra la sal resultante para que no se acumule en el sistema, que era el principal problema de este método para desalinizar agua en un prototipo anterior.
El siguiente paso es desarrollar esta tecnología para desalinizar agua en grandes cantidades.
Por ahora, el objetivo es diseñar un dispositivo que pueda satisfacer las necesidades hídricas de una familia.
Precisamente, aunque este sistema sea, por ahora, algo más lento que el de ósmosis inversa que emplean las plantas desaladoras actuales, no necesita energía eléctrica para funcionar.
Con lo cual es un método más sostenible y económico.
Como funciona un destilador solar. FerreCiencia II
Desalinización a gran escala
Durante los siglos posteriores, la desalinización del agua del mar se usó sobre todo en barcos y submarinos para proveer de agua dulce a la tripulación durante largas travesías.
En la antigüedad, muchas civilizaciones usaban este proceso en los barcos para convertir el agua de mar en agua potable.
Hoy en día, las plantas de desalinización se utilizan para convertir el agua de mar en agua potable en los barcos y en muchas regiones áridas del mundo.
También se utiliza la destilación en áreas donde el agua está contaminada por contaminantes naturales y no naturales.
En el mundo, según el último estudio realizado al respecto por investigadores del Instituto para el Agua, el Medio Ambiente y la Salud de la Universidad de Naciones Unidas (UNU-INWE) en 2019, hay aproximadamente 16.000 plantas de desalinización operativas -repartidas en 177 países- y en conjunto generan unos 95 millones de m3 al día de agua dulce.
El primer país en adoptar este proceso de forma masiva fue Australia, un país muy árido donde la llamada Sequía del Milenio, entre 1997 y 2009, causó estragos.
Arabia Saudí es el primer país desalinizador por volumen y le sigue Emiratos Árabes Unidos, ambos países son desérticos y muy dependientes de este proceso.
Otros países de Oriente Medio, como Kuwait y Qatar, también han apostado por esta técnica.
En Estados Unidos, tercero en este particular ranking, hay microplantas de desalinización cerca de casi todas las instalaciones de gas natural para aprovechar el calor residual.
Los países que más agua desalada consumen se encuentran en Oriente Medio (principalmente Arabia Saudita, Kuwait, Emiratos Árabes Unidos, Qatar y Bahrein).
Estos países representan alrededor del 70% de la producción mundial de agua desalinizada.
Según la Fundación Aquae, en España hay 765 plantas desaladoras que producen más de 100 metros cúbicos diarios. Cada una.
360 son de agua de mar y 405 de agua salobre.
Del total de plantas para desalinizar agua, 99 de ellas son de gran capacidad.
| Dato | Valor |
|---|---|
| Plantas de desalinización operativas en el mundo | aproximadamente 16.000 |
| Países donde están repartidas | 177 países |
| Agua dulce generada diariamente | unos 95 millones de m3 al día |
| Plantas desaladoras en España | 765 |
| Plantas de agua de mar en España | 360 |
| Plantas de agua salobre en España | 405 |
| Plantas españolas de gran capacidad | 99 |
Consumo energético y sostenibilidad
La tecnología para obtener agua potable procedente del agua de mar, es bien conocida y se lleva usando desde hace décadas.
Sin embargo, debido a diversos motivos, entre los que destacan sus costes de operación, nunca ha llegado a ser un proceso totalmente explotado.
En cualquier caso, la desalinización del agua del mar está generalmente asociada a un gran gasto de energía.
Además, muchos procesos de desalinización requieren calentar el agua, presurizarla o ambas cosas, lo que tiene un elevado coste energético.
La solución en este caso consiste en emplear energías renovables, como la solar, para reducir el consumo de las desalinizadoras.
La desalinización es una necesidad creciente a medida que disminuyen las reservas de agua dulce en el mundo.
Precisamente, una de las consecuencias de la crisis climática es que la meteorología se ve alterada.
Los periodos de sequía son más largos y extremos.
Y las lluvias se vuelven torrenciales, cayendo mucha cantidad en poco tiempo y en zonas en las que no se puede aprovechar para su uso humano.
Desalinizar agua es una de las soluciones que puede ayudar a satisfacer de la demanda de agua potable.
Junto a otras medidas más ambiciosas en ámbitos como la racionalización y la transición a una economía circular y sostenible.
La salmuera y el impacto ambiental
El proceso de desalación del agua no está libre de impacto, ya que el residuo resultante del proceso es la salmuera, agua residual con una alta concentración de sal y contaminantes, que en muchos casos se vierte al mar y afecta a los ecosistemas.
En concreto, el estudio cifraba la descarga de salmuera en 142 m3 al día.
Manzoor Qadir, coautor del estudio, propone "convertir un problema ambiental en una oportunidad económica".
El desarrollo tecnológico ha producido grandes avances en cuanto a la desalinización del agua.
Además, estas tecnologías pueden usarse en la industria petrolera y del gas.
La desalinización puede complementar otras fuentes de agua, especialmente en regiones áridas, aunque requiere controlar el consumo energético, la gestión de la salmuera y la calidad del agua obtenida.
Qué método elegir según la situación
| Situación | Método | Características |
|---|---|---|
| Emergencia sin electricidad | Destilación solar | Método ecológico y autosuficiente, aunque lento |
| Uso doméstico frecuente | Ósmosis inversa | Alta efectividad, pero requiere energía, equipos y mantenimiento |
| Pequeñas cantidades de agua | Destilación por evaporación | El vapor se condensa y gotea dentro de un recipiente |
| Producción industrial | Ósmosis inversa o procesos térmicos | Permiten tratar grandes volúmenes con instalaciones especializadas |
En situaciones de emergencia, la destilación solar puede ser la mejor opción, mientras que para uso frecuente, un sistema de destilación o filtración por osmosis inversa sería lo más conveniente.
La destilación por evaporación y la destilación solar pueden servir para realizar demostraciones o producir pequeñas cantidades, pero no sustituyen a una planta de tratamiento cuando se necesitan grandes volúmenes de agua.
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