Una desalinizadora de bajo consumo es una instalación que convierte el agua de mar o salobre en agua dulce utilizando tecnologías de separación, sistemas de recuperación de energía, membranas eficientes y, cada vez más, fuentes renovables. La ósmosis inversa es actualmente el método más extendido porque permite producir grandes volúmenes de agua con un consumo energético inferior al de las antiguas técnicas térmicas.
El consumo energético de una planta desalinizadora de agua de mar por ósmosis inversa está por debajo de 3 kWh/m3 respecto a plantas antiguas, que en la década de los 70 superaban los 30 kW.h/m3. Una desaladora de bajo consumo combina bombas optimizadas, recuperadores de energía, membranas de baja energía, variadores de velocidad, sistemas de control digital y un pretratamiento adecuado para reducir el gasto eléctrico y prolongar la vida útil de los equipos.
Qué es una desalinizadora de bajo consumo
Una planta desaladora es una instalación diseñada para eliminar la sal y otros minerales del agua del mar o de aguas salobres, convirtiéndola en agua dulce apta para el consumo humano, el riego agrícola o el uso industrial. Este proceso, conocido como desalinización, permite aprovechar fuentes hídricas que antes eran inutilizables, contribuyendo a reducir la dependencia de los recursos de agua dulce tradicionales.
Una desalinizadora de bajo consumo persigue el mismo objetivo que cualquier planta desaladora, pero optimiza cada etapa del proceso para utilizar menos energía por metro cúbico producido. La reducción del consumo depende de la técnica empleada, la salinidad del agua de entrada, el diseño hidráulico, el estado de las membranas y la capacidad de recuperar la presión contenida en la salmuera.
El funcionamiento de una planta desaladora se basa en diferentes tecnologías de separación, entre las que destacan la ósmosis inversa y la destilación térmica. Estos sistemas permiten filtrar o evaporar el agua para separar las sales y otros componentes, obteniendo así un producto final libre de impurezas y con los estándares de calidad necesarios para su uso según el destino previsto.
Por qué es importante reducir el consumo energético
La escasez de agua es un problema creciente a nivel mundial, agravado por factores como el cambio climático, la sequía prolongada y el aumento de la demanda en sectores como la agricultura, la industria o el turismo. En este escenario, la desalinización se presenta como una solución estratégica para garantizar el acceso al agua en zonas con recursos hídricos limitados o sobreexplotados.
Sin embargo, el alto consumo de energía puede limitar la expansión de esta tecnología y aumentar sus costes ambientales. El consumo de cada planta desaladora varía entre los 50 kWh/m3, en las antiguas que utilizan técnicas de evaporación, y los 3 KWh/m3, en las que utilizan ósmosis inversa. La energía puede suponer entre un 40 y un 60% de los costes de producción de agua desalada.
El sector de la desalinización por ósmosis inversa ha logrado grandes avances tecnológicos durante las últimas décadas. Esto ha permitido mejorar en gran medida la eficiencia energética, además de reducir el impacto medioambiental de los procesos. A día de hoy, atendemos a una disminución drástica del consumo energético en las plantas desalinizadoras de agua.
| Tipo de instalación o tecnología | Consumo energético indicado |
|---|---|
| Plantas antiguas con evaporación | 50 kWh/m3 |
| Plantas antiguas de la década de los 70 | Más de 30 kW.h/m3 |
| Ósmosis inversa | Alrededor de 3 KWh/m3 |
| DESALRO 2.0 | Menos de 2 kWh/m³ |
| Reutilización potable optimizada | Menos de 1 kWh/m3 |
Ósmosis inversa: la tecnología principal
La ósmosis inversa es el proceso de desalinización más extendido en el mundo. Consiste en hacer pasar el agua salada a presión a través de una membrana semipermeable que permite el paso de las moléculas de agua, pero bloquea las sales y otros contaminantes.
De este modo, se obtiene agua desalada por un lado y una corriente de rechazo con alta concentración salina por otro, conocida como salmuera. Esta tecnología destaca por su eficiencia energética en comparación con otros métodos y por su capacidad para producir grandes volúmenes de agua con alta calidad.
Además, ha experimentado importantes avances en los últimos años que han permitido mejorar el rendimiento de las membranas y reducir el consumo de energía. El consumo energético de una planta desalinizadora de agua de mar por ósmosis inversa está por debajo de 3 kWh/m3 respecto a plantas antiguas, que en la década de los 70 superaban los 30 kW.h/m3.
Membranas de ósmosis inversa
En una planta de ósmosis inversa las características relacionadas con las membranas, como la presión, el pH, el mantenimiento y la composición, son aspectos a tener en cuenta para mejorar la eficiencia energética. Su elección dependerá del tipo de agua a tratar.
- Membranas para agua salobre.
- Membranas para agua de mar.
- Membranas de bajo ensuciamiento.
- Membranas de baja energía.
Las membranas más usadas en los sistemas de ósmosis inversa son las de tipo asimétrico. Las membranas asimétricas combinan grandes características que permiten generar una gran permeabilidad.
Dentro de este tipo, existen dos modalidades dependiendo de la estructura:
- Integrales: constan de estructuras laminares en las que el tamaño del poro o la composición de la membrana varía a lo largo de todo su espesor. Su principal ventaja es que permite la obtención de mayores flujos.
- Compuestas: tienen una mayor capacidad de filtración para la desalación.
Ventajas de la ósmosis inversa frente a la desalación térmica
La destilación térmica reproduce de forma controlada el ciclo natural del agua: consiste en calentar el agua salada hasta que se evapora, separándola de las sales, y luego condensar ese vapor para obtener agua dulce. Este proceso puede llevarse a cabo mediante varias técnicas, como la destilación multietapa (MSF) o la destilación por compresión de vapor (VC).
Si bien este método requiere un mayor consumo energético, especialmente en forma de calor, es especialmente útil en regiones donde existen fuentes de energía térmica de bajo coste o donde se puede aprovechar el calor residual de otras instalaciones industriales.
La ósmosis inversa necesita electricidad para presurizar el agua, mientras que los sistemas térmicos necesitan una cantidad considerable de calor. Por este motivo, las plantas de bajo consumo suelen priorizar la separación mediante membranas, aunque la elección final depende de la calidad del agua, la disponibilidad energética y las condiciones de cada emplazamiento.
Cómo funciona una desalinizadora de bajo consumo
El funcionamiento de una planta desaladora implica una serie de etapas sucesivas que garantizan la obtención de agua de calidad. Desde la captación del agua del mar hasta su distribución final, cada fase requiere un control riguroso para asegurar tanto la eficiencia del sistema como el cumplimiento de los estándares sanitarios y medioambientales.
1. Captación del agua de mar
La primera fase consiste en captar el agua marina mediante tuberías sumergidas o pozos costeros. Este paso debe realizarse de forma cuidadosa para evitar el arrastre de organismos marinos y minimizar el impacto en el ecosistema.
Se utilizan rejillas y sistemas de filtrado para proteger tanto la fauna marina como los equipos de bombeo. Una captación bien diseñada también reduce la cantidad de sólidos, algas y materia orgánica que llega a los equipos posteriores, lo que disminuye las necesidades de limpieza y el consumo energético asociado.
2. Pretratamiento
Antes de iniciar el proceso de desalinización propiamente dicho, el agua captada pasa por un pretratamiento que elimina sólidos en suspensión, algas, bacterias y otros contaminantes. Este paso es crucial para proteger las membranas o sistemas térmicos de obstrucciones y garantizar un rendimiento óptimo durante la desalinización.
El filtro multimedia de arena de cuarzo y antracita realiza el tamizaje de las partículas mayores de 50 micras, que son los principales contaminantes marinos. Está compuesto de grava, arena gruesa, arena fina, antracita y material desferrizador, y garantiza la filtración de las partículas en suspensión, materias orgánicas disueltas y partículas de óxido eventuales.
El microfiltro es un prefiltro de cartucho que evita la llegada a la membrana de partículas mayores de 5 micras. Está formado por una carcasa de polipropileno y material filtrante de poliester de celulosa.
La mejora del pretratamiento es una de las vías para reducir el consumo indirecto de energía, porque limita el ensuciamiento de las membranas, mantiene el caudal de producción y reduce la frecuencia de las limpiezas químicas.
3. Presurización del agua
La bomba de alimentación de baja presión garantiza el flujo de agua hacia el módulo de alta presión después de atravesar el filtro de media y los filtros micrométricos. Una bomba de alimentación eficiente debe proporcionar el caudal necesario sin sobredimensionar el consumo eléctrico.
La bomba de alta presión es el equipo que proporciona la presión necesaria para superar la presión osmótica y hacer pasar el agua a través de las membranas. En los sistemas compactos puede estar diseñada con pistón triple para producir un flujo uniforme sobre la membrana, émbolos de cerámica y presión de servicio de 105 bar.
4. Separación de la sal
En esta etapa se aplica la tecnología de desalinización seleccionada, como la ósmosis inversa o la destilación, para separar las sales y minerales del agua. El resultado es agua desalada por un lado, y salmuera por otro, que debe gestionarse de manera adecuada para evitar impactos en el medio ambiente marino.
En la ósmosis inversa, la membrana compuesta por una película fina con giro en espiral fabricada en poliamida permite la eliminación de la sal y la producción de agua con un alto nivel de pureza. La cantidad de sal retenida depende del tipo de membrana, la presión, la salinidad del agua y las condiciones de funcionamiento.
5. Recuperación de energía
En los últimos años se han desarrollado sistemas avanzados de recuperación de energía que permiten aprovechar la presión propia del proceso de desalinización por ósmosis inversa y que, por consiguiente, reducen el consumo global que requiere la planta.
Un gran avance si tenemos en cuenta que hasta hace poco tiempo era frecuente el uso de bombas invertidas movidas por la presión y el caudal de la propia instalación. Los recuperadores modernos transfieren la energía de la salmuera presurizada al agua de alimentación antes de que esta llegue a la bomba de alta presión.
6. Postratamiento y distribución
El agua resultante del proceso de desalinización se somete a un tratamiento final para remineralizarla y ajustar su pH, ya que al salir del sistema puede estar químicamente desequilibrada. Una vez acondicionada, el agua se almacena o se integra directamente en las redes de distribución para su uso final.
El agua desalada contiene muy pocas sales, sería equivalente a un agua mineral de muy baja mineralización. En las instalaciones para agua potable se remineraliza el agua, añadiendo calcio y CO2, para corregir su pH y que tenga exactamente las características recomendadas por la regulación de agua potable en la Unión Europea.
Este proceso es necesario porque el agua, nada más ser desalada, no es potable. El agua a la salida de membranas tiene un pH bajo y demasiadas pocas sales. Una vez remineralizada a la salida de la planta, es simplemente un agua potable de altísima calidad.
Sistemas que reducen el consumo energético
Cámaras isobáricas
Las cámaras isobáricas son los sistemas de recuperación de energía más empleados en la actualidad. Evitan las pérdidas de eficiencia asociadas a la conversión de energía que se producen en los dispositivos centrífugos.
Convierten la energía hidráulica en energía mecánica y su rendimiento asciende al 97%. Esta elevada eficiencia permite reducir la electricidad necesaria para presurizar el agua de alimentación y es especialmente importante en plantas de agua de mar, donde la presión de operación es elevada.
Cámaras de intercambio de presión
Las cámaras de Intercambio de Presión son dispositivos que intercambian la presión entre dos corrientes de agua. Así, transmiten la energía potencial que tiene la salmuera al agua de mar mediante unos cilindros sin necesidad de recurrir a la energía de rotación.
Su efectividad también supera el 90%. Al reutilizar directamente la presión de la corriente de rechazo, reducen el trabajo de las bombas y el consumo específico de la planta.
Turbina Pelton
La turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica y tiene un rendimiento del 88%. Sustituye a las turbinas Francis, que eran usadas en décadas de finales del siglo XX.
Aporta un ahorro energético de entre 0.18-0.2 kWh/m3 adicional. Esta turbina aprovecha toda la energía en forma de presión y puede transformar la energía hidráulica en energía mecánica.
Turbocharger
El Turbocharger presenta un rendimiento del 80% y consigue una reducción del consumo de energía del 30%. En el Turbocharger, la salmuera acciona una turbina que impulsa, mediante un eje, una bomba centrífuga.
De este modo impulsa una menor cantidad de agua de alimentación a presiones tan altas y comprime gases. Su aplicación permite aprovechar la energía de la salmuera sin utilizar un sistema de transmisión eléctrica convencional.
Intensificadores de presión
Los intensificadores de presión convierten la presión de la salmuera directamente en alimentación del proceso. Existen dos tipos:
- Tipo 1: dos bombas de pistones rotativos adheridas a un motor. Trabajan respectivamente como bomba y recuperador.
- Tipo 2: consta de dos cilindros enfrentados con pistones que comparten un único eje y una válvula inversora.
Variadores de velocidad
Los variadores de velocidad son unos dispositivos que controlan la velocidad y el torque de los motores eléctricos. Pueden adaptarse a un amplio abanico de aplicaciones, entre los que se encuentran los procesos de desalinización de agua por ósmosis inversa.
Actualmente son imprescindibles para lograr eficiencia energética. El control de velocidad en bombas de circulación de agua implica una adaptación, en todo momento, a factores como la carga de la instalación, el envejecimiento de las membranas o el desgaste de los equipos rotativos.
Para ello, es necesario adecuar los caudales y presiones a las necesidades puntuales de la instalación asegurando trabajar en el punto óptimo y logrando así la máxima eficiencia y ahorro energético. La empresa suiza ABB, que también tiene presencia en España, es un líder tecnológico que impulsa la transformación digital de la industria.
Su tecnología consigue un ahorro energético de entre un 20% y un 60% en las plantas desaladoras, así como una reducción considerable de los costes de mantenimiento.
Diseño de una desalinizadora compacta y eficiente
Una desaladora compacta que elimina el 98,6% de la sal y permite producir entre 500 y 600 litros diarios de agua potable puede montarse sobre una estructura de acero inoxidable que garantiza una alta resistencia a la corrosión en ambientes marinos.
Todos los componentes están dispuestos para asegurar un servicio eficiente y facilitar las labores de mantenimiento. La estructura compacta permite instalar el equipo en espacios reducidos y facilita su traslado o ampliación.
| Especificación | Valor |
|---|---|
| Modelo | 5/6 |
| Producción | 500 - 600 L/día |
| Potencia | 2 kW |
| Salinidad máxima del agua de mar | 40 000 ppm |
| Temperatura del agua de mar | 2 - 40 ºC |
| Ruido | 78 db |
| Dimensiones | 1191 x 675 x 260 mm |
| Peso | 50 kg |
La bomba de alimentación de baja presión es una unidad compacta de tamaño reducido, fabricada en acero inoxidable y con cierre mecánico libre de mantenimiento. Garantiza el flujo de agua hacia el módulo de alta presión después de atravesar el filtro de media y los filtros micrométricos.
La bomba de alta presión está diseñada con pistón triple para producir un flujo uniforme sobre la membrana; utiliza émbolos de cerámica, presión de servicio de 105 bar, temperatura máxima de trabajo de 71 ºC y motor marca ABB. Permite las labores de mantenimiento sin desmontar la bomba de la tubería y la sustitución de retenes, juntas y empaquetaduras sin necesidad de ajustes.
Los vasos de presión están fabricados con matriz de resina epoxi curada en caliente y reforzados con fibra de vidrio, lo que asegura una elevada durabilidad y resistencia mecánica. Su presión de trabajo es de 1000 psi.
Las entradas y salidas de agua de mar y la racorrería de alta presión están fabricadas en acero inoxidable 316, que evita además las roturas por vibración. Todos los conductos en contacto con el agua potable están fabricados con material de grado alimentario.
La instrumentación incluye manómetro de alta presión, manómetro de baja presión, presostatos de alta y baja presión, caudalímetro, timer y controlador de salinidad electrónico. Las conexiones eléctricas y el armario eléctrico metálico son estancos al agua, y las bombas incorporan protección térmica.
El sistema es ampliable con la instalación de una membrana extra. La desaladora está sobredimensionada para soportar un aumento de rendimiento sin necesidad de modificar sus bombas o el resto del equipo hidráulico.
Desalinizadoras portátiles de muy bajo consumo
DESALRO 2.0, una nueva planta desaladora ubicada en Pozo Izquierdo, ha superado todas las expectativas por su bajo consumo energético: menos de 2 kWh/m³. Puesta en marcha en diciembre de 2023, los primeros resultados muestran que reduce en un 25% el gasto de electricidad, lo que la convierte en la desaladora por ósmosis inversa más eficiente del mundo.
Impulsada por el Instituto Tecnológico de Canarias, DESALRO 2.0 tiene una capacidad de 2.500 metros cúbicos al día, el equivalente a dos millones y medio de litros diarios. No es gran cosa, teniendo en cuenta que en Canarias hay plantas de hasta 30.000 metros cúbicos y en el mundo de casi un millón. Pero su diseño modular permite ampliar esta capacidad sin grandes modificaciones.
Dos módulos producirían cinco millones de litros por día. DESALRO 2.0 integra tecnologías avanzadas como bombas de desplazamiento positivo, recuperadores de energía de alta eficiencia y membranas de ósmosis inversa hibridadas.
Sin embargo, lo más llamativo de esta desaladora es su diseño portátil. No es un edificio cimentado. Es una pila de contenedores fáciles de instalar y transportar, lo que permite una replicación a gran escala.
Tras el éxito de las primeras pruebas, los impulsores de la desaladora han invitado a los comisarios de Guinness World Records a Gran Canaria para que certifiquen la eficiencia de la planta. Con un ahorro de hasta medio millón de euros respecto a una desaladora convencional, los creadores de este invento, financiado por el Gobierno de Canarias con fondos europeos Next Generation, esperan recibir el sello del récord mundial.
Desalinizadoras pequeñas para aplicaciones aisladas
La gama SPLASH ofrece dos modelos, los más sencillos y de dimensiones más reducidas de todas las de ECO-SISTEMS: un modelo de 25 I/h y otro de 30 I/h con electrónica. Son las potabilizadoras más pequeñas de su categoría en el mercado actual, equipadas con los indicadores hidráulicos, caudalímetro y manómetros de alta y baja presión.
Muy fáciles de instalar, con la membrana integrada a la bomba sin tubos de presión, lo que reduce las fugas de energía. Diseñada para potabilizar suficiente agua de mar como para cubrir las necesidades más básicas de agua a bordo, con sistema de recuperación de energía, hasta un 80% de ahorro en el consumo eléctrico.
| Característica | Valor |
|---|---|
| Productividad | 25 a 35 l. / hora |
| Alimentación | 12V | 24V DC |
| Producción nominal | 25 - 30 I/h |
| Sistema de recuperación de energía | Hasta un 80% de ahorro en el consumo eléctrico |
| Material | Acero Dúplex y Súper Dúplex |
Estas unidades son silenciosas y sin vibraciones, regulan la presión mecánicamente, funcionan con corriente continua de 12/24 V DC y son fáciles de instalar. El modelo con electrónica puede incluir pantalla táctil, flush automático y control de salinidad, panel de control digital, regulación de velocidad del motor de la bomba ajustable a través del panel de control y posibilidad de incluir un panel de control remoto.
También pueden incorporar un filtro de carbono para lavado, kit de mantenimiento, válvula de producción de tres vías, válvula de invernaje, filtro remineralizador y lámpara UV.
Digitalización y control inteligente
La carrera por la innovación, así como la implementación de trabajos optimizados y la tecnología, han sido los objetivos principales para lograr la digitalización en procesos de desalinización. Big Data, sensores, blockchain, inteligencia artificial o transferencia de datos se han implementado para automatizar el proceso e incrementar la eficiencia en operación.
En la actualidad, el sistema que engloba y predomina toda funcionalidad es el PMS, Plant Management System o sistema de gestión de plantas. Este mecanismo conlleva el correcto seguimiento de la gestión de desalinización y su respectiva información, reporte de informes o incluso sistemas de mecanismo avanzado y predicción.
Otra variante son los EMS, Energy Management Systems o sistemas de gestión de la energía, los cuales recurren a operadores de redes eléctricas para monitorear y optimizar el funcionamiento del sistema. Estos sistemas permiten coordinar la demanda energética con la disponibilidad de electricidad y ajustar el funcionamiento de bombas y equipos.
Además de estos sistemas, han surgido otros como Digital Twin o gemelo digital, que aportan una imagen virtual de la planta de desalinización. Sus ventajas son innumerables al abarcar muchos conceptos digitales como Big Data o la conectividad avanzada.
Para procesos de desalinización este Digital Twin se refuerza con sistemas BIM, Building Information Modeling, que potencian la capacidad de análisis y aumentan la productividad, minimizando tiempos y posibles errores.
Pretratamientos y mantenimiento de membranas
La elección de membranas de bajo ensuciamiento y la mejora del pretratamiento permiten mantener el rendimiento de la planta durante más tiempo. Cuando las membranas acumulan materia orgánica, microorganismos o partículas, aumenta la presión necesaria para obtener el mismo caudal de agua.
La tecnología DuPont™ B-Free™ es un pretratamiento innovador que se encuentra entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa y ha sido probado con éxito en la desaladora de Maspalomas I de Elmasa en Canarias. Consigue proteger las membranas de ósmosis inversa del biofouling, eliminando prácticamente las limpiezas químicas en ósmosis inversa, y por tanto aumentando la vida útil de las membranas, además de reducir las paradas en la planta y aumentar su productividad.
Los sistemas de mantenimiento predictivo permiten detectar cambios en la presión, el caudal, la salinidad o el comportamiento de las bombas antes de que se produzca una avería. Estas herramientas reducen las paradas no planificadas y ayudan a conservar el consumo energético dentro de los valores previstos.
Energías renovables para alimentar la desalinización
La integración de fuentes de energía renovable, como la solar, la eólica o la geotérmica, en las plantas desaladoras es una de las claves para reducir su huella de carbono. En muchas regiones soleadas o con alto potencial eólico, ya se están desarrollando proyectos híbridos que combinan la desalinización con sistemas de generación limpia.
Las energías renovables son importantes fuentes de energía limpias, inagotables y muy competitivas. Además, y a diferencia de los combustibles fósiles, no generan gases de efecto invernadero ni emisiones contaminantes.
A nivel internacional, la proporción actual de energías renovables empleadas para la desalinización es del 1% aproximadamente. La desalinización puede estar impulsada por diferentes tipos de energía renovables:
- Eólica: el viento puede generar electricidad para la desalinización por ósmosis inversa. Es una opción correcta para comunidades costeras e insulares.
- Undimotriz: los mares contienen una gran cantidad concentrada de energía cinética. Esos sistemas aprovechan la energía generada por las olas para presurizar el agua y bombearla hacia una planta de tratamiento ubicada en tierra.
- Geotérmica: al generar tanto electricidad como calor, es adecuada para la desalinización térmica y la ósmosis inversa.
- Solar: es la fuente de energía renovable que presenta el mayor nivel de potencia para la desalinización sostenible a largo plazo.
Existen dos tipos principales de energía solar aplicables a la desalinización:
- Energía Solar Concentrada (CSP): genera calor directo y suele ser empleada para evaporar agua en el proceso de desalinización térmica.
- Fotovoltaica (PV): emplea paneles solares con el objetivo de generar electricidad que alimenta a las bombas de ósmosis inversa.
Electrodiálisis y métodos emergentes
La electrodiálisis es una técnica que utiliza una corriente eléctrica para mover los iones de sal a través de membranas cargadas selectivamente, separando así el agua dulce del agua salada. Este método es más adecuado para tratar aguas salobres con baja concentración de sales, y se emplea en aplicaciones específicas donde se requiere un tratamiento menos intensivo.
Junto a la electrodiálisis, están surgiendo nuevos enfoques basados en nanotecnología, desalinización por congelación o procesos híbridos que combinan distintas técnicas. Estas innovaciones buscan mejorar la eficiencia, reducir costes y minimizar el impacto ambiental de la desalinización a gran escala.
El proyecto Life Hyreward lidera una iniciativa de optimización energética mediante la combinación del proceso de ósmosis inversa y la electrodiálisis inversa o RED, reverse electrodialysis. El proceso híbrido propuesto permitirá recuperar hasta un 20% de la energía utilizada en el proceso de ósmosis inversa y reducir la salinidad de la salmuera antes de su vertido al mar.
El proyecto MIDES pretende transformar la desalación desarrollando un proceso sostenible para la producción de agua potable a partir de agua de mar con un bajo consumo energético. Utiliza tecnología basada en una celda de desalinización microbiana, MDC, que permite desalar sin fuente de alimentación externa, utilizando materia orgánica de aguas residuales como fuente de energía.
Ventajas de una desalinizadora de bajo consumo
Disponibilidad estable de agua
Una de las principales ventajas de las plantas desaladoras es que permiten aprovechar una fuente prácticamente inagotable de agua: el mar. Esto resulta especialmente relevante en contextos de escasez hídrica, donde los recursos convencionales, como ríos, embalses o acuíferos, ya no son suficientes para abastecer a la población o a sectores clave como la agricultura y la industria.
Al transformar el agua salada en agua dulce, las desaladoras ofrecen una solución estable y continua, independiente de factores estacionales como las lluvias o el deshielo. Esto contribuye a garantizar el suministro incluso en periodos de sequía prolongada.
Aplicaciones urbanas, agrícolas e industriales
El principal uso del agua desalada es el abastecimiento de poblaciones, especialmente en zonas costeras donde la escasez de agua dulce puede comprometer el desarrollo urbano y turístico. Gracias a su calidad, el agua producida por las plantas desaladoras cumple con los requisitos sanitarios para el consumo humano, convirtiéndose en una alternativa segura y constante.
Además, cada vez es más común destinar agua desalada a usos agrícolas, permitiendo el riego en regiones áridas o con suelos salinizados. También en la industria, sectores como la energía, la minería o la alimentación utilizan agua con bajos niveles de salinidad para sus procesos.
En el ámbito industrial, también resulta útil en procesos que requieren agua de alta pureza, como la industria farmacéutica, alimentaria o energética. Gracias a los sistemas de postratamiento, el agua producida puede ajustarse a las necesidades específicas de cada uso, lo que la convierte en un recurso extremadamente versátil y adaptable.
Menor presión sobre acuíferos y ríos
Las regiones costeras, áridas o insulares encuentran en la desalinización una vía eficaz para cubrir sus necesidades hídricas sin depender de la importación de agua o del transporte mediante camiones cisterna. Ciudades como Argel, Dubái o Las Palmas de Gran Canaria ya integran el agua desalada en su red de abastecimiento urbano.
Este tipo de soluciones también reduce la presión sobre acuíferos sobreexplotados o contaminados, ayudando a preservar los ecosistemas hídricos naturales y a mejorar la sostenibilidad del territorio.
Limitaciones y aspectos ambientales
Consumo eléctrico
Uno de los principales retos de las plantas desaladoras es su elevada demanda energética. Especialmente en el caso de la ósmosis inversa, el proceso de presurización del agua requiere una gran cantidad de electricidad, lo que incrementa los costes operativos y puede limitar su viabilidad en zonas con acceso limitado a energía asequible.
Además, cuando esta energía procede de fuentes fósiles, se incrementa la huella de carbono del proceso, lo que plantea un conflicto entre la necesidad de agua y los objetivos de sostenibilidad climática. La cantidad de energía necesaria para generar agua desalinizada es diferente según la técnica empleada, influyendo también otros factores como la salinidad de agua de entrada.
Salmuera y productos químicos
El vertido de salmuera, el residuo con alta concentración salina que se genera tras la desalinización, puede afectar negativamente a los ecosistemas marinos si no se gestiona correctamente. Este residuo, al ser devuelto al mar, puede alterar la salinidad del entorno y poner en riesgo a especies sensibles.
Asimismo, durante el proceso de pretratamiento y limpieza de los equipos, se emplean productos químicos que, si no son tratados adecuadamente, también pueden representar una amenaza ambiental. Por ello, cada vez se trabaja más en técnicas de vertido controlado y neutralización de residuos.
Otra línea de trabajo se centra en la gestión de la salmuera y los subproductos. En lugar de verlos como residuos, se están explorando métodos para su valorización industrial, como la extracción de minerales, metales o compuestos químicos con potencial comercial.
Costes de mantenimiento y producción
Aunque los costes de la desalinización han disminuido en las últimas décadas gracias a los avances tecnológicos, aún siguen siendo elevados en comparación con otras fuentes de agua. A esto se suman los gastos de mantenimiento, ya que las membranas, bombas y sistemas de filtrado deben estar en condiciones óptimas para garantizar la eficiencia del proceso.
En muchos casos, el precio del agua desalada es asumible solo gracias a subsidios o financiación pública. Sin embargo, en zonas donde no hay alternativas viables, esta inversión se considera estratégica para garantizar la seguridad hídrica a largo plazo.
Desalinización y reutilización de agua
Otra opción, mucho más eficiente, es la reutilización de agua potable. Según el estudio “Modeling the energy consumption of potable water reuse schemes”, la reutilización potable de aguas residuales municipales es a menudo la opción de energía más baja para aumentar la disponibilidad de agua dulce.
La reutilización potable requiere mucha menos energía que la desalinización del agua de mar y, con unas pocas inversiones en eficiencia energética, los esquemas completos de reutilización potable podrían operar con un consumo específico de energía eléctrica de menos de 1 kWh/m3.
Si bien regiones como la Comunidad Valenciana, la Región de Murcia o las islas tienen altísimas tasas de reutilización próximas al 80-90%, a nivel nacional queda mucho por hacer, ya que no se reutiliza más de un 10-12% de todas las aguas residuales tratadas.
La reutilización y la desalinización pueden formar parte de una estrategia conjunta: la primera permite aprovechar recursos ya utilizados y la segunda aporta una fuente independiente de las precipitaciones y de los caudales continentales.
La desalinización en España
España se enfrenta a una de las peores sequías en varias décadas. En agosto de 2022 la reserva hídrica española se encontraba al 36,9% de su capacidad y todavía quedaban dos meses para que comenzara el año hidrológico.
Por eso, se buscaba en las desaladoras la solución a este drama, pero si se construyen más plantas se aumentará proporcionalmente el consumo energético. La mejora de la eficiencia resulta esencial para aumentar la producción sin trasladar el problema del agua al sistema eléctrico.
En agosto de 2022, en España había instaladas un total de 765 plantas desaladoras con una capacidad de producción total superior a los 100 metros cúbicos/día, según datos de AEDyR, Asociación Española de Desalación y Reutilización. De ellas, 360 eran desaladoras de agua de mar y 405 de agua salobre.
| Dato | Valor |
|---|---|
| Plantas desaladoras en España | 765 |
| Plantas de agua de mar | 360 |
| Plantas de agua salobre | 405 |
| Plantas de gran capacidad | 99 |
| Producción aproximada | 5.000.000 m3/día |
| Capacidad anual aproximada | 1.825 hectómetros cúbicos al año |
En cuanto a su producción, 99 son de gran capacidad. En ese momento se podían producir en España alrededor de 5.000.000 de m3/día de agua desalada para abastecimiento, riego y uso industrial, lo que supone una capacidad para producir unos 5 hectómetros cúbicos diarios y 1.825 hectómetros cúbicos al año.
Según datos del INE, durante el año 2020 se suministraron a las redes públicas de abastecimiento urbano 4.243 hectómetros cúbicos de agua, un 0,2% más que en la anterior encuesta, realizada en 2018.
Aproximadamente, las tres cuartas partes, 3.178 hm3, fueron volúmenes de agua registrada, es decir, medidos por los contadores de los usuarios. El resto, 1.065 hm3, fueron volúmenes de agua no registrados, no medidos o estimados mediante aforos.
Las pérdidas reales, como fugas, roturas y averías en la red de suministro, se estimaron en 652 hm3, lo que supuso un 15,4% del total de agua suministrada a dichas redes. Por su parte, las pérdidas aparentes, como errores de medida, fraudes y consumos autorizados no medidos, fueron de 413 hm3.
España, pionera en el proceso de desalinización del agua, cuenta con más de cincuenta años de experiencia en este ámbito. La primera planta desalinizadora de Europa se instaló en Lanzarote en 1964.
Esta experiencia ha convertido al país en uno de los líderes mundiales, tanto por su capacidad instalada, quinto a nivel mundial, como por la pujanza de su industria, con empresas de diseño, construcción y explotación, consultoras, proveedores y centros de investigación.
Según la Asociación Española de Desalación y Reutilización, España produce actualmente alrededor de 5.000.000 m³/día de agua desalada, utilizada para consumo humano, riego y fines industriales.
Hay un total de 765 plantas desaladoras en el país, de las cuales 360 son plantas desaladoras de agua de mar y 405 son plantas desaladoras de agua salobre. En cuanto a su producción, 99 son de gran capacidad, es decir, tienen una producción de entre 10.000 y 250.000 m³/día, 450 son de mediana capacidad, entre 500 y 10.000 m³/día, y 216 son de pequeña capacidad, entre 100 y 500 m³/día.
A través del Programa AGUA, Acciones para la Gestión y Uso del Agua, promovido por el gobierno en 2004, España adoptó un nuevo enfoque de política del agua más acorde con la Directiva Marco del Agua, Directiva 2000/60/CE, donde la desalinización del agua era un pilar clave.
Era una clara apuesta por la desalación como estrategia imprescindible para solucionar los problemas derivados del déficit de recursos hídricos en el litoral mediterráneo español. El Gobierno presupuestó en 2022 127,5 millones de euros para aumentar un 25% la capacidad de desalinización de las plantas del sureste de España.
También Cataluña y Baleares, que gestionan sus propias plantas, tienen planes para aumentar su capacidad antes de 2027. Incluso Cataluña pretende invertir 176 millones para doblar su capacidad en cinco años, según la empresa pública Aguas de las Cuencas Mediterráneas, Acuamed.
Desalinización en el mundo
Según la Asociación Internacional de Desalación, IDA, en 2022 existían unas 18.000 plantas desaladoras en todo el mundo con una capacidad operativa de casi 80 millones de metros cúbicos de agua por día, m³/día.
En cuanto a la localización, según el Instituto Español de Comercio Exterior, ICEX, se concentran mayoritariamente en Oriente Medio, donde países como Arabia Saudí, Emiratos Árabes Unidos, Israel, Kuwait y Qatar concentran un tercio de las instalaciones de todo el mundo.
Los países árabes, mediterráneos y del norte de África concentran no solo las mayores plantas desaladoras del mundo, sino también los mayores proyectos de desalación. También destaca Estados Unidos, con el 10% del total, y España con el 5,7% y más de la mitad de las desaladoras de Europa, en el cuarto lugar en cuanto a capacidad instalada.
Además, según el Banco Interamericano de Desarrollo, BID, en los últimos años América Latina y el Caribe, ALC, se ha convertido en uno de los mayores mercados emergentes de desalinización. Sin embargo, todas estas plantas solo satisfacen entre el 1 y el 3% de las necesidades mundiales de agua potable.
Innovaciones para aumentar la eficiencia
El futuro de las plantas desaladoras pasa por optimizar su eficiencia energética, reducir su impacto ambiental y mejorar la gestión de residuos. En este sentido, los avances tecnológicos están centrados en el desarrollo de nuevas membranas más resistentes y con mayor capacidad de filtración.
También se está trabajando en la mejora de los sistemas de recuperación de energía, que permiten aprovechar parte de la presión generada durante el proceso para reducir el consumo global. Estas innovaciones, junto con el uso de tecnologías de automatización y análisis de datos, están permitiendo que las plantas desaladoras sean cada vez más sostenibles y rentables.
Las turbinas transforman la energía de presión en energía mecánica, e incluso eléctrica mediante un alternador. Su objetivo es aprovechar la energía contenida en la salmuera y adaptarse a las condiciones cambiantes de la operación para minimizar el consumo eléctrico.
El control digital permite ajustar la producción, las presiones y los caudales a las necesidades reales de la instalación. Esto evita mantener bombas y equipos funcionando a una potencia superior a la necesaria.
Ejemplos de proyectos y soluciones eficientes
En todo el mundo existen ejemplos destacados de plantas desaladoras que han logrado grandes avances en sostenibilidad y eficiencia. En Israel, la planta de Sorek es una de las mayores y más avanzadas del mundo, y abastece a una parte significativa de la población del país.
Arabia Saudí, por su parte, lidera la capacidad instalada a nivel mundial y apuesta por innovaciones basadas en energía solar. En España, comunidades como Canarias o la Comunidad Valenciana han integrado el agua desalada en su red de suministro con resultados muy positivos, tanto en el abastecimiento urbano como en el apoyo a la agricultura.
En los últimos años ha prosperado el desarrollo de nuevas tecnologías para la desalación mediante membranas. Las membranas DRY, dry test, para agua de mar y las membranas FilmTec™ Seamaxx™ permiten desalar el agua de mar consiguiendo el máximo ahorro energético.
La digitalización también se está aplicando en plantas de gran capacidad. La tecnología de ósmosis inversa representa alrededor de 71% de la tecnología a nivel mundial y tiene 6,5 veces menos emisiones de gases de efecto invernadero que los procesos de desalación térmica.
Esta tecnología se combina con procesos de pretratamiento como la ultrafiltración, ampliamente utilizada, para obtener agua de alta calidad, eliminando todos los sólidos en suspensión, bacterias y virus, y contribuyendo así a mejorar el rendimiento de las membranas de ósmosis inversa.
Cómo identificar una desalinizadora de bajo consumo
El indicador principal es el consumo específico de energía, expresado normalmente en kWh/m3 de agua producida. Para comparar instalaciones, este dato debe analizarse junto con la salinidad del agua de entrada, la temperatura, el nivel de recuperación, la calidad del agua final y la energía utilizada por el pretratamiento y el postratamiento.
Una planta eficiente debe incorporar recuperación de energía, membranas adecuadas para agua de mar o agua salobre, bombas de alta eficiencia y variadores de velocidad. También debe contar con un sistema de pretratamiento que limite el ensuciamiento y con instrumentos capaces de controlar la presión, el caudal y la salinidad.
- Consumo específico inferior al de las plantas convencionales.
- Recuperadores de energía de alta eficiencia.
- Membranas de baja energía o bajo ensuciamiento.
- Bombas dimensionadas para las condiciones reales de operación.
- Variadores de velocidad para ajustar caudales y presiones.
- Control electrónico de la salinidad y de las presiones.
- Diseño modular para ampliar la producción sin sustituir todo el equipo.
- Integración con energía solar, eólica u otras fuentes renovables.
- Gestión controlada de la salmuera y de los productos químicos.
- Mantenimiento predictivo y seguimiento digital de la instalación.
La elección de una desalinizadora de bajo consumo no depende únicamente de la potencia nominal. También es necesario valorar el volumen diario producido, la calidad del agua de alimentación, el sistema de recuperación de energía, la facilidad de mantenimiento y la posibilidad de adaptar la planta a una futura ampliación.
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Perspectivas de la desalación de bajo consumo
La reducción del consumo energético ha sido un factor esencial para la implementación de la desalinización en el mundo. No obstante, cabe destacar que la cantidad de energía necesaria para generar agua desalinizada es diferente según la técnica empleada, influyendo también otros factores como la salinidad de agua de entrada.
El futuro de las desalinizadoras de bajo consumo dependerá de la combinación de membranas más selectivas, bombas eficientes, recuperadores de presión, automatización, energías renovables y una gestión ambiental rigurosa de la salmuera.
La integración de fuentes renovables, la reducción de residuos y la valorización de subproductos pueden disminuir la huella ambiental del proceso. Estas estrategias no solo mitigan el impacto ambiental, sino que también pueden abrir nuevas oportunidades económicas.
La desalinización no sustituye por sí sola a la reducción de fugas, la reutilización de aguas residuales, la gestión de la demanda y la protección de los acuíferos. La reutilización potable puede operar con menos energía que la desalinización de agua de mar, mientras que las plantas desaladoras aportan una fuente estable cuando los recursos convencionales son insuficientes.
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