¿Cuánto cuesta desalinizar el agua que necesita el mundo?

El agua de mar desalinizada es la fuerza vital de Arabia Saudita, en especial en la Universidad de Ciencia y Tecnología rey Abdalá, un centro de investigación internacional que prosperó hace una década en el desierto árido y despoblado.

Producida a partir del agua del mar Rojo y después de pasar por membranas que separan la sal, esta agua se bombea a los relucientes edificios de los laboratorios del campus, a las tiendas, a los restaurantes y a las casas idénticas y planificadas de los vecindarios circundantes. También irriga las palmeras que están a la orilla de las calles inmaculadas y el césped del estadio deportivo con capacidad de 5000 espectadores. Incluso las piscinas de la comunidad contienen cientos de miles de litros de esta agua.

La desalinización suministra toda el agua dulce de la universidad, casi diecinueve millones de litros al día. Pero esa cantidad es solo una pequeñísima parte de la producción total de Arabia Saudita. Detrás de los muros y las casetas de seguridad de la universidad, el agua desalinizada representa cerca de la mitad del suministro de agua dulce de este país de 33 millones de habitantes, uno de los que más carecen de agua en el planeta.

En todo el mundo se considera cada vez más que la desalinización es una posible solución para los problemas de la cantidad y la calidad del agua, mismos que empeorarán con el crecimiento global de la población, el calor extremo y la sequía prolongada vinculada al cambio climático.

“Es una solución parcial para la escasez de agua”, señaló Manzoor Qadir, un científico especializado en medioambiente del Programa de Agua y Desarrollo Humano de la Universidad de las Naciones Unidas. “Esta industria crecerá. En los próximos cinco o diez años, veremos cada vez más plantas desalinizadoras”.

Arabia Saudita y otros países del Medio Oriente y el norte de África se encuentran en el centro de este crecimiento, pues hay nuevas plantas desalinizadoras en etapas de planificación o construcción. Los suministros de agua renovable en la mayor parte de estos países ya están muy por debajo de la definición que da las Naciones Unidas de “escasez de agua absoluta” —aproximadamente 1325 litros por persona al día— y un informe publicado en 2017 por el Banco Mundial indica que el cambio climático será el factor más importante para aumentar el apremio por el abastecimiento de agua en el futuro.

Sin embargo, aún no se sabe en qué otra parte se desarrollará el proceso de desalinización. “En los países de bajos ingresos no están haciendo casi nada”, comentó Qadir.

La razón primordial es el costo. La desalinización sigue siendo cara porque se requieren grandes cantidades de energía. Para hacerla más costeable y accesible, los investigadores de todo el mundo están estudiando la forma de mejorar los procesos de desalinización, al diseñar, por ejemplo, membranas más eficaces y durables para producir más agua por unidad de energía y mejores formas de manejar el agua salada tan concentrada que queda.

Sin embargo, aún no se sabe en qué otra parte se desarrollará el proceso de desalinización. “En los países de bajos ingresos no están haciendo casi nada”, comentó Qadir.

La razón primordial es el costo. La desalinización sigue siendo cara porque se requieren grandes cantidades de energía. Para hacerla más costeable y accesible, los investigadores de todo el mundo están estudiando la forma de mejorar los procesos de desalinización, al diseñar, por ejemplo, membranas más eficaces y durables para producir más agua por unidad de energía y mejores formas de manejar el agua salada tan concentrada que queda.

Incluso en Arabia Saudita, donde las grandes reservas de petróleo (y la riqueza que estas aportan) han hecho que ese país sea el líder mundial en el proceso de desalinización —domina, aproximadamente, una quinta parte de la producción global—, se reconoce que este proceso debe volverse más costeable y sustentable. En esta universidad, conocida mundialmente como Kaust, los ingenieros tienen como objetivo lograr precisamente eso.

“Estamos intentando desarrollar procesos nuevos con el fin de consumir menos energía y ser más respetuosos con el medioambiente”, comentó Noreddine Ghaffour, investigador del Centro de Desalinización y Reutilización del Agua en la universidad.

Como lo indica el nombre del centro, también se reconoce que el tratamiento y la reutilización de las aguas residuales pueden ayudar a reducir el problema de los suministros de agua. “En cualquier lugar donde se lleve a cabo la desalinización también se debe practicar la reutilización”, señaló Paul Buijs, quien funge como el enlace del centro entre los investigadores y la industria.

Fuera de la planta principal de desalinización de Kaust —que emplea una tecnología llamada ósmosis inversa—, hay cuatro tanques enormes llenos de arena que filtran las impurezas del agua de mar cuando esta llega a través de la tubería. Dentro, el ruido de las bombas es ensordecedor cuando el agua se bombea hasta setenta veces la presión atmosférica a varios cientos de tubos de acero, cada uno de ellos relleno de membranas enrolladas en espiral.

Los poros microscópicos de las membranas dejan pasar las moléculas de agua, pero no la sal ni la mayor parte de las demás impurezas. El agua dulce sale de las tuberías de plástico que hay en el extremo de cada tubo.

Casi todas las plantas desalinizadoras nuevas en todo el mundo utilizan ósmosis inversa, una tecnología que se introdujo hace medio siglo. A lo largo de las décadas, los ingenieros han hecho que el proceso sea mucho más eficiente y han reducido los costos de manera significativa mediante el desarrollo de plantas más grandes y mejores membranas y métodos de recuperación de energía.

“Introducir membranas para la desalinización fue un proceso extremadamente innovador”, afirmó Buijs. “Sin embargo, nos ha tomado años, desde la década de los setenta hasta ahora, alcanzar una capacidad máxima diaria de aproximadamente un millón de metros cúbicos al día” —más o menos 946 millones de litros— en las plantas más grandes.

“Es muchísimo”, dijo, “pero cada avance que implique crecer diez veces más está tardando alrededor de quince a veinte años”, señaló.

Los intentos de combinar la energía renovable con la desalinización todavía están en sus primeras etapas. Un problema es el carácter intermitente de la mayor parte de los tipos de energía renovable; una planta desalinizadora todavía necesitaría fuentes de energía convencionales en la noche o cuando haya poco viento.

Thomas Altmann, vicepresidente de tecnología en ACWA Power, la cual desarrolla, posee y opera plantas de energía y desalinización en todo el mundo, afirmó que la meta sigue siendo tener plantas que operen con energía renovable las 24 horas del día.

 
No obstante, Arabia Saudita y otros países aún tienen muchas plantas desalinizadoras que emplean tecnologías térmicas más viejas y que dependen por completo de los combustibles fósiles. En pocas palabras, estas plantas hierven agua de mar y condensan el vapor resultante, que es agua dulce.

Por lo general, las plantas térmicas se localizan junto a las plantas generadoras que usan combustibles fósiles y utilizan el calor excedente de la generación de electricidad para convertir el agua de mar en vapor. Emplean una enorme cantidad de energía; en 2009, el ministro saudita de Energía calculó que una cuarta parte de todo el petróleo y el gas que produce el país se usaba para generar electricidad y producir agua dulce.

Además, litro por litro, en la actualidad es mucho más costoso operar las plantas térmicas que las plantas de membranas. Pero, puesto que algunas plantas térmicas tienen por lo menos un cuarto de siglo de vida útil, los investigadores de Kaust están trabajando en idear formas para que sean más eficientes.

Una pequeña planta piloto en uno de los edificios de investigación utiliza energía solar para calentar el agua directamente. Este proyecto, dirigido por el científico investigador Muhammad Wakil Shahzad también extiende el rango de temperatura de operación y produce mucha más agua dulce que un diseño térmico convencional.

Shahzad y otros investigadores están diseñando una versión ampliada de este sistema para una planta desalinizadora que ya existe en el mar Rojo. “Estamos en un momento en el que debemos buscar soluciones creativas para lograr una producción sustentable para el suministro de agua en el futuro”, comentó.