De la misma manera que en el Mar Salton, varias de nuestras masas de agua sufren de incrementos en la salinidad, lo cual puede dañar ecosistemas y el potencial de utilizar esa agua para otros beneficios. Esta salinización ocurre cuando vegetación se remueve y el subsuelo expuesto se moviliza o al redirigir agua para irrigación [1]. Conforme la salinidad aumenta en el agua para la irrigación y en el agua para el consumo, varias soluciones son necesarias para recuperar agua potable. Arabia Saudita es el líder en desalinización, el proceso industrial de remover sales del agua. 50% del agua potable recuperada en Arabia Saudita es procedente del mar [2]. En el Mar Salton, la desalinización está siendo considerada como parte de los esfuerzos para la restauración de hábitats. La Iniciativa de restauración del Mar Salton y Energía Renovable (SSRREI por sus siglas en inglés) propone el uso de infraestructura de desalinización y energía renovable ya existente en el Mar Salton para crear pantanos para peces y aves que se ven afectados por la salinización del Mar Salton. [3][4] Conforme la calidad y disponibilidad de agua se convierte en un problema global, veremos un incremento en la innovación de tecnologías para la desalinización.

La desalinización industrial utiliza principalmente dos tecnologías: filtración de membrana y la destilación térmica. Para esta publicación, nos enfocaremos en la destilación. La destilación asemeja el ciclo hidrológico: agua salada se hierve y las sales disueltas se quedan atrás mientras que el agua fresca se evapora para luego ser recolectada. La destilación de fase múltiple (DFM) (figura 1) y la destilación de efecto múltiple (DEM) (figura 2) son ambas utilizadas a gran extenso por las industrias desalinizadoras.

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Figure 1. Proceso de desalinización a base de destilación.

Para reducir el calor necesario para la desalinización, la DFM utiliza ambientes en baja presión; conforme la presión disminuye, el punto de ebullición del agua también disminuye. En la DFM, el agua de mar se calienta y es transportada por varias facetas; cada una de estas facetas tiene una presión más baja a la anterior (figura 1). [5][6] En cada paso, la introducción de agua caliente a un ambiente de baja presión causa que el agua hierva rápidamente. Aproximadamente 15% del agua en cada paso se evapora y el resto se enfría por debajo del punto de ebullición antes de pasar a la siguiente faceta para repetir el proceso. El vapor es condensado en tubos que estan contacto con agua fría.

La DEM también utiliza cabinas de baja presión para evaporar el agua en varias facetas. En la DEM, agua de mar se precalienta en tubos antes de entrar a la primera faceta donde se rocía en tubos de evaporación. El agua de mar se rocía directamente en los tubos y esto permite un transporte de calor más eficiente que en la DFM. [6] Los tubos de evaporación son calentados por medio de vapor proveniente de un calentador el cual rápidamente evapora y condensa agua. El agua de mar que no se evapora es transferida al siguiente nivel con baja presión.

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Figura 2. Proceso de destilación de efecto múltiple. [6]

Los dos retos principales en la desalinización son los altos niveles de energía necesarios y la alta producción de desecho. Las plantas desalinizadoras necesitan dos tipos de energía, termal y eléctrica. La energía térmica se introduce cuando el agua se calienta para ser evaporada y la energía eléctrica se utiliza para otros procesos en la planta. DFM utiliza en energía eléctrica 4-6 Kilovatios por hora por metro cubico de agua fresca producida (KVh/m3) y 50-110KVh/m3 en energía térmica. DEM utiliza 1.5-2.5 KVh/m3 de energía eléctrica y 60-110 KVh/m3 de energía térmica. En comparación, la osmosis reversa solo utiliza 3-5.5 KVh/m3 de energía eléctrica y no utiliza energía térmica. Agua fresca de fuentes no salinas como los ríos y lagos utiliza 0.2 KVh/m3 o menos en energía total. [8] En varios casos, las plantas desalinizadoras son construidas adyacentes a plantas de energía para suministrar la energía necesaria, como es el caso de la plata desalinizadora Cañón del Diablo, construida junto a la planta nuclear en San Luis Obispo, CA. [9] Varias plantas de desalinización podrían ser modificadas para utilizar fuentes de energía renovables, como la energía geotérmica o la energía solar para reducir el impacto ambiental de la desalinización. [8]

Países en el Golfo Arabico dependen fuertemente en la desalinización para suministrar las necesidades diarias, produciendo más de 5 millones de metros cúbicos de agua cada día. A través de este proceso, se produce desecho salino que contiene 2.5 veces la concentración del mar y está contaminado con agentes para prevenir la corrosión de las tuberías. Este desecho se produce a un ritmo de 3 millones de metros cúbicos por día y es desechado en el mar. [10][11] Eventualmente la sal se diluye en el inmenso mar, pero desechar altas concentraciones de contaminantes químicos es dañino para la vida acuática cerca de la costa donde los niveles de agua son menos profundos y donde el mínimo cambio en la salinidad puede perturbar el balance marino. Científicos están buscando nuevas maneras de utilizar y minimizar el desecho salino al extraer los minerales presentes. [12] El desecho salino contiene metales valiosos como el litio, rubidio, cesio, y uranio que podrían ser recuperados utilizando membranas selectivas y la osmosis reversa. Desde una perspectiva ambiental, la extracción de metales en el agua es más favorable que extraerlos de rocas, pero la tecnología de membranas todavía se encuentra en una etapa subdesarrollada y los costos de energía no permiten que la inversión sea razonable.[13]

Actualmente, existe una plata desalinizadora en el Mar Salton, la cual utiliza DEM con un tubo de evaporación vertical (TVE). Esta planta fue fundada por la Oficina de Recuperación de Agua y se encuentra en la etapa de prueba para destilación geotérmica del agua en el Mar Salton. Existe otro proyecto piloto entre CalEnergy, Tecnologias Sephton, y el Distrito Imperial de Irrigación para poner a prueba estanques de evaporación solar que proveerían la energía necesaria para los TVEs. Esto proveería un suministro de agua fresca para un hábitat marina. [3][4] Debido a la alta densidad del agua salada, en un estanque de evaporación se crea una gradiente donde la capa superior contiene menos sales que la capa inferior. Hay muy poco movimiento convectivo entre las dos capas de salinidad así es que los estanques de evaporación almacenan energía que puede después ser utilizada para los TVEs. Este proyecto podría proveer la misma eficacia que otras tecnologías que no producen desecho y que la destilación que utiliza recursos renovables de energía.

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La implementación de estanques de evaporación es un proyecto de muchos propuestos en el SSRREI para la restauración del Mar Salton. La Demostración de Hábitats Marinas en el Mar Salton tiene el propósito de establecer hábitats para la vida salvaje y de incrementar la cobertura de la superficie para minimizar la exposición de polvo. En una escala mayor, estanques de evaporación solares y hábitats podrían ser construidos a lo largo de la costa donde el nivel del agua disminuye para capturar y almacenar energía termal que después puede ser utilizada para la desalinización. Después de la aprobación del SSRREI, esperamos ver varios proyectos innovadores como este ser implementados a lo largo del Mar Salton.

Escrito por Melissa Morgan
Traducido por Miguel Garcia


[1] Williams, W. Salinisation: A major threat to water resources in the arid and semi-arid regions of the world. Lakes Reserv. Res. Manag. 1999, 4 (3-4), 85–91.
[2] Al-Suhaimy, U. Saudi Arabia: The Desalination Nation. Asharq Al-awsat. July 2, 2013.
[3] Salton Sea Restoration and Renewable Energy Initiative; Imperial Irrigation District, July 2015.
[4] Salton Sea Marine Habitat Pilot Project; Imperial Irrigation District, July 2015.
[5] Buros, O.K. Summary of Desalination Methods Used in Common Practice. History, Development and Management of Water Resources; Encyclopedia of Desalination and Water Resources; Vol. II.
[6] Distillation. Encyclopedia of Desalination and Water Resources. . (accessed September 28, 2015).
[7] Desalination. Wikipedia, the free encyclopedia; 2015.
[8] Dashtpour, R, et al. Energy Efficient Reverse Osmosis Desalination Process. Int. J. Environ. Sci. Dev. 2012, 3 (4), 339.
[9] San Luis Obispo County: Diablo Canyon Desalination Plant to Help County Fight Wildfires. PG&E Currents. May 19, 2015. .
[10] Al-Handhaly, J. et al. Impact of chemical composition of reject brine from inland desalination plants on soil and groundwater, UAE. Desalination 2003, 156 (1–3), 89.
[11] José Morillo, J. U. Comparative study of brine management technologies for desalination plants. Desalination 2014, 336 (1), 32–49.
[12] Petersková, M. et al. Extraction of valuable metal ions (Cs, Rb, Li, U) from reverse osmosis using selective sorbents. Desalination 2012, 286, 316–323.
[13] Bardi, U. Extracting Minerals from Seawater: An Energy Analysis. Sustainability2010, 2, 980.
[14] Hammond, R.P.; Sephton, H.H. Vertical tube evaporators. Thermal Desalination Processes; Encyclopedia of Desalination and Water Resources; Vol. II.