El cambio climático está creando escasez de agua. Una forma prometedora de abordar este problema es la tecnología de desalinización, ya que puede extraer agua de mar. Aunque existe potencial para la limpieza, también conlleva riesgos de impacto ambiental, costo y accesibilidad. La tecnología Zero Liquid Discharge (ZLD) tiene como objetivo aumentar la recuperación de agua procedente de la desalinización exprimiendo el exceso de agua del agua salina. ZLD puede ayudar a reducir la pérdida de agua y el desperdicio de las plantas de desalinización, pero esto tiene un costo mayor y, potencialmente, mayores impactos ambientales de la desalinización.
En un nuevo análisis realizado por un equipo dirigido por Jennifer Dunn de Northwestern Engineering que utiliza un nuevo modelo de optimización, los investigadores concluyen que agregar ZLD a las plantas desalinizadoras es una forma de combatir la futura escasez de agua. Sin embargo, este proceso conduce a importantes compensaciones en lo que respecta al uso de energía, la eliminación de agua salada y los costos para las áreas de bajos ingresos.
En la desalinización, el agua de mar se filtra a través de una membrana que elimina las sales, dejando agua dulce y salmuera salada. ZLD puede aumentar la recuperación de agua de esta salmuera y reducir su volumen, lo que permite una mayor gestión de los residuos para limpiar. Aunque las instalaciones de tratamiento de agua abundan en países como Israel, Australia y Arabia Saudita, donde el agua es sumamente escasa, la energía necesaria para tratar el agua presenta un gran cuello de botella ambiental.
Debido a la presión necesaria para empujar el agua a través de las membranas, la alta demanda de energía es una limitación importante para la desalinización y la ZLD. Esta demanda presenta un ciclo preocupante: la producción de energía a menudo requiere agua, y la purificación del agua ahora requiere una cantidad significativa de energía para producir agua.
“El gran desafío es que se necesita mucha energía para limpiar el agua y aumentar la producción de agua sin descarga líquida”, dijo Dunn. “Esa energía tiene un alto costo ambiental, especialmente si los combustibles fósiles son la principal fuente de energía. Se está explorando la energía renovable como una fuente de energía limpia, pero dependiendo de la ubicación y la infraestructura disponible. Estas opciones aún son limitadas”.
Dunn es profesor de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick. Informó sobre sus hallazgos en un artículo publicado el 18 de noviembre en la revista “Energy, Water, Land and Cost Implications of Zero and Minimal Liquid Discharge Desalination Technologies”. agua de la naturaleza. Dunn dirige el Centro para la Sostenibilidad y Resiliencia de la Ingeniería y es director asociado del Instituto de Ciencia e Ingeniería Northwestern-Argonne.
En el artículo, Dunn y sus colegas examinan formas de hacer que ZLD sea más eficiente. Lo hicieron utilizando un nuevo modelo de optimización que ayuda a diseñar trenes de tratamiento de desalinización (múltiples tecnologías que funcionan juntas), incluidas siete opciones diferentes de trenes de tratamiento. Esto requiere una investigación exhaustiva sobre cada tecnología involucrada en un tren de proceso general (una secuencia de pasos que da como resultado una descarga de líquido cero). El modelo WaterTap está financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. y dirigido por la Alianza Nacional para la Innovación del Agua.
“Con ZLD y procesos mínimos de descarga de líquido se obtiene más agua, lo que puede ser importante en áreas con escasez de agua, pero se agrega energía y costos”, dijo Dunn. “En cada planta, es necesario tomar decisiones basadas en la ubicación específica y los recursos disponibles. Se trata de compensaciones”.
La eliminación del agua salada también es un problema medioambiental. Las plantas desaladoras costeras a menudo bombean el agua salada de regreso al océano. Sin embargo, aún no se conocen los efectos a largo plazo de esta práctica. Lo preocupante es que el agua salobre contiene más salinidad que el agua de mar, lo que le da el potencial de afectar la vida marina en áreas sensibles.
Dunn enfatizó que será necesario monitorear la eliminación de salmuera a medida que el proceso de desalinización se vuelva más extenso.
“No hay suficientes datos sobre los efectos del agua salobre en los ecosistemas marinos”, afirmó Dunn. “En algunas áreas, el daño podría ser mínimo, pero en otras podría ser perjudicial. Estamos trabajando para llenar esos vacíos”.
La desalinización es cara, lo que presenta problemas para las zonas de bajos ingresos donde el acceso al agua es el mayor problema. Las plantas desalinizadoras son caras de construir, operar y mantener y requieren grandes cantidades de energía. Algunos países otorgan subsidios para la desalinización. Desafortunadamente, pueden ser insuficientes.
“La desalinización no puede ser la única solución”, afirmó Dunn. “En algunas zonas es necesario, pero debería ser parte de una estrategia más amplia de gestión del agua”.
Dunn señaló que muchos países están adoptando un enfoque “multifacético” para abordar la escasez de agua combinando la desalinización con métodos como el reciclaje de agua, la recolección de agua de lluvia y medidas de conservación. Esta combinación de técnicas tiene claras ventajas: prepara mejor a las comunidades para recursos impredecibles y una mayor demanda.
“El saneamiento es fundamental en algunas regiones, pero no puede ser la única respuesta a la escasez de agua”, afirmó Dunn. “Para lograr un progreso real, debemos verlo como parte de una estrategia de gestión del agua más amplia y sostenible que se adapte a las necesidades y limitaciones únicas de cada región”.
