Desalinización

Archiu:Multiflash.svg

Desalinización

Archiu:Shevchenko CAPS 0 desalinati.jpg

Planta dessalinisadora Shevchenko BN350 en la costa del mar Caspio.

La desalinización és un procés per mig del qual s'elimina la sal del aigua de mar o salobre. Les plantes dessalinisadores, també conegudes com desaladoras (vore nota terminològica) o IDAM i EDAM (Instalación/Istación Desaladora de Agua Marina), són instalacions industrials destinades la desalinización, generalment del de mar o de llac salats, per a obtindre aigua potable. l'aigua de mar té sals minerals dissoltes. Per la presència d'estes sals, l'aigua de la mar és salobre i no és potable per al ser humà i la seua ingestió en grans cantitats pot aplegar a provocar la mort. El 97,5 % de l'aigua que existix en el nostre planeta és salada i solament una cantitat inferior a l'1 % és apta per al consum humà. Conseguir la potabilización de l'aigua de la mar és una de les possibles solucions a l'escassea d'aigua potable. Per mig de la desalinización de l'aigua de la mar s'obté aigua dolça apta per a l'abastiment i el regadiu. Les plantes dessalinisadores d'aigua de mar han produït aigua potable des de fa molts anys, pero el procés era molt costós i fins a fa relativament poc solament s'han utilisat en condicions extremes. Actualment existix una producció de més de 99 millons de metros cúbics diaris d'aigua desalinizada en tot lo món, lo que supon l'abastiment de més de 100 millons de persones.

S'espera que la demanda mundial d'aigua aumente en els pròxims anys, esta estarà influenciada pel creiximent de la població i l'aument de la producció industrial. Per esta raó, en l'últim informe de 2015 en el WWAP es menciona que el món enfrontarà un 40 % del dèficit mundial d'aigua en 2030 si es pren alguna acció social. L'investigació de tècniques com les tecnologies d'desalinización són solucions clau per a fer front a este problema.

Al mateix temps les plantes dessalinisadores també presenten inconvenients. En el procés d'extracció de la sal es produïxen residus salinos i substàncies contaminants que poden perjudicar a la flora i la fauna. Ademés, suponen una despesa elevada de consum elèctric. En la finalitat d'evitar-ho, actualment s'estan realisant estudis per a construir plantes dessalinisadores més competitives, menys contaminants i que utilisen fonts d'energia renovables.

Nota terminològica

El DRAE definix la desalinización cóm un terme més precís que desalación, ya que desalación es definix més genèricament, com el procés de llevar la sal a qualsevol producte, no solament a l'aigua salada. No obstant, desalación sembla ser prou comuna en Espanya. Desalación —i no desalinización— forma part del nomene Associació Espanyola d'Desalación i Reutilisació. El terme també ha segut usat en l'Universitat Nacional Autònoma de Mèxic. Desalinización ademés de ser un terme més precís, és utilisat àmpliament en Amèrica del Sur i entre la comunitat tècnica de parla hispana a nivell global.

Métodos

Es poden utilisar els següents métodos:

• Processos termals
  • Destilació multietapa (MSF)
  • Destilació multiefecto (MED)
  • Compressió mecànica de vapor (MVC)
  • Destilació solar
• Tecnologies de membranes
  • Electrodiálisis (ED)
  • Micro, nano i ultra filtració
  • Osmosis inversa (RO)

Processos termals

Destilació multietapa (MSF)

Este método evapora aigua de mar per aplicació d'una font de calor per a després condensarla. Repetix l'operació vàries voltes agregant en alguns casos elements al procés que ajuden a captar alguna substància present en l'aigua impura que es desige extraure. La font de calor s'aplica en cada una de les fases.

Destilació multiefecto (MED)

Este método s'assembla a l'anterior, pero la font primària de calor s'aplica solament a la primera etapa. Per a la següent etapa s'utilisa la calor del vapor generat en l'etapa anterior.

Compressió mecànica de vapor (MVR)

És un procés de recuperació d'energia a on l'energia s'agrega al vapor de baixa pressió (generalment vapor d'aigua) en comprimir-ho. El resultat és un menor volum de vapor a una temperatura i pressió més altes, que es poden utilisar per a realisar un treball útil. Típicament, el vapor comprimit pot usar-se per a calfar les aigües mares per a produir el vapor a baixa pressió.

Destilació solar

Este método utilisa un espai tancat i expost a la llum solar en que el seu interior l'aigua s'evapora i després condensa al contacte en la superfície més freda que la separa de l'exterior. Les gotes són dutes per un decliu fins a reunir-les en un marge de l'espai. La seua producció és d'1-4 L/dia/m².

Desalinización en reactors nuclears

Els reactors nuclears també poden amprar-se en processos d'desalinización, ya siga en configuracions duals que produïxen electricitat i calor de procés, o dedicats únicament a suministrar energia tèrmica. Esta tecnologia es considera una opció baixa en carbono per a la producció d'aigua dolça en regions en llimitacions hídriques.

Tecnologies de membranes

Electrodiálisis (ED)

l'electrodiálisis va ser proposta per primera volta en 1890 per Maigrot i Sabates, els qui varen construir el primer dispositiu per a la desalinización de jarabede sucre. Dit dispositiu usava carbó com a electrodo i paper de permanganato com a membrana.

El procés de electrodiálisis utilisat per a la desalinización consistix en fer passar aigua salada a través de membranes carregades que atrapen els ions dissolts en l'aigua salada en l'objectiu d'extraure i produir aigua dolça.

En resum, quan s'aplica una corrent elèctrica contínua, les membranes deixen passar selectivament només als ions sodi (Na⁺) o als ions de clorur (Cl^-). Açò fa que els ions es moguen i es concentren més a mida que es retenen en dites membranes, obtenint aixina aigua dolça. L'eficiència d'este procés depén de varis factors, com l'intensitat de la corrent i la permeabilidad de les membranes utilisades. Per un atre costat, el cost del procés depén de la concentració de sal en l'aigua, ya que quants més ions siga necessari eliminar i segons siguen les seues propietats electroquímiques, es requerix més energia elèctrica.

En 1954 es va construir la primera planta dessalinisadora per electrodiálisis per a l'empresa Aramco (Aràbia Saudita). A partir d'enguany, es varen construir moltes atres plantes desaladoras que funcionen a partir d'esta tecnologia.

Desalinización per òsmosis inversa (oi)

Archiu:PlantaSchemaFiction.png

Components del disseny d'una planta d'desalinización per òsmosis inversa.

l'Òsmosis inversa (OI) és un procés en el que s'obté aigua dolça de l'aigua salada. l'òsmosis natural és un fenomen que consistix que, si hi ha una membrana semipermeable separant dos solucions en el mateix dissolvent, el dissolvent pansa a través d'ella, pero no les sals dissoltes, des del costat a on la concentració de sals és més baixa cap a la més alta, fins que a abdós costats de la membrana les solucions tenen la mateixa concentració. Este procés es realisa sense aporte d'energia exterior, i es genera per mig de la que es diu pressió osmótica.

La òsmosis inversa consistix en fer passar per la membrana semipermeable el dissolvent (en est case aigua) des del costat a on està la solució més concentrada (l'aigua de mar, en sals dissoltes), cap al costat contrari, sense que passen les sals. En este cas es requerix energia, en forma de pressió, que serà llaugerament superior a la pressió osmótica que faria passar el solvent de baixa concentració cap al costat de l'alta concentració. La pressió necessària per a conseguir la òsmosis inversa depén de la cantitat de sals dissoltes i del grau d'desalinización que es vullga obtindre. De l'ocupació d'energia en el procés resulta un aument de l'entropía.

La mar és una font virtualment illimitada d'aigua salada. Una planta de òsmosis inversa necessita processar un volum d'aigua de mar de fins a tres voltes major que la cantitat total d'aigua desalinizada que s'obtindrà al final. Per això el disseny dels pous o sistema de captació deu considerar este factor per a la seua capacitat.

Està en fase d'investigació (TRL2) l'us d'una làmina de grafeno en poros d'1,8 nm per a substituir les membranes en el procés de òsmosis invertida per a la desalinización de l'aigua. Segons les investigacions actuals s'obtindrien eficiència molt majors que en les membranes actuals, i es tindrien requeriments menors d'energia. En l'estat actual, l'inconvenient és el cost de les membranes de grafeno, pero s'espera que en el futur estos costs podran ser reduïts.

Procés de producció

Generalment s'ampra un gran depòsit o bassa que s'ompli per gravetat al nivell de la mar, previ un filtrat grosser. Es transporta l'aigua de la bassa per mig de les bombes d'alimentació al sistema d'desalinización. A l'entrada de les bombes d'alimentació aplega un suplement de productes químics per mig de bombes dosificador. Aixina es prepara l'aigua per a passar quatre tipos de filtres que retenen partícules majors de quatre micras. El pas principal de la producció d'aigua és la separació de l'H₂O de la mescla de sals i minerals present en l'aigua de l'mar. Este pas es realisa en l'etapa de òsmosis inversa conseguint que les sals no travessen les membranes dels mòduls de OI. Prèviament ha de conseguir-se les partícules de diatomeas i microalgas no apleguen a les membranes i para això existixen tres passos previs de filtració per arena abans de l'últim pas de micro filtració usant cartuchos de fibra sintètica. L'èxit de filtració també depén de l'apropiada introducció de coagulantes. D'acort en la calitat de filtració es genera el cicle de canvi de les membranes entre 2 i 5 anys. Els dispersantes químics introduïts abans de la micro filtració prevenen la precipitació de minerals dins de les membranes.

Com tots els aspectes del procés estan automatizado, el treball dels operadors és la supervisió i el manteniment.

Regulació d'alta pressió i recuperació d'energia

La salmorra rebujada és un 55 % de l'aigua bruta (encara que depén de la tecnologia d'desalinización amprada). Mentres que el 45 % de l'aigua obtinguda ix a pressió atmosfèrica, deu assegurar-se una contrapresión regulada en el fluix de rebuig. Este fluix de rebuig sempre conté alguna cosa aixina com el 55 % (100 % - % guanyada) de l'energia de pressió proporcionada per les bombes i és molt convenient la recuperació d'esta energia per a obtindre un rendiment major. Una part de l'energia recuperada pot tornar al mateix cicle d'desalinización i recuperació més d'una volta.

Mentres que la planta està en el modo de producció es controla la pressió d'eixida per una vàlvula de regulació. S'usen convertidors ‘Pressure Exchanger’ i en ells en l'intercanvi de pressió es pot recuperar fins al 95 % de l'energia del fluix de rebuig directament per mig de bombeig usant desplaçament positiu. Eixa bomba de recuperació d'energia aumenta el fluix de més aigua bruta a l'entrada de les membranes. La planta usa les unitats 'Pressure Exchanger' prop de cada grup de tubos d'elements de òsmosis inversa.

Calitat de l'aigua produïda

Plantilla:Vore l'aigua osmotizada o el permeado dels mòduls de òsmosis inversa deu ser acondicionada per a complir en certes característiques d'alta calitat, ya que, l'aigua produïda té un pH àcit i un baix contingut de carbonats, lo que la convertix en un producte altament corroent. Açò exigix la seua preparació abans de la seua distribució i consum. El pH s'ajusta en carbonat de calcio a un valor de 7,7. Adicionalment, si aixina ho requerixen les normes municipals per a us del aigua potable, s'agrega també fluorur de sodi i hipoclorito.