Como sociedad, y en cuestiones tanto demográficas como relacionadas con el clima, tenemos muchos frentes abiertos. El calentamiento global sigue encaminado a sobrepasar la línea de los 1,5 grados marcada hace años y es por ello que empresas y países se han propuesto reducir sus emisiones. Las energías renovables también tienen mucho que decir aquí y se está investigando para optimizar la energía solar o hacer que los paneles solares cumplan dos tareas en lugar de una sola. Y en ese camino por la optimización está el mejorar los procesos de desalinización del agua del mar.
Un nuevo estudio puede haber dado con la clave para hacer que nuevos sistemas de desalinización sean más sencillos, consuman menos energía y sean, en definitiva, más eficientes que los actuales.
A contrarreloj. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura afirma que, para 2025, se espera que 1.800 millones de personas vivan en países con una escasez absoluta de agua y que dos tercios de la población mundial estén en situación de estrés. Esto se agravará a medida que las zonas urbanas en rápido crecimiento agoten los recursos hídricos vecinos.
Es algo que se traduce en que millones de personas tendrán escasez de disponibilidad de agua potable de calidad debido a la falta de infraestructuras y al acceso a los servicios hídricos. Ahí es donde entra en juego la construcción de mejores canales para el agua y, sobre todo, la puesta en práctica de procesos de desalinización de agua no potable.
La desalinización. Actualmente, conocemos varios procesos de desalación del agua. El más extendido es el proceso de desalación por ósmosis inversa, que consiste en aplicar presión sobre agua salada para hacerla pasar a través de una membrana semipermeable que permite el paso del agua, pero no de las sales disueltas. Entre el 60% y el 80% de la desalinización actual se consigue mediante este proceso, pero hay otros.
Con el proceso de congelación se pulveriza agua salada en una cámara refrigerada a baja presión, lo que permite que se formen cristales sobre la salmuera que, posteriormente, se separan para conseguir agua dulce. La evaporación relámpago introduce agua salada en una cámara de baja presión, donde las gotas se convierten inmediatamente en vapor que, posteriormente, se condensan, dando como resultado agua desalinizada en un proceso que se debe repetir varias veces. La destilación se lleva a cabo calentando el agua hasta que se evapora y, posteriormente, se condensa.
Métodos más complejos. También desalamos mediante la electrodiálisis, que separa los componentes gracias a una corriente eléctrica que pasa a través de una solución iónica. Por último, hay un método que prácticamente no se utiliza debido a su complejidad. Es el proceso de formación de hidratos que consiste en añadir hidrocarburos a la solución salina para formar hidratos complejos en forma de cristal que, posteriormente, se separan para obtener agua dulce.
Sin cambio de fase. No es de extrañar que el proceso de ósmosis inversa sea el más utilizado, ya que es el más simple en términos de tiempo invertido y resultados. El agua en este proceso se mantiene en fase líquida, mientras que en otras soluciones se produce un cambio de fase (de líquido a gas y de gas a líquido) y en otros en los que no está ese cambio de fase, el método es complejo y caro. Lo que han descubierto los científicos de la Universidad Nacional Australiana es "un cambio de paradigma" porque mantiene el agua en fase líquida durante todo el proceso y, además, consideran que este método será "esencial para sostener la vida humana durante el próximo siglo".
Además, con su sistema no se utiliza electricidad, sino el calor 'moderado' que se genera directamente a partir de la luz solar o el calor residual de máquinas como las de aires acondicionados, por lo que es un método más sostenible que algunos de los actuales y más sencillos de aplicar sin necesidad de prensas o fuentes externas de energía.
Desalinización termodifusiva. La respuesta está en la termoferesis o 'efecto Soret'. Esto no es nada nuevo, ya que fue descubierto en el siglo XIX y que, de forma muy reducida, es el nombre del fenómeno físico que provoca que los componentes de los fluidos compuestos se separen cuando se produce un cambio de temperatura. "Volvemos al método de desalinización térmica, pero aplicando un principio que nunca antes se había utilizado, donde la fuerza motriz y la energía es el calor", señala el Dr. Juan Felipe Torres, jefe del proyecto.
En la década de 1850, Soret experimentó con un tubo de agua de 30 centímetros en el que una parte del agua estaba fría y la otra caliente. Observó que los iones de sal se mueven lentamente hacia el lado frío. Ese es el testigo que han recogido los investigadores de la ANU, haciendo que el agua pase a través de un canal estrecho calentado desde arriba hasta los 60 grados y enfriado desde abajo hasta los 20 grados.
Funciona. El equipo descubrió que la difusión tardaba 53 días en alcanzar un estado estable dentro del tubo de 30 centímetros. Torres afirma que el tubo no se ajustaba perfectamente a las necesidades del proyecto debido a unos tiempos demasiado dilatados, por lo que "la misión fue encontrar una manera de acelerar el proceso de difusión".
¿Cómo lo hicieron? Estrechando el canal por el que pasa el agua hasta sólo un milímetro. Es muy poco, pero agregaron múltiples canales y, aplicando la misma temperatura, los investigadores descubrieron que, a medida que se reprocesaba el líquido, el agua caliente era cada vez más pura, mientras que la sal migraba al agua más fría. Shuqi Xu es otra de las investigadoras y afirma que "cada vez que el agua pasaba por el canal, su salinidad se reducía en un 3%". Después de varios ciclos repetidos, "la salinidad del agua de mar se puede reducir de 30.000 partes por millón a menos de 500", según Xu.
Planes de futuro. Como comentábamos, los investigadores apelan a ese cambio de paradigma en los procesos de desalinización para poder responder a las necesidades futuras debido a que incluso el proceso de ósmosis inversa, aunque es más sencillo que otros métodos, sigue siendo complejo y caro debido a la energía externa necesaria para ejercer la presión.
Actualmente, el plan del equipo es seguir desarrollando este proceso para continuar realizando pruebas y, si todo va bien, tener la primera unidad comercial dentro de ocho años. De momento, han recibido financiación de varios departamentos, como el Instituto de Clima, Energía y Soluciones para Desastres de la ANU o el Departamento de Asuntos Exteriores y Comercio del programa de la Asociación de Ciencia y Tecnología para el Clima en Australia.
Ahora bien, no son los únicos que están buscando que la desalinización sea más verde. En Málaga han estado investigando una desalinizadora offshore con un consumo de energía un 83% menor respecto a los sistemas de ósmosis inversa. Y lo mismo ocurre en una empresa vasca, que quiere abaratar la factura eléctrica en un 50% gracias a la desalinización de agua mediante campos magnéticos.
Imágenes | Jamie Kidston/ANU, Nature
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