El reto del aprovechamiento de los minerales de la salmuera
La escasez de agua para el consumo humano y para el riego ha intensificado el uso de tecnologías no convencionales como la desalación de agua de mar y agua salobre.
Actualmente, la ósmosis inversa (OI) es la tecnología más utilizada en las nuevas desaladoras, representado el 77% de la capacidad de desalación mundial y está implementada en el 88% de las más de 20.000 plantas desaladoras instaladas en todo el mundo. Y sigue creciendo. De hecho, en los últimos años se han puesto en marcha numerosos proyectos de desalación a gran escala -con una capacidad de producción mayor de 250 MLD (millones de litros diarios)-. Oriente Medio se ha convertido en una referencia en el mercado de las megaplantas desaladoras de agua de mar. La tendencia en el norte de África es similar, dada la escasez de agua en países como Argelia, Marruecos, Libia y Egipto.
En este sentido, surgen dos preguntas habituales que siempre han preocupado a los científicos: ¿qué se debe hacer con la descarga de la salmuera? ¿Cómo podemos gestionarla?
La eliminación de salmuera generalmente supone una parte muy importante de los estudios preliminares de cada proyecto, con el desarrollo de informes de evaluación de impacto ambiental (EIA) que determinen la mejor ubicación para su descarga y minimicen cualquier impacto significativo en el medio receptor. Actualmente, no existen estándares mundiales que se apliquen específicamente a las salmueras generadas con agua de mar mientras que, en ocasiones, las licitaciones establecen unos umbrales de descarga con respecto a parámetros como salinidad, turbidez, temperatura y algunos químicos disueltos.
Hasta ahora, la práctica más común para su eliminación consiste en asegurar una buena dispersión de las salmueras residuales utilizando varios difusores en el emisario. No obstante, teniendo en cuenta el gran número de plantas desaladoras instaladas en todo el mundo, con una capacidad cada vez mayor, expertos, investigadores, plataformas tecnológicas y empresas con una amplia trayectoria en el campo de la desalación están evaluando alternativas viables para hacer esta tecnología más sostenible, y al mismo tiempo aprovechar el potencial económico de las salmueras y de los valiosos productos generados. En este sentido, las asociaciones IDA, SWCC y DTRI están haciendo esfuerzos notables para explorar oportunidades de aprovechamiento de los minerales contenidos en la salmuera generada en la desalación.
Los conceptos habitualmente considerados para los casos de gestión de salmuera se centran en limitar o evitar la descarga de salmuera mediante la introducción de cambios sustanciales en el proceso con el objetivo de alcanzar la descarga cero de líquido (ZLD) o casi ZLD y en el aprovechamiento o valorización de la salmuera.
El primer enfoque, generalmente basado en procesos térmicos para alcanzar ZLD, suele requerir una alta inversión. Esta opción tendría sentido para los efluentes procedentes de plantas desaladoras de agua salobre, pero no podría aplicarse, especialmente en un futuro cercano, para la desalinización de agua de mar, principalmente debido a una barrera técnico-económica.
No obstante, la alternativa más prometedora para la gestión de salmueras consiste en una valorización interna (reutilización de salmuera en la planta desaladora), y/o valorización externa (acondicionamiento de salmuera para otras industrias).
Teniendo en cuenta las propiedades fisicoquímicas de las salmueras generadas, se puede aprovechar este concentrado para la recuperación directa o indirecta de subproductos valiosos. Varios tipos de sales y especialmente de magnesio y bromo podrían recuperarse de forma selectiva. Muchos enfoques están alineados con esta ruta al tratar de reducir el volumen del concentrado de ósmosis inversa (OI) mediante la implementación de configuraciones de membrana híbrida y/o OI de alta recuperación y mejorar la calidad del agua producida utilizando sales de la salmuera generada.
Las últimas líneas estratégicas para la gestión de salmueras se centran en el acondicionamiento de salmueras para otras industrias y en especial para la industria cloroalcalina. En términos de energía, producir la salmuera concentrada en NaCl para la industria cloroalcalina a partir del concentrado de ósmosis inversa, requiere menos energía que si se hace a partir de agua de mar. Sin embargo, la presencia de alto contenido de iones divalentes en la salmuera de OI requiere inversiones en Capex y Opex, que no son económicamente atractivos, considerando el bajo precio del cloruro de sodio.
En el caso de desaladoras de interior, la salinidad de las salmueras constituye un problema ambiental grave y significativo y la legislación es más estricta con estos efluentes salinos. Los costes de eliminación de estas salmueras son incluso más elevados que los de las plantas que vierten salmuera al mar. Algunas opciones para la eliminación de salmuera de las plantas desalinizadoras interiores son la inyección en pozos profundos, las balsas de evaporación, la descarga en cuerpos de agua superficiales, la eliminación en el alcantarillado municipal, la concentración en sales sólidas y el riego de plantas tolerantes a la alta salinidad.
Recientes líneas estratégicas de negocio para la gestión de salmueras se centran en el concepto ZLD y la recuperación de subproductos valiosos mediante la combinación de diferentes tecnologías (es decir, sistemas híbridos), que intentan al mismo tiempo que el proceso de desalinización sea más sostenible desde el punto de vista ambiental. Uno de los mayores retos es desarrollar alternativas innovadoras de gestión de salmueras que combinen un bajo consumo energético y una extracción selectiva de minerales a partir de efluentes de alta salinidad.