Salmueras de plantas de desalinización

Resumen

El proceso de desalinización del agua de mar para la producción de agua dulce genera una gran cantidad de salmuera de rechazo que descargada al mar puede causar daños ambientales significantes. Recientes noticias de estos daños han causado un rechazo en partes de la población a proyectos de desalinización por los potenciales impactos negativos a la industria pesquera y al turismo. Este artículo presenta un proceso integral de K-UTEC Salt Technologies como una solución viable para convertir la salmuera de rechazo en una materia prima que genera un valor agregado al proceso de desalinización y al mismo tiempo evita los impactos negativos.

1. Introducción

Para solucionar el problema de la escasez de agua dulce en Perú como en otros países de la región, se está aplicando con mayor frecuencia la Ósmosis Inversa para la desalinización del agua de mar como la tecnología con la mejor relación costo-beneficio. La Ósmosis Inversa consiste en usar una membrana semipermeable que permite que pase el agua, pero no las sales disueltas, las cuales se quedan atrás en una salmuera de rechazo que tiene una concentración aproximadamente entre el 1.6 – 2.5 mayor a la salinidad del agua de mar.

Es práctica común descargar esta salmuera directamente al mar mediante un emisario submarino, que tiene la función de conseguir una dispersión de la salmuera lo más rápido posible para mitigar los impactos ambientales.

Sin embargo, en estudios ecotoxicológicos se demostró que esta práctica tiene impactos negativos en la sostenibilidad del ecosistema acuático, debido a la alta carga con sales y otras sustancias químicas presentes en la salmuera como coagulantes, biocidas, anti-incrustantes, o reguladores de pH y dureza, que son añadidos en varias etapas del proceso en concentraciones bajas (Nurit Kress y Bella Galil, 2015; Anton Purnama, 2014). Se demostró que típicamente se requiere una dilución entre 10 y 20 veces con agua de mar para evitar daños a poliquetos, crustáceos, plantas, peces y fitoplancton (Nurit Kress y Bella Galil, 2015). La zona de dilución de la salmuera de rechazo con el agua de mar se extiende hasta distancias de más de 500 metros del punto de descarga (Anton Purnama, 2014) y en sistemas sensibles se requiere factores de dilución hasta 1:70 para evitar daños al ecosistema marino.

2. Aprovechamiento de Sales de Valor

El agua del mar pacífico contiene en promedio 3.5% de sales disueltas, de las cuales la sal común representa un 80 por ciento. Entre el resto de las sales se encuentra una gran cantidad de otras sales, algunas como sales de potasio, magnesio, calcio, bromo y boro con un alto valor comercial y cuya separación es económicamente factible. La separación de otras sales presentes en trazas, como son las sales de litio, estroncio, rubidio, cesio, uranio o molibdeno, solamente es rentable en producciones de muy alto volumen. A continuación, se presenta el proceso K-UTEC que fue desarrollado para dos proyectos de desalinización de agua de mar en Arabia Saudita con el objetivo de reducir los costos del proceso de desalinización y al mismo tiempo minimizar los impactos ambientales.

El Proceso K-UTEC

Entre los factores OPEX/CAPEX más importantes para el aprovechamiento de salmueras de rechazo hay que mencionar los gastos en energía y la inversión en tecnología. Para la minimización de estos gastos, el proceso de la empresa K-UTEC Salt Technologies aplica la evaporación solar y tecnologías probadas por su buena relación costo-beneficio, para lograr una cristalización fraccionada y refinación hidrometalúrgica de las sales cristalizadas (Heiner Marx et al., 2019; Markus Pfänder et al., 2018). El proceso incluye varios sistemas y operaciones individuales para la recuperación de sales valiosas (Figura 1). En el primer paso, se aprovecha la energía solar en varias pozas de evaporación al aire libre (o en espacios reducidos sistemas de evaporación técnica) para aumentar la concentración de las sales hasta alcanzar la saturación y la precipitación de cloruro de sodio.

La sal común precipitada es recolectada y procesada para la producción de sal de mesa u otros productos de valor agregado como soda cáustica (NaOH), ácido clorhídrico (HCl) o carbonato de sodio (Na2CO3). Una segunda etapa de evaporación es necesaria para la recuperación de una mezcla de sales que se conoce ampliamente como sal mixta tipo kainita (KTMS), de donde se puede aislar cloruro de potasio (KCl), sulfato de magnesio (MgSO4) y también cloruro de sodio. Sulfato de potasio es un fertilizante importante y muy demandado en el mercado internacional.

La solución liberada de estas sales se denomina solución de amargos (bittern), de la cual se puede producir sulfato de magnesio hidratado (epsomita, MgSO4·7H2O) mediante la cristalización por enfriamiento en condiciones controladas y otras sales más. Dependiendo de una evaluación de costo-beneficio, la producción de sales de litio puede ser una opción interesante por su alta demanda para la producción de baterías de litio. En este contexto, merece de mencionar que un nuevo proceso de K-UTEC permite la producción de hidróxido de litio, sin el uso de reactivos tóxicos y con un mínimo de gasto de agua adicional (Oswald Eppers, 2020).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En general, la rentabilidad del proceso depende de las características específicas de cada proyecto. Es importante aclarar, que la pureza de los productos producidos en el proceso es clave para obtener precios altos en el mercado. A la luz de las experiencias de K-UTEC se puede concluir que una recuperación de la inversión para la separación de sales es posible dentro de cinco años (Heiner Marx, 2021). A partir de este tiempo, los ingresos apoyarán por completo en la reducción de los costos de la producción de agua dulce, lo que siempre será un objetivo importante en el proceso de la desalinización de agua de mar.

Literatura:

1. Nurit Kress y Bella Galil (2015), Impact of seawater desalination by reverse osmosis on the marine environment, In: Efficient Desalination by Reverse Osmosis – A guide to RO practice, Chapter 8, IWA Publishing, Volume 14, ISBN 9781780405049; y publicaciones mencionados en el libro.
2. Anton Purnama (2014), Environmental Quality Standards for Brine Discharge from Desalination Plants, Capítulo 18 del libro: Recent Progress in Desalination, Environmental and Marine Outfall Systems, Springer Verlag, ISBN 978-3-319-19123-2
3. Heiner Marx, Stephan Kaps, Bernd Schultheis y Markus Pfänder (2019), Potassium sulfate – a precious by-product for solar salt works, World Salt Symposium Report, Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn., 73, 89 – 93 (https://shorturl.at/xyGJS).
4. Markus Pfänder, Stephan Kaps y Bernd Schultheis (2018), SOP Production from Sea Bittern, Presentación en la Conferencia Internacional “Salt Asia 2018”, 29–30 Noviembre 2018, Inter Continental Grand Stanford, Hong Kong.
5. Oswald Eppers (2020), Nuevo Proceso ecoeficiente para la Producción de Hidróxido de Litio de alta Pureza, Researchgate (https://bit.ly/3pKyO8v)
6. Heiner Marx, Director General de K-UTEC Salt Technologies (2021), información no publicada.
7. Oswald Eppers (2021), Producción de Sales Valiosas de la Salmuera de Rechazo de Plantas de Desalinización de Agua de Mar, K-UTEC Salt Technology, https://shorturl.at/nCEI5
8. K-UTEC Salt Technology: www.k-utec.de/es

 

 

 

Dr. Oswald Eppers
REPRESENTANTE DE K-UTEC
eppers@k-utec.es
www.k-utec.de/es