de un planeta reseco
Planta de desalinizacion Carlsbad California. Credito de la imagen: Getty images
Por Andrew Tarantola, Engadget Octubre 27 de 2017
La humanidad ha tratado de hacer que los océanos de la Tierra sean potables durante miles de años. El cuento nórdico de Utgarda-Loki habla de Odín siendo engañado para beber de un cuerno conectado al mar, mientras que Éxodo 15: 22-26 de la Biblia probablemente describe a Moisés desalinizando las aguas de Mara:
Cuando llegaron a Mara, no pudieron beber el agua de Mara porque era amarga; por lo tanto, se llamaba Marah. Y la gente murmuró contra Moisés, diciendo:
"¿Qué vamos a beber?" Y clamó al Señor, y el Señor le mostró un leño, y lo arrojó al agua, y el agua se volvió dulce.
Incluso el filósofo griego Aristóteles observó una vez que "el agua salada, cuando se convierte en vapor, se vuelve dulce y el vapor no vuelve a formar agua salada cuando se condensa". Sin embargo, a pesar del continuo ritmo acelerado de avance tecnológico desde que pasamos de BC a AD, convertir el agua salada en fresca ha sido más costoso que transformarlo en vino. Pero a medida que el cambio climático continúa devastando las cuencas hidrográficas del mundo, es posible que pronto tengamos otra opción que no sea recurrir a la generosidad del H2O para evitar que nuestra creciente población mundial se reseque.
Aproximadamente el cuarenta por ciento de la población mundial - 2.3 billones de personas - vive en áreas con estrés hídrico, y se prevé que esa cifra aumentará a dos tercios completos para 2025. Según la Organización Mundial de la Salud, otros mil millones no tienen acceso a agua limpia y entubada Entonces, a menos que queramos probar suerte con una distopía estilo Mad Max, vamos a necesitar encontrar nuevas fuentes de agua potable, entonces ¿por qué no el océano? Contiene más del 97.2 por ciento de los recursos hídricos del planeta y dado que la desalinización solo suministra alrededor del 1 por ciento del agua potable del mundo, hay mucho espacio para expandir.
"El mar es la fuente ilimitada desde la cual podemos crear agua dulce nueva mediante desalinización", dijo Leon Awerbuch, Director de la Asociación Internacional de Desalinización, a Filtration Separation, "y la desalinización del agua de mar ofrece el potencial de una fuente abundante y constante de agua dulce purificada de la inmensa océanos ".
"La desalinización ha demostrado decisivamente, durante los últimos cuarenta años, su fiabilidad para entregar grandes cantidades de agua dulce del mar", continuó, "por lo que ya no podemos ver el agua dulce como un recurso infinitamente renovable porque, a diferencia del petróleo, el agua dulce ningún sustituto viable ".
Los esfuerzos de desalinización a gran escala comenzaron en la década de 1930, aunque se basaron en el antiguo principio que Aristóteles describió: una cúpula de condensación intercalada entre una caldera de agua salada y un tanque de refrigerante. El vapor de agua se elevaría desde la caldera, se acumularía en el domo y se desviaría para el consumo humano. Todo el proceso fue altamente ineficiente y con gran consumo de energía, aunque eventualmente evolucionó a un proceso conocido como destilación instantánea de etapas múltiples (MSF).
No fue hasta finales de la década de 1950 cuando comenzó a existir la tecnología moderna de ósmosis inversa (RO) basada en membranas. En 1959, los investigadores CE Reid y EJ Breton describieron por primera vez el uso de películas de celulosa poliméricas para la desalinización y construyeron el primer prototipo de OI en funcionamiento. Cuatro años más tarde, un equipo de UCLA ideó la primera membrana asimétrica de acetato de celulosa. Tomaría casi cuatro décadas para que RO supere a MSF. Actualmente, la investigación de vanguardia está explorando el uso de proteínas de canalización de agua llamadas aquaporinas (AQP), que el cuerpo humano usa para transportar agua a través de las membranas celulares, así como nanotubos de carbono (CNT) para su incorporación en aplicaciones de RO.
A partir de 2015, aproximadamente 18,000 plantas de desalinización estaban en operación en todo el mundo, el 44 por ciento de ellas ubicadas en el Medio Oriente y el Norte de África. En total, producen 22,870 millones de galones de agua potable por día.
"No veo que (la demanda de desalinización) disminuya la velocidad", dijo Michelle Chapman, científica física de la Oficina de Reclamación de los Estados Unidos en Denver, Colorado, a la revista Science.
Hoy en día, RO es el medio de desalinización más eficiente y ampliamente accesible a nuestra disposición, capaz de separar las moléculas de sal y los iones cloruro de agua de mar (30,000-50,000 sólidos disueltos totales mg / L) y agua salobre (1,500 - 15,000 TDS mg / L). Si bien todavía es una operación que requiere muchos recursos, se necesita mucha energía para impulsar el agua salada a través de estas membranas a un ritmo suficiente: los sistemas modernos de OI consumen alrededor de un tercio de la energía requerida por las plantas más antiguas de MSF.
Estas dos tecnologías de destilación no son mutuamente excluyentes y se han combinado en sistemas híbridos MSF / RO numerosas veces en las últimas dos décadas. Estos sistemas híbridos funcionan de la misma manera que las turbinas de gas natural de ciclo combinado, con el sistema MSF que genera vapor a baja presión que puede usarse para impulsar un proceso de destilación mecánica de RO. Las plantas híbridas también pueden combinarse con plantas de energía convencionales y fuentes de energía renovables, utilizando el exceso de energía eléctrica generada por esos sistemas para conducir la destilación.
Tomemos la planta desalinizadora de Al Khafji, que pronto estará terminada, en los EAU, por ejemplo. Producirá 60,000 metros cúbicos de agua por día mientras toma energía de una planta de energía solar conectada a la red que abarca más de 119 hectáreas y genera hasta 45,7MW de potencia.
Estos sistemas híbridos no solo reducen la huella de carbono de la planta, sino que hasta un 40 por ciento reducen drásticamente los costos de combustible. "En el caso base de una desalación de 455,000 metros cúbicos por día de MSF y 400 MW de planta de generación eléctrica, el consumo de combustible es de 191 toneladas / hora y el requerimiento de costo anual excederá los US $ 735 millones", escribe Awerbuch en Water and Wastewater International. "En comparación, una planta de desalinización híbrida de 455,000 m3 / día basada en 60 por ciento de energía térmica y 40 por ciento de RO funcionará con un consumo de combustible reducido de solo 115 toneladas / h. Esto equivale a un costo de US $ 443 millones por año". Eso es un ahorro anual de $ 292 millones.
Por supuesto, el costo y el consumo de energía no son los únicos obstáculos que debe superar la desalinización, hay una serie de impactos ambientales que deben abordarse a medida que la tecnología se vuelve más común. Lo primero es, ¿qué hacemos con toda esta salmuera?
La salmuera es las sobras de alta salinidad del proceso de desalinización. Se produce a la misma velocidad que el agua dulce, ya que por cada dos galones de agua de mar que entran, sale un galón de agua fresca y un galón de salmuera. Las plantas de desalinización costera a menudo simplemente vuelcan la salmuera en el océano, sin embargo, eso puede causar estragos en la población de la fauna local. Como la salmuera es más densa que el agua de mar a su alrededor, la salmuera se hundirá rápidamente y se extenderá a lo largo del lecho marino, envolviéndola en una película poco oxigenada que sofoca cualquier vida marina que haya capturado el área.
Más allá de la salmuera, las plantas de desalinización también pueden suponer un riesgo para el ecosistema local. Estas plantas absorben cantidades masivas de agua y, junto con ella, alevines de peces, huevos, plancton y numerosos otros organismos que forman la capa base de la red trófica. Los datos sobre los efectos a largo plazo de los efectos de estas plantas en sus entornos locales siguen siendo escasos.
Una posible solución al problema de la ingesta es succionar el agua del subsuelo. "Las tomas subsuperficiales se están utilizando en un número cada vez mayor de plantas en todo el mundo, ya que las nuevas tecnologías de perforación, como la perforación direccional que ha permitido la fracturación hidráulica, han permitido consumos subsuperficiales en más lugares", Heather Cooley, codirectora de la Pacific Institute Water Program dijo en un comunicado de 2013. "Ahora, incluso cuando el sitio está rodeado de condiciones generalmente desfavorables, es posible encontrar un bolsillo con las correctas".
Desafortunadamente, instalar este tipo de tomas es muy costoso, especialmente en casos como la planta de desalinización propuesta de Poseidon Resources en Huntington Beach en el Condado de Orange, California, donde todo el fondo marino por encima de las tomas tendría que ser dragado y excavado, luego reemplazado por otro tipo de suelo más susceptible a la incursión de agua salada. La compañía también estima que los costos de construcción de las tomas se sumarían a $ 1-1.5 mil millones adicionales a la planta de $ 2 mil millones en sí misma. Además, los costos ambientales al hacerlo podrían ser astronómicos.
Entonces, ¿dónde vamos desde aquí? Desafortunadamente, no parece haber ninguna solución mágica para los dolores de crecimiento de la tecnología de desalinización, no hay una revolucionaria tecnología de membrana a la vuelta de la esquina. En cambio, es probable que el estado del arte continúe avanzando lentamente, logrando una mejora iterativa después de la mejora iterativa, reduciendo los costos de manera constante y mejorando la eficiencia desde que comenzó el desarrollo de la tecnología de RO.
Eso no quiere decir que las plantas de desalinización a escala comercial (y comercialmente viables) sean inalcanzables, solo fíjese en lo que Israel ha logrado hacer. En 2004, el país sacó toda su agua potable del suelo o la recogió de la lluvia. Hoy en día, cinco plantas de desalinización proporcionan dos tercios del agua potable de la nación, casi 582 millones de metros cúbicos de agua al año. La planta de Sobek, la más nueva y más grande del país, produce 627,000 metros cúbicos de agua por día.
Sin embargo, incluso en lugares como Israel y los Emiratos Árabes Unidos, donde los gobiernos han realizado esfuerzos concertados para adoptar la tecnología, todavía hay algunas limitaciones técnicas fundamentales que deben abordarse. Y se dirigirán a ellos, porque, en nuestro planeta que se está calentando rápidamente, ya no tenemos la opción de no hacerlo.
Este artículo apareció originalmente en Engadget.
With a little help from Google Translate for Business
Planta de desalinizacion Carlsbad California. Credito de la imagen: Getty images
Por Andrew Tarantola, Engadget Octubre 27 de 2017
La humanidad ha tratado de hacer que los océanos de la Tierra sean potables durante miles de años. El cuento nórdico de Utgarda-Loki habla de Odín siendo engañado para beber de un cuerno conectado al mar, mientras que Éxodo 15: 22-26 de la Biblia probablemente describe a Moisés desalinizando las aguas de Mara:
Cuando llegaron a Mara, no pudieron beber el agua de Mara porque era amarga; por lo tanto, se llamaba Marah. Y la gente murmuró contra Moisés, diciendo:
"¿Qué vamos a beber?" Y clamó al Señor, y el Señor le mostró un leño, y lo arrojó al agua, y el agua se volvió dulce.
Incluso el filósofo griego Aristóteles observó una vez que "el agua salada, cuando se convierte en vapor, se vuelve dulce y el vapor no vuelve a formar agua salada cuando se condensa". Sin embargo, a pesar del continuo ritmo acelerado de avance tecnológico desde que pasamos de BC a AD, convertir el agua salada en fresca ha sido más costoso que transformarlo en vino. Pero a medida que el cambio climático continúa devastando las cuencas hidrográficas del mundo, es posible que pronto tengamos otra opción que no sea recurrir a la generosidad del H2O para evitar que nuestra creciente población mundial se reseque.
Aproximadamente el cuarenta por ciento de la población mundial - 2.3 billones de personas - vive en áreas con estrés hídrico, y se prevé que esa cifra aumentará a dos tercios completos para 2025. Según la Organización Mundial de la Salud, otros mil millones no tienen acceso a agua limpia y entubada Entonces, a menos que queramos probar suerte con una distopía estilo Mad Max, vamos a necesitar encontrar nuevas fuentes de agua potable, entonces ¿por qué no el océano? Contiene más del 97.2 por ciento de los recursos hídricos del planeta y dado que la desalinización solo suministra alrededor del 1 por ciento del agua potable del mundo, hay mucho espacio para expandir.
"El mar es la fuente ilimitada desde la cual podemos crear agua dulce nueva mediante desalinización", dijo Leon Awerbuch, Director de la Asociación Internacional de Desalinización, a Filtration Separation, "y la desalinización del agua de mar ofrece el potencial de una fuente abundante y constante de agua dulce purificada de la inmensa océanos ".
"La desalinización ha demostrado decisivamente, durante los últimos cuarenta años, su fiabilidad para entregar grandes cantidades de agua dulce del mar", continuó, "por lo que ya no podemos ver el agua dulce como un recurso infinitamente renovable porque, a diferencia del petróleo, el agua dulce ningún sustituto viable ".
Los esfuerzos de desalinización a gran escala comenzaron en la década de 1930, aunque se basaron en el antiguo principio que Aristóteles describió: una cúpula de condensación intercalada entre una caldera de agua salada y un tanque de refrigerante. El vapor de agua se elevaría desde la caldera, se acumularía en el domo y se desviaría para el consumo humano. Todo el proceso fue altamente ineficiente y con gran consumo de energía, aunque eventualmente evolucionó a un proceso conocido como destilación instantánea de etapas múltiples (MSF).
No fue hasta finales de la década de 1950 cuando comenzó a existir la tecnología moderna de ósmosis inversa (RO) basada en membranas. En 1959, los investigadores CE Reid y EJ Breton describieron por primera vez el uso de películas de celulosa poliméricas para la desalinización y construyeron el primer prototipo de OI en funcionamiento. Cuatro años más tarde, un equipo de UCLA ideó la primera membrana asimétrica de acetato de celulosa. Tomaría casi cuatro décadas para que RO supere a MSF. Actualmente, la investigación de vanguardia está explorando el uso de proteínas de canalización de agua llamadas aquaporinas (AQP), que el cuerpo humano usa para transportar agua a través de las membranas celulares, así como nanotubos de carbono (CNT) para su incorporación en aplicaciones de RO.
A partir de 2015, aproximadamente 18,000 plantas de desalinización estaban en operación en todo el mundo, el 44 por ciento de ellas ubicadas en el Medio Oriente y el Norte de África. En total, producen 22,870 millones de galones de agua potable por día.
"No veo que (la demanda de desalinización) disminuya la velocidad", dijo Michelle Chapman, científica física de la Oficina de Reclamación de los Estados Unidos en Denver, Colorado, a la revista Science.
Hoy en día, RO es el medio de desalinización más eficiente y ampliamente accesible a nuestra disposición, capaz de separar las moléculas de sal y los iones cloruro de agua de mar (30,000-50,000 sólidos disueltos totales mg / L) y agua salobre (1,500 - 15,000 TDS mg / L). Si bien todavía es una operación que requiere muchos recursos, se necesita mucha energía para impulsar el agua salada a través de estas membranas a un ritmo suficiente: los sistemas modernos de OI consumen alrededor de un tercio de la energía requerida por las plantas más antiguas de MSF.
Estas dos tecnologías de destilación no son mutuamente excluyentes y se han combinado en sistemas híbridos MSF / RO numerosas veces en las últimas dos décadas. Estos sistemas híbridos funcionan de la misma manera que las turbinas de gas natural de ciclo combinado, con el sistema MSF que genera vapor a baja presión que puede usarse para impulsar un proceso de destilación mecánica de RO. Las plantas híbridas también pueden combinarse con plantas de energía convencionales y fuentes de energía renovables, utilizando el exceso de energía eléctrica generada por esos sistemas para conducir la destilación.
Tomemos la planta desalinizadora de Al Khafji, que pronto estará terminada, en los EAU, por ejemplo. Producirá 60,000 metros cúbicos de agua por día mientras toma energía de una planta de energía solar conectada a la red que abarca más de 119 hectáreas y genera hasta 45,7MW de potencia.
Estos sistemas híbridos no solo reducen la huella de carbono de la planta, sino que hasta un 40 por ciento reducen drásticamente los costos de combustible. "En el caso base de una desalación de 455,000 metros cúbicos por día de MSF y 400 MW de planta de generación eléctrica, el consumo de combustible es de 191 toneladas / hora y el requerimiento de costo anual excederá los US $ 735 millones", escribe Awerbuch en Water and Wastewater International. "En comparación, una planta de desalinización híbrida de 455,000 m3 / día basada en 60 por ciento de energía térmica y 40 por ciento de RO funcionará con un consumo de combustible reducido de solo 115 toneladas / h. Esto equivale a un costo de US $ 443 millones por año". Eso es un ahorro anual de $ 292 millones.
Por supuesto, el costo y el consumo de energía no son los únicos obstáculos que debe superar la desalinización, hay una serie de impactos ambientales que deben abordarse a medida que la tecnología se vuelve más común. Lo primero es, ¿qué hacemos con toda esta salmuera?
La salmuera es las sobras de alta salinidad del proceso de desalinización. Se produce a la misma velocidad que el agua dulce, ya que por cada dos galones de agua de mar que entran, sale un galón de agua fresca y un galón de salmuera. Las plantas de desalinización costera a menudo simplemente vuelcan la salmuera en el océano, sin embargo, eso puede causar estragos en la población de la fauna local. Como la salmuera es más densa que el agua de mar a su alrededor, la salmuera se hundirá rápidamente y se extenderá a lo largo del lecho marino, envolviéndola en una película poco oxigenada que sofoca cualquier vida marina que haya capturado el área.
Más allá de la salmuera, las plantas de desalinización también pueden suponer un riesgo para el ecosistema local. Estas plantas absorben cantidades masivas de agua y, junto con ella, alevines de peces, huevos, plancton y numerosos otros organismos que forman la capa base de la red trófica. Los datos sobre los efectos a largo plazo de los efectos de estas plantas en sus entornos locales siguen siendo escasos.
Una posible solución al problema de la ingesta es succionar el agua del subsuelo. "Las tomas subsuperficiales se están utilizando en un número cada vez mayor de plantas en todo el mundo, ya que las nuevas tecnologías de perforación, como la perforación direccional que ha permitido la fracturación hidráulica, han permitido consumos subsuperficiales en más lugares", Heather Cooley, codirectora de la Pacific Institute Water Program dijo en un comunicado de 2013. "Ahora, incluso cuando el sitio está rodeado de condiciones generalmente desfavorables, es posible encontrar un bolsillo con las correctas".
Desafortunadamente, instalar este tipo de tomas es muy costoso, especialmente en casos como la planta de desalinización propuesta de Poseidon Resources en Huntington Beach en el Condado de Orange, California, donde todo el fondo marino por encima de las tomas tendría que ser dragado y excavado, luego reemplazado por otro tipo de suelo más susceptible a la incursión de agua salada. La compañía también estima que los costos de construcción de las tomas se sumarían a $ 1-1.5 mil millones adicionales a la planta de $ 2 mil millones en sí misma. Además, los costos ambientales al hacerlo podrían ser astronómicos.
Entonces, ¿dónde vamos desde aquí? Desafortunadamente, no parece haber ninguna solución mágica para los dolores de crecimiento de la tecnología de desalinización, no hay una revolucionaria tecnología de membrana a la vuelta de la esquina. En cambio, es probable que el estado del arte continúe avanzando lentamente, logrando una mejora iterativa después de la mejora iterativa, reduciendo los costos de manera constante y mejorando la eficiencia desde que comenzó el desarrollo de la tecnología de RO.
Eso no quiere decir que las plantas de desalinización a escala comercial (y comercialmente viables) sean inalcanzables, solo fíjese en lo que Israel ha logrado hacer. En 2004, el país sacó toda su agua potable del suelo o la recogió de la lluvia. Hoy en día, cinco plantas de desalinización proporcionan dos tercios del agua potable de la nación, casi 582 millones de metros cúbicos de agua al año. La planta de Sobek, la más nueva y más grande del país, produce 627,000 metros cúbicos de agua por día.
Sin embargo, incluso en lugares como Israel y los Emiratos Árabes Unidos, donde los gobiernos han realizado esfuerzos concertados para adoptar la tecnología, todavía hay algunas limitaciones técnicas fundamentales que deben abordarse. Y se dirigirán a ellos, porque, en nuestro planeta que se está calentando rápidamente, ya no tenemos la opción de no hacerlo.
Este artículo apareció originalmente en Engadget.
With a little help from Google Translate for Business