El cambio climático está creando escasez de agua. Un enfoque prometedor para abordar este problema es la tecnología de desalinización, ya que puede extraer agua de mar. Aunque la desalinización tiene potencial, también conlleva riesgos de impacto ambiental, costo y accesibilidad. La tecnología Zero Liquid Discharge (ZLD) tiene como objetivo aumentar la recuperación de agua de la desalinización extrayendo más agua de la salmuera de desalinización. ZLD puede ayudar a reducir la escasez de agua y los desechos de las plantas de desalinización, pero tiene un costo mayor y, potencialmente, mayores impactos ambientales debido a la desalinización.
En un nuevo análisis realizado por un equipo dirigido por Jennifer Dunn de Northwestern Engineering que utiliza un novedoso modelo de optimización, los investigadores concluyen que incorporar ZLD en plantas desalinizadoras es una forma valiosa de combatir la futura escasez de agua. Sin embargo, el proceso crea importantes compensaciones en lo que respecta al uso de energía, la eliminación de agua salada y los costos para las áreas de bajos ingresos.
En la desalinización, el agua de mar se filtra a través de una membrana que elimina la sal, dejando agua dulce y una salmuera salada. ZLD puede aumentar la recuperación de agua de esta agua salina y reducir su volumen, lo que conducirá a un flujo de residuos de desalinización más controlable. Si bien las instalaciones de desalinización abundan en países donde la escasez de agua es aguda, como Israel, Australia y Arabia Saudita, la energía necesaria para desalinizar el agua presenta una barrera ambiental importante.
Debido a la presión necesaria para empujar el agua a través de la membrana, la alta demanda de energía es una barrera sustancial para la desalinización y la ZLD. Esta demanda presenta un círculo vicioso: a menudo se necesita agua para producir energía, y producir agua a partir de desalinización ahora requiere una cantidad significativa de energía.
“El gran desafío es que se necesita mucha energía para purificar el agua y aumentar la producción de agua sin descarga líquida”, dijo Dunn. “Esa energía tiene un alto costo ambiental, especialmente si los combustibles fósiles son la principal fuente de energía. Se está investigando la energía renovable como una fuente de energía más limpia, pero estas opciones aún son limitadas, dependiendo de la ubicación y la infraestructura disponible”.
Dunn es profesor de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick. Informó sobre sus hallazgos en el artículo “Análisis de las implicaciones de energía, agua, tierra y costos de las tecnologías de desalinización de descarga de líquidos cero y mínima”, publicado el 18 de noviembre en la revista. agua de la naturaleza. Dunn dirige el Centro de Sostenibilidad y Resiliencia de Ingeniería y es director asociado del Instituto de Ciencia e Ingeniería Northwestern-Argonne.
En el artículo, Dunn y sus colegas evaluaron métodos para hacer que ZLD sea más eficiente. Lo hicieron utilizando un nuevo modelo de optimización que ayuda a diseñar trenes de tratamiento de desalinización (múltiples tecnologías que funcionan juntas), con siete opciones diferentes para el tren de tratamiento. Esto requirió una investigación exhaustiva sobre cada tecnología que comprende un tren de proceso general (una serie de pasos que dan como resultado una descarga de líquido cero). El modelo, WaterTap, está financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. y dirigido por la Alianza Nacional para la Innovación del Agua.
“ZLD y los procesos mínimos de descarga de líquido proporcionan más agua, lo que puede ser importante en áreas con escasez de agua, pero aumentan la energía y los costos”, dijo Dunn. “En cada planta, es necesario tomar decisiones basadas en la ubicación específica y los recursos disponibles. Se trata de compensaciones”.
La eliminación de salmuera también plantea un problema medioambiental. Las plantas desaladoras costeras a menudo bombean la salmuera de regreso al océano. Sin embargo, aún no se conocen los efectos a largo plazo de esa práctica. Una preocupación es que la salmuera tiene una salinidad mayor que el agua de mar, lo que hace probable que perturbe la vida marina en áreas sensibles.
Don enfatizó que monitorear la eliminación de salmuera será esencial a medida que la salinización se generalice.
“No hay suficiente información sobre los efectos de las salmueras de alta salinidad en los ecosistemas marinos”, dijo Dunn. “En algunas áreas, el daño puede ser mínimo, pero en otras puede ser perjudicial. Estamos trabajando para llenar ese vacío”.
La desalinización es cara y presenta problemas para las zonas de bajos ingresos donde el acceso al agua es el mayor problema. Las plantas desalinizadoras son caras de construir, operar y mantener y requieren grandes cantidades de energía. Algunos países otorgan subsidios para el agua potable; Desafortunadamente, pueden ser insuficientes.
“La desalinización no puede ser la única solución”, afirmó Dunn. “En algunas zonas es esencial, pero tiene que ser parte de una estrategia más amplia de gestión del agua”.
Don señaló que varios países están adoptando un enfoque “multifacético” para abordar la escasez de agua combinando la desalinización con métodos como el reciclaje de agua, la recolección de agua de lluvia y sistemas de conservación. Una combinación de estrategias tiene beneficios claros: prepara mejor a las comunidades para recursos inesperados y una mayor demanda.
“La desalinización es crítica en ciertas áreas, pero no puede ser la única respuesta a la escasez de agua”, afirmó Dunn. “Para lograr un progreso real, debemos considerar esto como una estrategia de gestión del agua más amplia y sostenible que se adapte a las necesidades y limitaciones únicas de cada área”.