Incluso en California, donde la sequía es un mal común, San Diego
destaca. Tiene menos precipitaciones que las resecas Los Ángeles y
Fresno. La región cuenta con menos agua subterránea que muchas otras
partes de este estado estadounidense. Y más del 80% del agua para
hogares y empresas se importa de fuentes que soportan una presión cada
vez mayor.
El río Colorado está tan explotado que rara vez alcanza
el mar; este año la administración tuvo que racionar el agua con origen
en el delta del río Sacramento, más de 650 kilómetros al norte,
impidiendo el acceso a algunos agricultores del Valle Central de
California a su fuente principal de riego. El condado de San Diego,
caluroso, seco y cada vez más poblado, permite ver lo que le espera a
gran parte del mundo. Y el futuro de muchos de esos sitios también se
puede observar en la decisión del gobierno local: construir la mayor
planta desalinizadora de agua de mar del hemisferio occidental, con un
coste de 1.000 millones de dólares (unos 800 millones de euros).
Este
inmenso proyecto, situado cerca de Carlsbad, es un hervidero de
actividad donde se mueven casi 500 trabajadores ataviados con cascos
amarillos. Cuando esté terminado el año que viene, extraerá más de 380
millones de litros de agua del Pacífico cada día y producirá 205
millones de litros de agua dulce. Aunque estas cifras representan apenas
un 10% de las necesidades de agua del condado, lo importante es que
será una fuente fiable y a prueba de sequías, un seguro ante la
posibilidad de que las cosas empeoren aún más.
El condado está
apostando por una combinación de ingeniería moderna y tecnología de
desalinización que lleva décadas funcionando. Se está construyendo una
trinchera recorrida por tuberías hasta una laguna cercana; 18 tanques de
cemento del tamaño de una casa esperan para recibir cargas de arena y
carbón para tratar el agua salada antes de que esté preparada para la
desalinización; bombas de presión conducirán el agua hasta una tubería
de acero inoxidable de un metro de diámetro. Esta última pieza
reluciente conducirá el agua a alta presión hasta 2.000 tubos de fibra
de vidrio, donde se pasará a través membranas hechas con un polímero
semipermeable. Lo que atraviese estas membranas será agua dulce, dejando
el salitre atrás.
Este proceso se denomina ósmosis inversa (OI) y
es el pilar principal de las potabilizadoras a gran escala en todo el
mundo. Al pasar el agua a presión a través de la membrana, el polímero
permite que las moléculas de agua pasen, pero bloquea las sales y otras
impurezas inorgánicas. La producción global de agua desalinizada se ha
triplicado desde el año 2000, hay 16.000 desalinizadoras en
funcionamiento en todo el mundo. Y se espera que aumente el ritmo de
construcción a la vez que mejora la tecnología. Carlsbad, por ejemplo,
tiene membranas comerciales de última generación y sistemas de
recuperación de la presión avanzados, pero estas instalaciones siguen
siendo caras de construir y operar.
De hecho, la desalinización de
agua de mar es una de las fuentes de agua potable más caras. En función
de las condiciones de cada planta, el agua se vende de 1.000 a 2.500
dólares por 1.200 metros cúbicos (de 800 a 2.000 euros), que es la
cantidad que usan dos hogares de cinco personas en Estados Unidos por
año. El producto de Carlsbad se venderá a unos 2.000 dólares (unos 1.600
euros), que es un 80% más de lo que paga el condado por agua tratada de
fuera de la zona. Una de las razones por las que tiene este precio es
la gran cantidad de energía necesaria para empujar el agua a través de
las membranas. Y Carlsbad, igual que la mayoría de las desalinizadoras,
se está construyendo con bombas, capacidad de tratamiento y tubos de
membrana de más para poder garantizar los picos de demanda. “Dado que es
un valor clave para la región, hay una cantidad tremenda de redundancia
para tener una alta fiabilidad”, afirma el vicepresidente de Poseidon
Water, Jonathan Loveland, cuya empresa posee la planta. “Si falla alguna
pieza, otra podrá cubrirla”.
Ya hay unos 700 millones de personas
en el mundo que sufren de escasez de agua y se espera que esa cifra
alcance los 1.800 millones en apenas 10 años. Hay países, como Israel,
que ya tienen una fuerte dependencia de la desalinización; y habrá más
que le sigan. En muchos lugares, ya están “llegando al límite de las
fuentes de agua renovables”, pero seiguen creciendo, afirma el ingeniero
mecánico y director del Centro de Agua y Energía Limpias del Instituto
de Tecnología de Massachusetts (EEUU), John Lienhard. “A eso se añade el
calentamiento global, que produce condiciones de más calor y sequía en
muchas zonas y que potencialmente reducirá la cantidad de agua renovable
disponible”. Aunque la conservación y el reciclaje pueden ayudar, no
puedes reciclar lo que no tienes. “Según crezcan las ciudades de las
costas”, afirma, “aumentará rápidamente el valor de la desalinización, y
es probable que asistamos a una adopción generalizada de la
tecnología”.
A pesar de este negro panorama, hay buenas noticias.
En breve, la desalinización estará madura para introducir mejoras
tecnológicas. Una combinación de optimización y automatización mediante
sensores, junto con nuevos tipos de membranas podrían permitir la
construcción de desalinizadoras la mitad de grandes y que usen muchísima
menos energía. Entre otros beneficios posibles, se podrían usar
pequeñas unidades desalinizadoras móviles en regiones agrícolas a
cientos de kilómetros del océano, donde la hay una gran demanda de agua
que no para de crecer.
Gráfico:
La sequía en California ha sido un factor importante a la hora de
reconsiderar la necesidad de usar agua de mar desalinizada. Aunque es
frecuente que haya pocas precipitaciones en el estado, un cálculo
reciente sugiere que la sequía de 2012-2014 ha sido la peor en los
últimos 1.200 años. Investigaciones de la Universidad de Minnesota
(EEUU) y la Institución Oceanográfica Woods Hole examinaron los anillos
de robles azules centenarios para calcular a gravedad histórica de la
sequía actual.
Agua inteligente
Cada
dos semanas el ingeniero químico que dirige el Centro de Investigación
en Tecnología del Agua de la Universidad de California en Los Ángeles
(UCLA, en EEUU), Yoram Cohen, se dirige al valle de San Joaquín, asolado
por la sequía. Esta zona forma parte de la enorme sección agrícola
central del Estado de California, que cultiva gran parte de la comida
del país y que ha sufrido muchísimo con los efectos de la sequía. El
2014 ha sido el tercer año consecutivo de sequía y en el que la demanda
de agua ha alcanzado máximos históricos. Me uní a Cohen en una de sus
salidas: un viaje en coche desde sus laboratorios en UCLA hasta el
pequeño pueblo de Firebaugh, en el valle, una de las regiones más
afectadas del estado. A lo largo de la, la autovía que conecta las
ciudades de la costa sur de California con su valle central, vimos
inmensos edificios de ingeniería de agua construidos en la década de
1950, entre ellos cuatro enormes viaductos que atraviesan las montañas
Tehachapi y el Acueducto de California, forrado de cemento, que
serpentea por el suelo de valle. Este sistema de agua del estado,
dedicado aproximadamente en un 80% a la agricultura y en un 20% a las
ciudades, sigue transportando agua que se bombea desde el delta del río
Sacramento a través del Acueducto de California, que mide 710
kilómetros. Esta infraestructura permitió al sur de California
convertirse en lo que es hoy.
Pero es un sistema que soporta una
tremenda presión. La persistente falta de lluvias en California
significa que el 80% del estado se encuentra ahora en situación de
sequía “extrema” o “excepcional”, lo que obliga a restricciones de agua
en zonas urbanas y cortes de agua para algunos agricultores. Los
resultados son evidentes; campos agrícolas secos recién abandonados;
señales de carretera que avisan de “sequía extrema”; carteles que claman
“Agua = Empleo”. Según un estudio reciente hecho por la Universidad de
California en Davis, sólo en 2014 la sequía supuso unas pérdidas de
1.500 millones de dólares para el sector agrícola (unos 1.200 millones
de euros).
Foto: La
planta desalinizadora de Carlsbad, California, que aún se está
construyendo, será la instalación más grande de este tipo en Estados
Unidos. Aquí vemos bombas de turbina de acero inoxidable que se usarán
para bombear el agua limpia, protegidas por una envoltura de Mylar y
listas para instalarse.
Cohen, que nació en Israel, explica
que a pesar de estas presiones, la desalinización no ha cambiado en lo
esencial desde la década de 1980. El tiempo que se tarda en planificar
grandes proyectos (en planificar Carlsbad se tardaron 14 años) hace que
los inversores no puedan esperar demasiados rendimientos de las nuevas
tecnologías, y por otra parte las subvenciones federales se están
dedicando a otras prioridades. Además se ha podido reciclar o conservar
agua así que la desalinización, que es más cara, ha sido menos
necesaria. Lo bueno de esto, sostiene Cohen, es que ahora la
desalinización está en una posición de poder transformarse gracias a los
mismos procesos de sensores, automatización y control mediante
algoritmos que están reconfigurando otras industrias. Muy ponto pude ver
a qué se refería.
El Sol de finales de octubre se ponía y largas
sombras se extendían por el suelo seco y agrietado, destacando cada
pliegue. Salimos de la I-5, condujimos 15 kilómetros y giramos a la
derecha por una pista de tierra entre árboles de pistacho. Estaba
anocheciendo y los haces de los faros desaparecían en la plana nada del
desierto. Pero al abrir la ventanilla, capté el olor de algo que se
parecía remotamente al aire salado de la costa. Los faros dejaron a la
vista al culpable: una tubería que vomitaba un brebaje de aguas
residuales agrícolas reutilizadas innumerables veces. Ese agua había
empezado su viaje en el delta del Sacramento como agua dulce, pero se
había ido concentrando cada vez más por evaporación en el sistema de
acueductos y aún más tras usarse para los cultivos, cogiendo minerales
del suelo y reutilizándose para los cultivos. Ahora era casi tan salina
como el agua de mar, aparte de estar contaminada por toda una serie de
minerales y fertilizantes.
Cohen me llevó a un tráiler cercano
habitado por dos estudiantes de universidad y una vasta colección de
tanques, tuberías, válvulas, tubos y ordenadores. Era un sistema
totalmente automatizado, capaz de usar cualquier líquido salino o
contaminado producido por los agricultores de Firebaugh para generar
115.000 litros de agua potable diarios. Una pantalla de ordenador
mostraba una imagen en blanco y negro que parecía un paisaje lunar. Era
una toma de un trozo de la membrana de poliamida fundamental para el
proceso. Esta imagen revelaba unos cuantos trozos blancos; el principio
de un depósito de minerales, la maldición de las membranas. El software
de análisis de imágenes puede detectar cuándo sucede esto y un algoritmo
puede indicar a una válvula que se abra y dispense solución antical al
sistema, adelantándose al problema. Otros sensores y sistemas de control
pueden hacer modificaciones para impedir otros problemas graves,
cambiando la presión o la dosis de aditivos químicos que se usan en el
tratamiento del agua previo a la desalinización.
Cohen cogió un
tubo de plástico y giró el pequeño tapón. Salió agua limpia; extendió la
mano para coger un poco, se la llevó a la boca, bebió una parte y se
lavó la cara con el resto. “Si somos capaces de crear un coche que no
necesita conductor, ¿por qué no podemos tener una planta de OI sin
operadores?” se preguntó.
Gráfico:
La energía necesaria para que las plantas existentes produzcan agua
potable partiendo de distintas fuentes (kilovatios hora por metro
cúbico).
El ahorro podría ser significativo: los sistemas
automatizados como este probablemente podrían ahorrar entre un tercio y
la mitad de los costes de las desalinizadoras convencionales, según
Cohen. Pero más que eso, se podría llevar hasta los agricultores una
unidad del tamaño de un tráiler de camión capaz de adaptarse a distintos
lugares y condiciones sobre la marcha, para ayudarles a conseguir agua
dulce independientemente de lo que tengan para empezar.
Membranas mágicas
Aunque
los sistemas sean cada vez más inteligentes, la ósmosis inversa sigue
necesitando muchísima energía. Carlsbad consumirá más de 35 megavatios
de electricidad (que es la electricidad para 30.000 hogares), con una
factura eléctrica anual de 30 millones de dólares (unos 24 millones de
euros). Unas dos terceras partes de esa electricidad se dedicarán a
conseguir la presión de agua necesaria para que la tecnología funcione.
(El otro tercio irá principalmente a bombear el agua 15 kilómetros
cuesta arriba hasta una reserva, así como al pretratamiento y el bombeo
de succión). Los dueños de Carlsbad calculan que la planta consumirá 2,8
kilovatios hora por metro cúbico sólo para la desalinización. Algunos
sistemas de ósmosis inversa pequeños, usando procesos configurados de
otra forma (haciendo el agua correr en tandas en vez de bombearla
continuamente) tienen un consumo energético en torno a los 1,5-1,7
kilovatios hora, afirma Lienhard. Pero esta tecnología no se ha probado
aún a gran escala.
¿Cuál es el problema? Hace falta mucho trabajo
para empujar el agua a través de las membranas, una presión que se
traduce en un gran consumo energético. Estas membranas de poliamida
relativamente gruesas están lejos de ser la solución ideal, pero son lo
mejor que tenemos por el momento. Hay varios grupos dedicados a
conseguir materiales más eficientes. En el MIT, el equipo del ingeniero
mecánico Rohit Karnik está construyendo membranas con un espesor de un
único átomo para ayudar a las moléculas de agua a pasar más fácilmente.
Los investigadores bombardean grafeno con haces de iones y lo bañan en
químicos para grabar poros de menos de un nanómetro de diámetro.
En
teoría, una membrana esencialmente bidimensional como esta proporciona
la menor resistencia posible. Los modelos informáticos del grupo de
Ciencia e Ingeniería de los Materiales del MIT han demostrado que las
membranas de grafeno podrían reducir el consumo energético en la ósmosis
inversa de un 15% a un 46%. Y lo que es aún mejor, la alta
permeabilidad podría significar que haría falta mucha menos superficie
para hacer el trabajo, así que toda la planta podría tener la mitad de
tamaño.
Por el momento Karnik ha fabricado una membrana de grafeno
de un centímetro cuadrado, le ha hecho agujeros y ha demostrado que
puede retener determinados iones de forma selectiva. Pero aún no ha
demostrado que pueda desalinizar el agua de mar, ni siquiera en
laboratorio. Y una vez que él u otro grupo consigan eso, el reto será
fabricar kilómetros de materiales de membrana con características
consistentes. Karnik se muestra optimista respecto a que lo conseguirá,
pero afirma que las membranas de grafeno aún tardarán años en estar
listas.
Los materiales de las membranas existentes podrían mejorar
gracias a otros métodos de nanoingeniería. En una pequeña sección del
tráiler de Firebaugh, Cohen está haciendo un experimento con una
membrana inventada por su grupo. Se parte de una capa base de poliamida.
Pero después añaden una capa de cepillos parecidos a tentáculos hechos
con polímeros hidrofílicos, es decir, que atraen al agua. Las primeras
investigaciones sugieren que estas membranas híbridas se ensucian mucho
menos porque los cepillos, que él compara con algas moviéndose bajo el
mar agarradas a una piedra, impiden que se depositen los minerales. Esto
podría significar más horas de uso de cada membrana, menos repuestos y
una producción más rápida. Pero Cohen insiste, mientras toma otro trago
de su agua, en que hay que ser realistas. “La gente está convencida de
que de alguna forma habrá una membrana mágica capaz de reducir el coste
de la desalinización a prácticamente cero y creo que eso es un poco
engañoso”, afirma.
Por el momento, en las ciudades costeras de
California el agua de mar sigue siendo el último recurso después de la
conservación, el reciclado e incluso el tratamiento y reutilización del
agua del alcantarillado. Aunque muchas ciudades están sopesando la
posibilidad de usar desalinización, la que tiene más probabilidades de
seguir el ejemplo de San Diego es Santa Bárbara. Y es porque ya
construyó una planta de OI en la década de 1990 después de una sequía de
cinco años para cerrarla a continuación cuando un par de años de buenas
lluvias de invierno volvieron a llenar las reservas. Hace poco la
ciudad empezó a moverse para empezar financiar una cara rehabilitación
de las instalaciones para que se puedan reactivar si hace falta. Otros
municipios han decidido que es demasiado costoso o problemático en
términos medioambientales (inevitablemente las instalaciones matan
huevos de pescado y otra vida marina, a menos que las tuberías de
entrada se entierren bajo la arena a un alto precio).
Pero estas
decisiones pueden cambiar muy pronto. El agua recogida en reservas o
bombeada desde deltas lejanos es cada vez más cara además de que estas
alternativas tienen sus propios costes medioambientales. Según se van
secando las fuentes y la competencia por el agua crece entre empresas,
agricultores y ciudades, inevitablemente recurriremos al agua de mar y
otras fuentes salinas. Quizá no sea una gran solución, pero al final lo
que pasa es que cada vez tenemos menos opciones en un mundo sediento.
Fuente: Technology Review
fuente/ La Flecha
