La desalinización:
una opción a tener en cuenta


Juan Francisco Zúñiga Santana
Máster en Ciencias. Investigador Agregado
de CUBAENERGIA.
Tel.: (537) 2062064.
e-mail: jfz@cubaenergia.cu

La desalación del agua de mar se proyecta
como una alternativa para la obtención de agua potable.

 

La desalinización, también conocida como desalación, es el proceso por el cual el agua
de mar, que contiene 35 000 ppm (partes por millón) del total de sólidos disueltos (T.S.D.), y las aguas salobres, que contienen de 5 000 a 10 000 ppm del T.S.D., se convierten en agua apta para el consumo del hombre, uso doméstico y utilización industrial.

Sería conveniente definir qué se entiende por agua dulce y por agua potable. Los estándares para el agua dulce pueden variar en cada país; sin embargo, el estándar empleado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) la define como una solución acuosa que contiene menos de 500 ppm del T.S.D. La definición de agua potable sería básicamente la misma, agregándole las siguientes cualidades: inodora, incolora, insípida
y finalmente libre de bacterias contaminantes.

El grado de salinidad puede variar en los diferentes océanos, pero las proporciones relativas de los principales constituyentes son las mismas. En la tabla 1 se muestra
la composición química del agua de mar, y en la tabla 2, la diferencia de salinidad en los distintos mares y océanos.

Tabla 1. Composición química promedio del agua de mar
Sal
Cantidad de sales en 1 litro de agua
 
Gramos (g)
Total de sales (%)
Cloruro de sodio
27,213
77,758
Cloruro de magnesio
3,807
10,878
Sulfato de magnesio
1,658
4,737
Sulfato de calcio
1,26
3,6
Sulfato de potasio
0,863
2,465
Carbonato de calcio
y trazas de otras sales
0,126
0,345
Bromuro de litio
0,076
0,217
Total
35,003
100,00

Tabla 2. Contenido de sales en los diferentes océanos y mares
Mar (océano)
Contenido de sales (%)
Océano Atlántico
3,6
Océano Pacífico
3,36
Océano Índico
3,38
Mar Mediterráneo
3,94
Mar Adriático
3,0
Mar de Japón
3,4
Mar del Norte
3,28
Mar Rojo
4,3
Mar Blanco
3,3
Mar de Mármara
2,5
Mar Negro
1,7
Mar Caspio
1,3
Mar Báltico
0,75

Cuando se desaliniza el agua con el fin de utilizarla para beber, la sal contenida en el agua resultante del proceso no debe exceder de 500 ppm; cuando el abastecimiento de agua
de esta calidad es insuficiente, la desalinización constituye una alternativa del transporte de agua potable desde grandes distancias mediante conducciones o vehículos cisterna.

Historia de la desalinización
Quizá la más antigua referencia que existe sobre la desalación del agua de mar
es el relato que aparece en la Biblia (Éxodo, capítulo 15, versículo 22-25): «Al mando
de Moisés, los hijos de Israel partieron del mar Rojo. Avanzaron hacia el desierto del Sur
y marcharon por él tres días sin hallar agua. Llegaron a Mara, pero no podían beber
el agua por ser amarga [por eso se dio a este lugar el nombre de Mara]. El pueblo murmuraba contra Moisés, diciendo: ¿Qué vamos a beber? Moisés clamó a Yavé,
que le indicó un madero que él echó en el agua, y esta se volvió dulce».

Referencias más concretas se encuentran ya en Tales de Mileto (624-547 a.C.)
y Demócrito (460?-370? a.C.), quienes sugirieron que el agua dulce se obtenía por filtración del agua de mar a través de la tierra. Aristóteles (384-322 a.C.) abordó en
sus obras diversos aspectos del problema del agua; discutió acerca de la naturaleza
y propiedades del agua de mar y la posibilidad de su desalación. Plinio (23-79 d.C.),
en su gran enciclopedia sobre historia natural describe varios métodos para desalar agua.

Alejandro de Afrodisias (193-217 d.C.), al comentar la Meteorológica de Aristóteles, describe por primera vez el procedimiento de destilación como método de obtención
de agua dulce a partir de agua de mar.

En la Edad Media varios autores trataron el problema de la desalación del agua de mar, entre los que se puede citar a John Gaddesden (1280-1361), que en su obra Rosa medicine describe cuatro métodos para la desalación del agua de mar.


Principios de la electrodiálisis. (a) Conjunto de celdas
separadas por membranas selectivas a los cationes C
o a los aniones A, antes de pasar la corriente eléctrica.
(b) Después de pasarla corriente.

En la Edad Moderna se multiplican las observaciones científicas debido a los descubrimientos geográficos, la expansión del comercio y los largos viajes a través
de los mares. Ello implica un nuevo avance en el problema de la desalación del agua, especialmente en lo que se refiere al abastecimiento de las tripulaciones de los buques.

Andrés Laguna (1499-1560), médico personal del rey de España, Carlos I, en sus comentarios escritos sobre la materia médica, de Dioscórides, cita diferentes métodos
de desalación. Giovan Battista Della (1535-1615) publicó en 1589 la segunda edición
de su Magiae naturalis en veinte tomos y en el último describe los métodos de obtención de agua dulce a partir de agua salina conocidos en la época. Este autor tiene el mérito
de haber hecho un estudio crítico de dichos métodos y comprobar experimentalmente algunos.


Balance del agua en el hombre.

A comienzos del siglo XIX ya eran conocidos los principios de los métodos de desalación que podemos llamar naturales, concretamente la evaporación solar, la destilación
y la congelación. El uso industrial de estos principios tuvo en cambio un lento desarrollo, excepto en las instalaciones de destilación para barcos, cuyo crecimiento fue relativamente rápido. La destilación tuvo un primer impulso de desarrollo en el año 1884, cuando James Weir creó, con destino a barcos, una planta de evaporación que utilizaba
la energía residual del vapor de salida de la caldera. Desde 1884 hasta 1956 el tipo de destilación de tubos sumergidos sirvió de base a la mayoría de las instalaciones marinas de esta naturaleza, y en la época final a instalaciones terrestres.



Invernadero destilador.

Las primeras instalaciones de este tipo, de las que se tiene noticias, son una en Egipto, instalada en 1912, cuya producción era de 75 m3/día; otra en Stears, Kentucky (Estados Unidos), montada en 1917 con una producción de 150 m3/día, y otras en las islas de Aruba y Curazao, de 6 500 m3/día, instaladas en el período 1956-1958. Fue precisamente el aumento de capacidad de estas plantas terrestres lo que llevó al abandono del principio de tubos sumergidos, ya que el sistema era difícilmente adaptable a capacidades mayores.

El desarrollo de la evaporación súbita se inicia con el fin de las instalaciones de tubos sumergidos, a las que prácticamente viene a sustituir. El punto de comienzo de la era industrial de la evaporación súbita se puede enmarcar en 1956, en que la compañía Westinghouse comenzó la instalación en Kuwait de una planta de 2 273 m3/día.

Aunque se ha clasificado el procedimiento de congelación como uno de los de base natural, pues entre los esquimales es la forma habitual de obtención de agua, la realidad es que no se desarrolló sino mediante estudios de laboratorio independientes de dichas condiciones naturales. El desarrollo industrial de este método tiene su iniciación en los últimos años de la década de los cincuenta.

Los sistemas de compresión de vapor y de tubos verticales largos pueden considerarse variaciones de los métodos básicos de destilación. El nacimiento de su desarrollo coincide también con la década de los años cincuenta.

El empleo de los sistemas de membranas se inicia a partir de los estudios en laboratorios sobre la naturaleza y comportamiento de aquellas, con los trabajos realizados sobre membranas fabricadas con resinas por Juda y Kressman en 1949, aunque las propiedades de semipermeabilidad y selectividad eran conocidas desde principios del siglo XIX.

Las primeras instalaciones de tipo industrial se reportan a partir de 1950. Los sistemas de intercambio de iones eran conocidos desde el siglo xix, aplicados en multitud de industrias químicas y para desmineralizar aguas que no tuvieran más de 1,5 g/L de sales disueltas; sin embargo, su desarrollo comienza en la década de 1950.

La desalación ha contado con una larga prehistoria de ideas y mitos, y una historia inferior a un siglo de realizaciones prácticas.

¿Por qué la desalinización?

Se estima que la cantidad de agua en la Tierra es aproximadamente de 1 386 x 1015 m3; de ella, 1 349 x 1015 m3 (97,5 %) se encuentran
en los océanos, y el resto, o sea, 37 x 1015 m3
(2,5 %), es agua dulce; se observa una muy
baja proporción del agua dulce con respecto
a la de mar, lo que da una idea de la poca cantidad que se halla disponible para ser empleada por el hombre en forma directa.

Algunas regiones del mundo tienen acceso reducido al agua potable y en otras regiones
su uso está limitado por la contaminación. Inclusive, muchas áreas húmedas sufren
la escasez del agua debido a los deficientes sistemas y prioridades de distribución.
El resultado de todo esto es que el agua escasea y los servicios de suministro
y saneamiento son insuficientes.

En el informe mundial sobre el desarrollo de
los recursos hídricos de las Naciones Unidas, «Agua para todos, agua para la vida del planeta», se plantea que muchos países
y territorios se encuentran ya en una situación crítica en lo que respecta a la cantidad
de recursos renovables de agua disponibles
por habitante.
 

Distribución del agua en la Tierra.

Los países y territorios del mundo más pobres en agua son: Kuwait (10 m3 anuales
por habitante), la faja de Gaza (52 m
3), los Emiratos Árabes Unidos (58 m3), las islas Bahamas (66 m3), Qatar (94 m3), las islas Maldivas (103 m3), la Jamahiriya Árabe Libia (113 m3), Arabia Saudita (118 m3), Malta (129 m3), y Singapur (149 m3).

Los territorios y países que más agua poseen son: la Guyana francesa (812 121 m
3 anuales por habitante), Islandia (609 319 m3), Guyana (316 689 m3), Suriname
(292 566 m
3), Congo (275 679 m3), Papua Nueva Guinea (166 563 m3), Gabón
(133 333 m
3), las Islas Salomón (100 000 m3) y Canadá (94 353 m3).

Las enormes reservas de agua de mar y aguas salubres de distintas procedencias,
al mismo tiempo que las dificultades planteadas en muchos países ante la escasez
de agua dulce, han obligado a tomar en consideración las posibilidades de su tratamiento económico, y actualmente existe un creciente interés en la realización de programas
de investigación-desarrollo relativos a los distintos métodos de desalinización.
Los métodos empleados hasta la actualidad, son los siguientes:

a) Procesos de evaporación: evaporación multiflash (MSF), evaporación multiefecto (MED), evaporación y recompresión de vapor; evaporación solar.
b) Procesos de cristalización: congelación, formación de hidratos.
c) Procesos que emplean membranas selectivas: ósmosis inversa, electrodiálisis.
d) Procesos varios: cambio de ion, extracción con disolventes, absorción.

Los procesos de desalinización más importantes en cuanto a la extensión de su utilización, son los de evaporación y la ósmosis inversa.

La desalinización en Cuba
La desalinización del agua de mar en el país se realiza utilizando el método de ósmosis inversa; existen seis plantas desalinizadoras que emplean dicho método, cuatro de ellas tienen un caudal mayor o igual a 180 m3/día y dos son de caudal pequeño (tabla 3).

Tabla 3. Plantas desalinizadoras instaladas en Cuba.
Nombre de la planta Provincia Operada por
Objetivo
CayoLargo.
Francesa
ACUASET
Cayo Largo
INRH
Abasto-turismo
Cayo Largo.
Italiana
PROTECNO
Cayo Largo
INRH
Abasto-turismo
Planta de Jibacoa
La Habana
Turismo
Abasto-turismo
Planta de Covarrubia
Las Tunas
Turismo
Abasto-turismo
Planta de Periquillo
Villa Clara
Turismo
Abasto-turismo
Planta de Guamo Embarcadero
Granma
INRH
Abasto-población

En Cuba la desalinización de agua de mar es una opción que se debe tener en cuenta para solucionar la escasez de agua potable no sólo en la región oriental del país, sino también en los cayos debido al creciente desarrollo del turismo.