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El liderazgo innovador de España en ósmosis inversa sigue avanzando

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La evolución del diseño de membranas ha conseguido en los últimos años grandes mejoras en el rendimiento de las plantas de tratamiento de agua de mar y agua salobre, y aunque está cerca de llegar a los límites físicos de la tecnología, todavía hay margen de mejora en la eficiencia y la sostenibilidad en el conjunto del sistema. España es pionera en estos avances bajo el liderazgo del excelente centro de investigación y desarrollo ubicado en Tarragona.

España está en primera línea de nuevos avances para mejorar la sostenibilidad y eficiencia de los sistemas de tratamiento de agua. Los avances en tecnología de membranas han propiciado grandes mejoras en todo el sistema en los últimos años, aunque casi todos en el sector reconocen que hay un límite físico a esos avances. En este artículo se analiza la importancia de la innovación española para el uso futuro de membranas en el tratamiento de aguas.

Publicado en iAgua Magazine 36 - Octubre 2021
iAgua Magazine 36

En la desaladora Maspalomas I, en la isla de Gran Canaria, con toma de agua de mar abierta, como ocurre frecuentemente en los sistemas de ósmosis inversa, la incrustación biológica o biofouling provoca problemas de fiabilidad y ocasiona altos costes operativos. La formación de una biopelícula sobre las membranas es un problema muy serio, especialmente en áreas con escasez de agua.

Para solucionar dichos problemas, expertos de Elmasa, empresa con más de 45 años de experiencia en el sector del agua, están colaborando con DuPont Water Solutions (DWS) para probar una novedosa tecnología de pretratamiento llamada DuPont™ B-Free™. Dicha tecnología se ha diseñado específicamente para eliminar los efectos del biofouling en los sistemas de ósmosis inversa, concretamente como pretratamiento de agua salada o salobre anterior a los sistemas de ósmosis inversa, tanto en aplicaciones para agua potable como industrial.

Se trata de una novedosa tecnología con medios filtrantes en recipientes compactos que mitiga eficazmente los efectos del biofouling en los sistemas de ósmosis inversa, con lo que se garantiza la protección del núcleo de la planta desaladora. Puede tener un efecto muy significativo en la estabilidad del proceso de ósmosis inversa a continuación, al reducir la necesidad de sustitución de membranas y cartuchos, así como el tiempo que el sistema está fuera de servicio para su limpieza. La tecnología también tiene la ventaja de ser modular y escalable.

Durante un ensayo de dieciocho meses de duración, DuPont™ B-free™ ha demostrado eliminar por completo el biofouling, permitiendo así el funcionamiento sin problemas de la planta piloto, mientras la planta paralela a escala normal seguía sufriendo los efectos negativos del biofouling. La configuración del sistema en la planta piloto de Elmasa comprendía ultrafiltración, DuPont™ B-Free™ y ósmosis inversa.

DuPont™ B-Free™ pre-treatment keeps your membranes free from biofouling

La solución B-free™, que había sido previamente ensayada en el Centro Tecnológico Global del Agua de DuPont Water Solutions en Tarragona, ha sido ahora validada por Elmasa, en un ensayo a escala industrial, en condiciones de la vida real; con ello se han demostrado las posibilidades que ofrece para mejorar el sistema. Junto con el pretratamiento por ultrafiltración, se espera que con la tecnología B-Free™ no existan problemas en las operaciones de ósmosis inversa y mejore la disponibilidad de la planta. Esto reducirá la frecuencia de mantenimiento y los costes operativos, alargará la vida útil de las membranas y, puesto que no se utilizan productos químicos (solo aire y agua), mejorará la sostenibilidad.

Junto con la ultrafiltración, se espera que con la tecnología B-Free™ no existan problemas en las operaciones de ósmosis inversa

La escasez de agua es un problema creciente en todo el mundo, por lo que se necesitan urgentemente soluciones que sean aplicables y escalables, a medida que progresa el cambio climático. En concreto, el suministro de agua potable en el sudeste de España se ve seriamente afectado por el cambio climático y el aumento de la población. Al igual que en muchas zonas costeras, la desalación de agua de mar se ve como una solución obvia para las necesidades de agua de la región. La planta desaladora de agua de mar Alicante II, explotada por la Mancomunidad de los Canales del Taibilla (MCT), en la costa mediterránea de España, se construyó con el objetivo específico de paliar los efectos de la escasez de agua y la sequía que sufre la zona. La planta, operativa desde 2008, utiliza aproximadamente 6.300 elementos de DuPont FilmTecTM de ósmosis inversa para suministrar agua potable de alta calidad a la región. Las membranas han demostrado tener excelente rendimiento y durabilidad, sin necesidad de ninguna sustitución durante los doce años de funcionamiento de la planta.

Otra reciente innovación puede tener un impacto importante en el sector. En 2020, DuPont Water Solutions anunció que ofrecería al sector general del agua elementos de ósmosis inversa de agua de mar (SWRO) probados en seco. Esta tecnología SWRO de nueva generación permite a los clientes pasar de membranas en solución preservadora a las probadas en seco, lo que alarga el tiempo de permanencia en almacén y proporciona más flexibilidad de almacenamiento. Además, la SWRO seca aumenta la sostenibilidad, la seguridad y la ergonomía de las operaciones. Se espera que los productos secos de SWRO sigan igualando o superando los estándares de rendimiento de las membranas para proporcionar beneficios operativos a largo plazo.

"Nuestra empresa persigue impulsar la innovación en todo lo que hacemos”, dice HP Nanda, vicepresidente global y director general de DuPont Water Solutions. “Con una actividad investigadora bien enfocada y un conocimiento profundo del diseño y fabricación de membranas, los elementos de ósmosis inversa de agua de mar probados en seco transformarán la industria del agua tal como la conocemos y elevarán la desalación al siguiente nivel”.

Las membranas secas de SWRO también tienen la ventaja de ayudar a reducir el consumo energético y a reducir las emisiones de CO2, gracias al menor peso de las membranas y a procesos de ensayo alternativos.

“Si la demanda anual de desalación de una gran instalación se dotara de elementos secos, el ahorro de emisiones sería equivalente a las emisiones de gases de efecto invernadero de diez millones de kilómetros recorridos por un vehículo de pasajeros, o las emisiones de CO2 de quemar un millón de kilos de carbón”, explica Verónica García Molina, líder de marketing global para Aguas Municipales en DuPont Water Solutions. “Nuestros elevados estándares de proceso y nuestra fabricación automatizada consiguen un excepcional rendimiento de la tecnología”.

En 2020 DuPont Water Solutions anunció que ofrecería al sector del agua elementos de ósmosis inversa de agua de mar probados en seco

Los elementos secos de SWRO ofrecen ventajas significativas a los clientes sobre los elementos húmedos, habida cuenta de la necesidad de comprobar el estado y a menudo reemplazar las soluciones de conservación de las membranas húmedas. Puesto que las membranas probadas en seco no necesitan almacenarse con esa solución, admiten períodos más prolongados de almacenamiento, costes menores de mano de obra y permiten una planificación a largo plazo de los almacenes más sencilla. Las membranas SWRO probadas en seco también tienen la ventaja de ser 4 kg más ligeras que las membranas húmedas, lo que las hace más fáciles de manejar, más seguras de instalar y más fáciles y baratas de transportar.

Las membranas secas de SWRO también tienen la ventaja de ayudar a reducir el consumo energético y a reducir las emisiones de CO2

Ninguno de estos avances habría sido posible sin la importante contribución del Centro Tecnológico Global del Agua de Tarragona. Esta instalación es un centro de investigación único que utiliza la colaboración global con los clientes para validar soluciones y tecnologías diseñadas para abordar los desafíos del agua en el mundo. Inaugurado en 2011, cuenta con cuarenta unidades de ensayo, con 150 posiciones de componentes de separación. Con acceso a tres fuentes de agua (salobre, de mar y agua residual municipal e industrial) y proceso de activos a escala industrial real, el centro incluye un laboratorio de evaluación de elementos y el mejor laboratorio analítico de su clase que puede prestar servicio a siete segmentos del mercado diferentes. Desde su entrada en funcionamiento, ha impulsado el lanzamiento de más de dieciséis productos, su investigación ha contribuido a reducir un 15-25% el coste de agua obtenida por ósmosis inversa y un 25% la energía necesaria para la ultrafiltración. El Centro Tecnológico Global del Agua ha trabajado con más de treinta empresas externas, ha enriquecido la investigación y desarrollo de productos con soluciones innovadoras tanto para aplicaciones existentes como para nuevas aplicaciones, y gracias a colaboraciones para fabricación ha contribuido a que el lanzamiento de un nuevo producto sea diez veces más rápido. Es justo reconocer que el centro Tecnológico Global del Agua de Tarragona tiene un importante impacto en las soluciones globales en materia de agua y lo seguirá teniendo.

La tecnología también puede ayudar de otras maneras. DuPont Water Solutions ofrece una serie de aplicaciones y herramientas de cálculo para ayudar a las empresas a gestionar mejor sus sistemas. DuPont WaterApp ofrece acceso gratuito a una amplia gama de herramientas digitales fáciles de usar que puede ayudar a una empresa a optimizar el rendimiento. Por ejemplo, FilmTec™ Eco Elements Calculator puede ayudar a una empresa a transformar una planta de estándar a Eco, mientras que DuPont™ B-Free™ Calculator ofrece asesoramiento sobre el avance en cuanto a sostenibilidad que puede conseguirse utilizando la tecnología B-Free™.

Aunque estamos cerca de alcanzar los límites físicos de la tecnología de membranas, todavía hay amplio margen de exploración cuando hablamos de mejorar la sostenibilidad y la eficiencia del sistema en su conjunto, lo que puede aportar beneficios a los usuarios finales y a las comunidades a las que sirven. España es pionera en estos adelantos, liderada por el mejor centro de investigación y desarrollo del sector, situado en Tarragona.