Iniciativa pionera para la producción integrada y sostenible de agua, energía y recursos en la desalinización de agua

Como resultado del cambio climático, el crecimiento de la población, los nuevos patrones de consumo y el desarrollo industrial, se espera que la escasez de agua aumente en los próximos años. De hecho, la escasez de agua dulce se ha convertido en una preocupación de alto nivel en muchos países del mundo. Una posible solución para superar el estrés hídrico se centra en disponer de fuentes de agua alternativas y cada vez más sostenibles, como la desalinización de agua de mar, por su capacidad de garantizar la producción continua de grandes volúmenes de agua de alta calidad. A pesar de que los desarrollos recientes han permitido reducir el consumo energético de los procesos de desalinización, éstos todavía se caracterizan por ser energéticamente intensivos.

Este escenario hace que, actualmente, los esfuerzos de I+D+i en desalinización se centren en la reducción del consumo energético específico y del uso de productos químicos. En este sentido, el proyecto LIFE INDESAL, coordinado por el negocio de Agua de ACCIONA, va un paso más allá. No solo persigue reducir el consumo energético específico y de reactivos químicos, sino que además plantea la generación de energía renovable y productos básicos a partir de las corrientes de salmuera. De este modo, se consigue alinear el proceso de desalinización con el concepto de Economía Circular, considerando el agua de mar como una fuente de recursos y contribuyendo al cumplimiento del Objetivo de Desarrollo Sostenible 6: garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible, en línea con el compromiso de ACCIONA por la sostenibilidad.

Objetivos del proyecto

El objetivo principal de LIFE INDESAL es desarrollar y demostrar una innovadora solución integrada y circular de desalinización de agua de mar que produzca simultáneamente agua desalinizada para múltiples usos, energía renovable y recursos.

Así, los objetivos técnicos específicos alcanzar en el marco del proyecto son los siguientes:

• Disminuir el consumo energético específico de ósmosis inversa de la desalinización en un 0,2 kWh/m3 en comparación con la desalinización convencional por ósmosis inversa.
• Producir energía renovable mediante el aprovechamiento de la energía contenida en las corrientes de salmuera, reduciendo así la demanda energética externa hasta en un 0,1 kWh/m3.
• Reducir hasta un 7% las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la mayor eficiencia energética asociada al proceso de ósmosis inversa, y hasta un 3,5% gracias a la producción de energía renovable.
• Convertir la salmuera de desalinización en soluciones ácidas y alcalinas con una concentración suficiente para satisfacer las necesidades del proceso de desalinización.
• Mejorar la estrategia de limpieza de la ósmosis inversa, disminuyendo en un 20% el consumo de agentes de limpieza
• Demostrar los beneficios de la solución LIFE INDESAL frente al proceso de desalinización convencional por ósmosis inversa e impulsar su replicabilidad y transferibilidad a otros sectores.

Las actuaciones del proyecto comprenderán asimismo un análisis del ciclo de vida y coste a escala real (LCA y LCC, por sus siglas en inglés) en base a los resultados obtenidos en el pilotaje, y su comparativa con un proceso de desalinización convencional por ósmosis inversa, permitiendo así cuantificar ambiental y económicamente ambos escenarios.

El proyecto LIFE INDESAL propone una innovadora configuración que integra tres tecnologías: un sistema de ósmosis inversa de alta eficiencia energética (LMS RO), electrodiálisis inversa (RED) y electrodiálisis con membranas bipolares (EDBM).

La solución LIFE INDESAL

El proyecto LIFE INDESAL propone una innovadora configuración que integra tres tecnologías:

• Un sistema de ósmosis inversa de alta eficiencia energética basado en configuración multietapa de baja presión (Low pressure multistage reverse osmosis, LMS RO).
• Electrodiálisis inversa (Reverse electrodialysis, RED) para tratar las salmueras generadas y obtener energía del gradiente salino (tecnología propia patentada por ACCIONA).
• Electrodiálisis con membranas bipolares (Electrodialysis with bipolar membranes, EDBM) para tratar la corriente concentrada, generando reactivos químicos para su aplicación dentro del propio proceso de desalinización.

La hibridación de estos tres procesos para maximizar sus sinergias supone un desafío para transformar las plantas desaladoras en plantas capaces de producir simultáneamente agua potable o de riego de alta calidad, energía renovable y materias primas, con una menor huella de carbono que la de un proceso de desalinización de agua de mar convencional.

Figura 1. Esquema de la solución integrada LIFE INDESAL

Las actividades de demostración del proyecto se llevarán a cabo en una planta piloto de escala pre-industrial, altamente instrumentalizada y automatizada, operando en continuo (24/7) en el Leading Experimental Accelerator in Desalination (LEAD®) de ACCIONA, ubicado en las instalaciones de la planta desalinizadora de agua de mar (IDAM) de San Pedro del Pinatar II (Murcia, España), propiedad de la Mancomunidad de los Canales del Taibilla (MCT). La planta piloto se diseñará y construirá con una capacidad de hasta 10m3/h, y tratará la misma agua de captación que la IDAM. De esta forma se asegura la representatividad de los resultados y se obtendrá información esencial para el escalado y posterior implementación de la solución a escala real.

Las actividades de demostración del proyecto se llevarán a cabo en una planta piloto de escala pre-industrial, altamente instrumentalizada y automatizada, operando en continuo (24/7) en el Leading Experimental Accelerator in Desalination (LEAD®) de ACCIONA.

Beneficios esperados

Los beneficios medioambientales que se espera obtener con la solución LIFE INDESAL son los siguientes:

• Mayor eficiencia energética en la desalinización de agua de mar y producción de electricidad a partir de fuentes renovables hoy en día consideradas corrientes residuales. Considerando como referencia una planta desalinizadora por ósmosis inversa de 450.000 m3/d de capacidad, la configuración LIFE INDESAL reduciría el consumo energético en 49 GWh/año, equivalentes a reducir 12.508 t CO2/año.
• Transformación de la salmuera en productos químicos necesarios dentro del propio proceso de desalinización, convirtiendo la planta en una instalación autosuficiente con respecto a los reactivos químicos necesarios para limpieza CIP y ajuste de pH (ahorro estimado de más de 4000 t/año de productos químicos).

Todo lo anterior contribuirá asimismo a avanzar en la integración de los principios de Economía Circular en el ámbito de la desalinización, incidiendo directamente en la Reducción de emisiones y la Recuperación y Reutilización de productos.

La ambición y el carácter demostrativo del proyecto junto con su enfoque altamente sostenible, replicabilidad y complementariedad con otras iniciativas de I+D, impulsarán la implementación de la solución LIFE INDESAL.

La ambición y el carácter demostrativo del proyecto (2 años de pruebas a escala de prototipo en condiciones reales) junto con su enfoque altamente sostenible, replicabilidad y complementariedad con otras iniciativas de I+D, impulsarán la implementación de la solución LIFE INDESAL tanto en nuevas plantas desalinizadoras de agua de mar como en otras que se modifiquen parcialmente, así como en otras áreas industriales, ejerciendo un efecto multiplicador en su impacto técnico, socioeconómico y medioambiental.

Figura 2. Leading Experimental Accelerator in Desalination (LEAD®) de ACCIONA, ubicado en la planta desalinizadora de agua de mar (IDAM) de San Pedro del Pinatar II (Murcia, España)

El consorcio LIFE INDESAL

En el proyecto, coordinado por ACCIONA y con una duración prevista de 42 meses,  participan también cuatro entidades internacionales: el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Cantabria (España), con una larga trayectoria en recuperación de energía y materiales a partir de efluentes residuales líquidos y gaseosos; APRIA Systems, spin-off de la Universidad de Cantabria con experiencia en tecnologías avanzadas de separación para el tratamiento y valorización de diferentes corrientes; REDStack, empresa holandesa que se centra en la generación de energía mediante electrodiálisis inversa y soluciones de desalinización mediante electrodiálisis; y REVOLVE, entidad belga con una amplia experiencia en comunicación en el sector del agua.

La reunión de lanzamiento de LIFE INDESAL se celebró en septiembre de 2022 en el Centro Tecnológico del Agua de ACCIONA (Barcelona, España), en la que se estableció un esquema de colaboración ágil, clarificando los flujos de trabajo y la organización del consorcio, y se planificaron en detalle las tareas a realizar en los próximos meses.

ACCIONA, empresa líder en desalación por ósmosis inversa, contribuye con el desarrollo de este proyecto a reforzar su apuesta por la innovación y la aplicación de las últimas tecnologías, bajo los principios de la economía circular y baja en carbono.

Figura 3. Consorcio LIFE INDESAL durante la reunión de lanzamiento del proyecto

Agradecimientos

El consorcio LIFE INDESAL agradece a la Mancomunidad de los Canales del Taibilla (MTC), Organismo Autónomo dependiente de la Secretaría de Estado de Medio Ambiente del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico y entidad propietaria de la desalinizadora de San Pedro del Pinatar-II (Murcia, España), la oportunidad de realizar el proyecto en sus instalaciones.

LIFE INDESAL (LIFE21-ENV-ES-101074444) está financiado por la Unión Europea a través del programa LIFE, el único instrumento de financiación de la Unión Europea para el medio ambiente y la acción climática. Los puntos de vista y las opiniones expresadas, sin embargo, pertenecen únicamente a los autores y no reflejan necesariamente las de la Unión Europea o la Agencia Ejecutiva Europea de Clima, Infraestructura y Medio Ambiente (CINEA). Ni la Unión Europea ni la autoridad otorgante pueden ser considerados responsables de ellos.