Aumento de los recursos hídricos de las islas
A medida que la escasez de agua se agudiza en todo el mundo, las Islas Canarias, con su particular contexto geográfico, han comenzado a mirar hacia la desalinización como una solución viable para aumentar sus recursos hídricos. Con un clima cada vez más seco y una población en crecimiento, las islas han implementado instalaciones de desalinización que comenzaron en las islas orientales y actualmente se encuentran desplegándose en las occidentales. Hoy en día en Canarias se producen 731.000 m³/día, lo que representa el 2% de la capacidad mundial de desalinización. Sin embargo, la operación de estas plantas plantea importantes desafíos en términos de sostenibilidad ambiental.
La tecnología utilizada en Canarias para desalar el agua de mar es la Ósmosis Inversa (OI). Este método implica el uso de bombas de alta presión, que pueden llegar a alcanzar los 60 bar, para empujar el agua de mar a través de una membrana semipermeable. Gracias a este proceso, las moléculas de agua logran atravesar la membrana, mientras que las sales y otros minerales quedan retenidos, logrando recuperar entre el 20% y el 50% de agua potable.
Sin embargo el proceso de OI requiere un tratamiento previo minucioso de acondicionamiento del agua de mar. Se emplean productos químicos como coagulantes y floculantes para eliminar sólidos suspendidos, además de filtros que capturan las partículas restantes. Los ácidos se utilizan para neutralizar los iones que pueden causar incrustaciones, y los biocidas son esenciales para eliminar microorganismos que podrían obstruir las membranas. Estos procedimientos son fundamentales para asegurar una operación eficiente y continua de las planta, desarrollado en un litoral tan sensible como el de las Islas Canarias.
Además, a pesar del pretratamiento del agua de alimentación, se requieren tratamientos adicionales para mantener el equipamiento de las plantas limpios. Para garantizar un funcionamiento fluido, los equipos y en especial las membranas en las plantas de OI requieren limpiezas periódicas denominadas «limpiezas químicas».
La salmuera no solo es «agua con mucha sal»
Dependiendo de la calidad del agua captada del mar, el preacondiciomiento que se hace sobre el agua conlleva generalmente la utilización de una amplia gama de productos químicos.
Para comenzar, el cloro (hipoclorito sódico NaOCl) suele ser utilizado como biocida eficaz añadiéndolo al agua de mar para controlar y reducir los microorganismos presentes en el agua de todo el sistema. Sin embargo, el cloro degradaría las membranas, por lo que se neutraliza antes de llegar a ellas a través del bisulfito de sódico (NaHSO3).
Se ha de ser consciente que todos esos químicos pasarán a formar parte del concentrado hipersalino que se devuelve al mar (la salmuera) y que muchas de ellas poseen efectos muy nocivos para los ecosistemas. En el caso del cloro es claro puesto que se trata de un biocida efectivo para eliminar cualquier organismo vivo, mientras que el bisulfito de sodio, a dosis altas, puede reducir los niveles de oxígeno disuelto en la salmuera.
El pretratamiento también incluye la eliminación de material suspendido del agua de alimentación para evitar dañar las membranas. Esto se suele lograr mediante un tratamiento químico utilizando cloruro férrico (FeCl3) y/o sulfato férrico (FeSO4), que coagulan las partículas suspendidas. Estos materiales se retienen fácilmente en los lechos de filtración, que se lavan periódicamente a contracorriente para eliminar los coagulantes empleados y son descargados conjuntamente junto a la salmuera (coagulantes y materiales retenidos). Si bien estas sustancias no son tóxicas para la vida marina, si que hacen aumentar la turbidez.
Existen otras sales dentro del proceso de desalación que producen precipitación y formación de incrustaciones en el equipamiento y canalizaciones el sistema. Dependiendo de la calidad de las aguas suelen formarse incrustaciones de carbonato de calcio (CaCO3), sulfato de calcio (CaSO4), hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) y sílice. Para evitarlas se suele utilizar un tratamiento con ácidos, principalmente ácido sulfúrico (H2SO4), para reducir el pH del agua de mar entrante o con inhibidores de incrustaciones, como polímeros orgánicos, fosfonatos y polifosfatos.
La reducción del pH no es muy fuerte y generalmente alcanza valores ambientales (pH 8.2) en la descarga del efluente; sin embargo, algunos aditivos para el control de incrustaciones pueden afectar negativamente al entorno receptor. Entre estos aditivos, los ortofosfatos son los más importantes desde el punto de vista ambiental. Esto es particularmente cierto para el hexametafosfato de sodio (SHMP), que libera fósforo. El fósforo es un macro-nutriente esencial disponible directamente para la vida marina, lo que aumenta su crecimiento y puede llevar a la eutrofización (exceso de nutrientes).
Limpieza química del sistema
En las plantas de ósmosis inversas se realizan limpiezas periódicas que requiere la detención de desalación. La suciedad en las membranas y otros componentes hacen que el rendimiento de la planta baje considerablemente. No existe un tiempo fijo para hacerlo pues varían principalmente de la calidad del agua que se esté captando en ese momento. Generalmente se suelen realizar si:
- La presión diferencial normalizada aumenta en más del 20%
- La tasa de flujo de permeado normalizada disminuye en más del 10%
- el paso de sal normalizado aumente más del 20%
En ese momento se realiza una parada de la planta, para hacer un lavado químico del bastidor. El sistema de limpieza química posee un depósito de limpieza con la capacidad necesaria para realizar el lavado de un bastidor (uno por cada 5.000-7.500 m3/d) . En ese depósito se agregan ciertos productos químicos que son circulados a través del tren de OI, en cantidad y tipo según el grado y la naturaleza de la suciedad en las membranas. Algunas de las soluciones de limpieza más utilizadas incluyen Hidróxido de Sodio (NaOH), Etilendiamina Tetraacético Tetrasódico (Na4EDTA), Dodecilsulfato sódico (Na-DS) , Laurisulfato sódico (NaC12H25SO4), Cloruro de hidrógeno (HCl), Metabisulfito de Sodio (Na2S2O5), Hexametafosfato sódico (Na₆[(PO₃)₆]), Borax ((Na2B4O7·10H2O), Hidrosulfito de sodio (Na2S2O4), Ácido Fosfórico (H3PO4), Formaldehido (CH₂O), Ácido cítrico (C6H8O7)y Ácido Sulfámico (NH2SO3H).
Todas estas soluciones de limpieza, generalmente se clasifican como detergentes, biocidas, materia orgánica, soluciones de limpieza ácidas o alcalinas, y serán ocasionalmente descargadas junto a la salmuera.
A pesar del limitado conocimiento sobre los efectos de estos productos, su uso suele autorizarse siempre que se realicen procesos de neutralización y se diluyan en grandes cantidades de agua de mar antes de ser vertidos al medio. Sin embargo, estos procesos requieren grandes depósitos y acciones complementarias para asegurar la inocuidad de la salmuera. Cuando la explotación se concede a empresas constructoras, resulta difícil cumplir con estas exigencias y aún más complicado para la administración controlar su aplicación, ya que se necesitarían muestreos submarinos regulares. Sin esta dilución / neutralización, algunos productos químicos de limpieza, como el metabisulfito de sodio (Na₂S₂O₅), pueden generar problemas graves ambientales. Actualmente en España no existe ninguna normativa específica comunitaria o estatal que regule los vertidos de salmuera de las plantas desaladoras ni que imponga límites críticos para los componentes químicos y propiedades físicas de la salmuera.
Lo cierto es que al tratarse de un proceso adicional a lo que es el funcionamiento continuo del permeado de OI, en los Estudios de Impacto Ambiental en los Documentos de Impacto (DIA), o los Planes de Vigilancia Ambiental que se redactan para el control durante la fase de explotación no suelen identificarse como riesgos y por consiguiente no se adoptan medidas especiales para evitar daños en el medio ambiente por dichas sustancias.
Impacto de las Descargas de Ósmosis Inversa en Comunidades Marinas
Las descargas de salmuera procedente de la ósmosis inversa (OI) tienen mayor densidad y tienden a hundirse en el fondo marino, lo que afecta significativamente a las comunidades bentónicas. Aunque algunos organismos pueden adaptarse a estos cambios, otros son extremadamente sensibles, lo que significa que variaciones mínimas en su entorno pueden resultar letales. Mientras que ciertos organismos pueden escapar del área afectada, aquellos que están fijados al sustrato, como los bentónicos, pueden morir, alterando la composición y la abundancia de especies en esa zona. En definitiva, los efectos de la descarga de salmuera dependen de la ubicación, la capacidad de tolerancia de los organismos marinos y la extensión del área impactada.
Es importante conocer la tolerancia que disponen los organismos de los fondos canarios para comprender los impactos ambientales de los efluentes. Estos organismos deben mantener una concentración interna de sales relativamente constante, la cual puede verse afectada por las concentraciones salinas del entorno.
Los organismos marinos adoptan dos estrategias principales frente a los cambios de salinidad: los osmoconformadores, como equinodermos y la mayoría de los invertebrados, tienen poca capacidad para regular su concentración osmótica interna, que se asemeja a la del medio circundante. Esto los hace muy vulnerables a variaciones menores en la salinidad. En cambio, los osmorreguladores, como los peces y la mayoría de los vertebrados, pueden ajustar su concentración interna mediante diversas estrategias, como acumular sales orgánicas o excretar iones específicos. Sin embargo, esta osmorregulación tiene un alto costo energético, lo que se traduce en tasas de crecimiento más bajas y mayor mortalidad cuando se encuentran fuera de su rango de tolerancia óptimo.
Algunos organismos marinos son capaces de tolerar pequeñas variaciones de salinidad o exposiciones ocasionales a niveles extremos. Sin embargo, cambios drásticos y prolongados pueden causar estrés fisiológico y llevar a la muerte de aquellos organismos menos móviles que no pueden huir. Además, estas alteraciones en la salinidad suelen ir acompañadas de variaciones en otros factores como la temperatura, la turbidez o el pH, lo que puede afectar aún más la tolerancia de las especies marinas.
Como resultado, las áreas afectadas por descargas hipersalinas pueden ver una disminución en la biodiversidad, ya que las especies más sensibles tienden a desaparecer, dejando espacio para una proliferación de especies más tolerantes. Para mitigar los impactos sobre la biota marina, no se debiera realizar sobre hábitats sensibles (sebadales, arrecifes, etc.) y comunidades con especies protegidas, y bajo ningún concepto sobre alguna de las 24 Zonas de Espacial de Conservación (ZEC) de ámbito marino de Canarias.
Si la descarga de salmuera en áreas sensibles no pudiera evitarse, la evaluación de impacto ambiental debe comprender un estudio sobre la tolerancia de las especies presentes al aumento de salinidad, y afección de los productos químicos presentes en los vertidos. De esa manera se podrán establecer umbrales de precaución. Esto permitirá tomar decisiones informadas y minimizar los efectos adversos sobre los ecosistemas marinos.
Conclusiones
La rápida expansión de desaladoras en Canarias en los últimos años ha llevado al Gobierno de Canarias a crear diversas empresas públicas, como la Fundación Centro Canario del Agua (FCCA) y el ITC (Desal + Living Lab), con el objetivo de aprovechar el conocimiento y la innovación en este sector. Sin embargo, a pesar de estos esfuerzos, el gobierno aún no ha tomado medidas suficientes para convertirse en un referente en la protección de los ecosistemas marinos. Si la adaptación al cambio climático parece haber proclamado que una manera válida para aumentar los recursos hídricos ante situaciones de sequía es la desalación, es muy importante que se realicen estudios rigurosos sobre la tolerancia de los ecosistemas de nuestros fondos marinos, no solo al aumento de salinidad, sino también a las sustancias químicas utilizadas en todo el proceso de desalinización, incluidas las limpiezas químicas. Siguiendo el ejemplo de Australia, donde se cuenta con un listado de productos autorizados y un registro obligatorio, Canarias podría establecer regulaciones que aseguren la protección de su biodiversidad marina. Solo así se podrá lograr un equilibrio entre la necesidad de recursos hídricos y la preservación de nuestros valiosos ecosistemas, reflejando realmente la excelencia que se busca alcanzar.
Referencias
- Yolanda Fernández-Torquemada, Adoración Carratalá, José Luis Sánchez Lizaso, Impact of brine on the marine environment and how it can be reduced, Desalination and Water Treatment, Volume 167, 2019, Pages 27-37, ISSN 1944-3986
- Desalination Ecotoxicity Review- Eyre Penninsula Desalination Plant