Viabilidad en la desalación de agua de mar de la presurización de flujos mediante gradiente salinos

Abstract

El continuo aumento de la población mundial, los efectos del cambio climático y la revolución tecnológica que estamos viviendo, trae consigo las necesidades de reinventar la relación que el ser humano tiene con los recursos naturales que emplea para vivir, y entre estos recursos cabe destacar el consumo de agua desalada y energía. Y es en la intersección de ambos recursos donde nace la tecnología Pressure Retarded Osmosis, con el objetivo de recuperar parte de la ingente cantidad de energía necesaria para desalar agua de mar. Este estudio se centra en el corazón de esta tecnología, la membrana semipermeable que separa ambos fluidos, la cual regula la cantidad de disolvente que consigue pasar de un fluido sometido a una baja presión hidráulica a otro con mayor presión, consiguiendo presurizar el fluido que atraviesa la membrana de forma espontánea, este movimiento surge a partir del intento del disolvente que atraviesa la membrana de igualar las concentraciones entre ambos fluidos. En el presente trabajo se realiza en primer lugar un repaso de los conceptos básicos de naturaleza termodinámica que dominan este proceso, posteriormente se realiza un repaso histórico de la evolución de las membranas empleadas en esta tecnología, para después realizar un estudio práctico en tres escenarios geográficos donde podría tener mayor interés esta tecnología debido a la gran presencia de plantas desaladoras instaladas. Los estudios prácticos se realizan en zonas geográficas con especial presencia de plantas desaladoras, el lugar de estas aplicaciones elegidas son las Islas Canarias, la Costa Mediterránea Española y la Costa del Golfo Pérsico.

The constant growth of world population, the effects of climate change and the technological revolution we are living, bring with them a need to reinvent the way the human being relates with the natural resources he uses, and among them two must be mentioned: desalinated water and energy consumption. It is right in the intersection of these resources where Pressure Retarded Osmosis technology is born, with the objective of recuperating part of the huge amount of energy needed to desalinate sea water. This study focuses on the heart of this technology: the semipermeable membrane that separates both fluids, whose purpose is to regulate the amount of solvent passing from a fluid subjected to low hydraulic pressure to another under higher pressure, obtaining as a consequence the spontaneous pressurization of the fluid flowing through the membrane. This movement comes from the attempt of the solvent flowing through the membrane to equalize the concentration between both fluids. In the present paper, the basic concepts in terms of thermodynamics involved in this process have been firstly reviewed. Secondly, a historical approach of the evolution of the type membranes used in this technology is taken, to conclude with a practical study developed at three geographical locations where it would be interesting to implement this technology due to the important presence of desalination plants. Practical studies were performed at locations where there is an important presence of desalination plants. The chosen locations were Canary Islands, Spanish Mediterranean Coast and the Persian Gulf Coast.