Rubén Chávez Guillén Consultor en Hidrogeología.
Armando Gabriel Canales Elorduy Hidrogeólogo independiente.
Germán Eduardo Dévora Isiordia Líder del Cuerpo Académico de Tratamiento de Aguas del Departamento de Ciencias del Agua y Medio Ambiente del Instituto Tecnológico de Sonora.
En este trabajo se realizan comparaciones entre la energía requerida para conducir agua por el acueducto río Colorado-Tijuana (ARCT) y la que se emplearía en el proceso de desalinización en las plantas de Rosarito y San Quintín, en Baja California, y El Cochorit, en Sonora, incluyendo alternativas de captación de agua de mar o agua salobre de pozos playeros. El objetivo es difundir esta información entre los operadores o desarrolladores del noroeste del país, con el fin de promover la captación de agua de mar directa o de pozos playeros cuando la disponibilidad de agua dulce sea escasa o nula.
El crecimiento demográfico, el desarrollo económico y los efectos desfavorables del cambio climático están incrementando el estrés hídrico en diversas regiones del mundo, entre ellas la cuenca del río Colorado, lo cual reclama el desarrollo de nuevas fuentes de agua y el mayor aprovechamiento de fuentes de energía renovable, así como el manejo más eficiente de las actuales, con la consecuente contribución a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Cabe destacar el panorama mundial sobre el “cuidado de la casa común” con énfasis en la cuestión del agua (Papa Francisco, 2015).
Si se toma en cuenta que entre el 50 y el 60% del costo por metro cúbico en sistemas de ósmosis inversa que operan con agua de mar o salobre lo representa la energía requerida, y que la energía solar fotovoltaica puede ser aprovechada en tres cuartas partes del territorio nacional, resulta conveniente incluir esta opción en los proyectos y en la operación de plantas desalinizadoras (Robles et al., 2020).
Procedimiento
La captación de agua mediante pozos cercanos a la costa permite aprovechar el agua de mar con menor salinidad, libre de sólidos en suspensión y con menor costo de desalinización. Estos pozos deben ser diseñados de tal manera que la totalidad o la mayor parte de su caudal proceda del mar, siempre teniendo en cuenta la búsqueda del caudal doble en el aforo de pozos playeros, dado que con el proceso de desalinización por ósmosis inversa se obtiene una recuperación de tan sólo el 45-50% en el agua de permeado o alimentación.
Especificaciones técnicas para el otorgamiento de la concesión de agua
En el Diario Oficial de la Federación del 11 de mayo de 2017, los “Lineamientos para el otorgamiento de concesiones o asignaciones de aguas subterráneas saladas provenientes de captaciones ubicadas en la proximidad de la zona del litoral” señalan que se requiere:
• Salinidad inicial del agua subterránea > 15,000 mg/l
• Pozos de extracción a menos de 1.0 km tierra adentro de la pleamar
• El solicitante construye, instrumenta y opera los pozos de monitoreo
• El monitoreo muestra tendencia creciente de la salinidad del agua con el tiempo de bombeo
• La operación de los pozos de extracción no afecta captaciones o ecosistemas costeros circunvecinos
Para el proyecto de la planta desalinizadora de Rosarito (véase figura 2) se consultó el informe de impacto ambiental (Noriega, 2014), que consigna la energía requerida para la obtención de 4.4 m3/s, a razón de 3.07 kWh/m3 en un proceso de ósmosis inversa, valor que se maneja en las plantas de este tipo construidas en el mundo, con la alternativa de captar agua salobre de pozos playeros en lugar de agua de mar.
En la figura 2 se muestran, además de la planta de Rosarito, la de San Quintín, que aporta 1 m3/s para agua potable y 2 m3/s para riego; y al sur del valle de Guaymas, la planta Cochorit de 2 m3/s, para abastecimiento del puerto de Guaymas y Empalme, Sonora. Con la experiencia del empleo de energía solar fotovoltaica para el proceso de desalinización en casos del estado de Sonora, aun a menor escala, se recomienda aplicar esta fuente de energía renovable.
Utilizando fuentes de energía renovable, como la solar fotovoltaica, en lugar de combustibles fósiles, es factible reducir el costo de la conducción y de la desalinización del agua que demanda la ciudad de Tijuana. La alternativa de utilizar agua salada subterránea proveniente del mar, captada mediante pozos playeros, depende de las condiciones hidrogeológicas en la franja costera.
Resultados y utilidad práctica
El requerimiento de energía expresada en términos de potencia a la fecha es de 68,700 kW, según informe de la generación anual proporcionado por la Dirección de Operación y Mantenimiento del ARCT. Para la planta de Rosarito, la energía requerida para agua de mar de 35,000 mg/l sería de 16,000 kW, esto es 29% de la del ARCT. El empleo de agua salobre de pozos playeros con concentración de sólidos totales disueltos entre 15,000 y 20,000 mg/l que requiere 1.6 kWh/m3 de agua desalinizada, en lugar de los 3.07 kWh/m3 citados –esto es, sólo 8,300 kW–, significaría 15% de la potencia del acueducto.
En la tabla 1 se resumen los resultados de la comparación entre las dos fuentes de abastecimiento a la ciudad de Tijuana.
Aspectos ambientales de la disposición de agua de rechazo o salmuera del proceso de desalinización
La gestión de las aguas de rechazo (salmueras) procedentes de las plantas desalinizadoras implica regular o impedir su vertido con objeto de evitar impactos que lesionen al ecosistema receptor. Algunos autores citados por Canales et al. (2020) hacen recomendaciones como la selección de los sitios de descarga e instalación de emisores que amortiguarían los efectos provocados por estas aguas.
Zarzo (2017) compila proyectos que han cubierto muchos de los aspectos relacionados con la gestión de las salmueras del proceso de desalinización; menciona, entre otros, el cultivo de microalgas para la eliminación de nutrientes en las salmueras, posibles usos de éstas y de sus subproductos, estudio de la viabilidad de la evaporación-cristalización para la descarga líquida cero, modelización matemática de la dilución de salmueras, inyección de salmueras en acuíferos profundos, uso de la energía residual de las salmueras para la reducción del consumo energético y extracción de sales procedentes de salmueras con disolventes orgánicos.
Es así como, para llevar a cabo algunas de las acciones mencionadas, Fernández et al. (2019) se refieren a una planeación apropiada y a un programa de monitoreo de las características de las comunidades biológicas y de las propiedades hidrogeológicas en la zona de descarga de la salmuera, que apoye la estimación de la distribución de la pluma salobre en el tiempo.
Conclusiones
En Tijuana, la desalinización de agua de mar mediante su captación directa o a través de pozos playeros para complementar o sustituir la importación de agua desde la cuenca del río Colorado es una opción viable por su costo menor en el requerimiento de energía.
El desarrollo de las fuentes de energía renovables (limpias) como la solar fotovoltaica (véase figura 3) para la sustitución gradual de los combustibles fósiles contribuirá a atenuar los efectos desfavorables del cambio climático global. La energía solar es una opción muy favorable en las regiones donde la radiación solar es intensa durante la mayor parte del año. Incluir estas fuentes en los proyectos de desalinización constituiría un acierto, y no un plus. Es una sinergía que debe tener cada proyecto ejecutivo en plantas de nueva creación y en la adecuación de complejos ya instalados.
En todo proceso de desalinización es necesario tomar en cuenta los aspectos de la gestión de la salmuera con programas de monitoreo cuidadosamente diseñados para la biota marina y la distribución de la pluma salobre en la vecindad de las descargas en los sitios seleccionados y con la instalación de los emisores apropiados.
Referencias
Canales, A. G., E. V. Wehncke y N. E. Gudino (2020). Revisión de las técnicas de desalinización de agua con perspectiva de optimizar requerimiento de energía. Tecnología y Ciencias del Agua 11(4): 279-305.
Comisión Estatal de Servicios Públicos de Tijuana, CESPT (2006). Historia de los acueductos en Tijuana y Playas de Rosarito.
Diario Oficial de la Federación, DOF (11/05/2017). Lineamientos para el otorgamiento de concesiones o asignaciones de agua subterránea salada proveniente de captaciones ubicadas en la proximidad del litoral. Recuperado de https://www.dof.gob.mx/index.php?year=2017&month=05&day=11
Fernández T., A. Carratalá y J. L. Sánchez (2019). Impact of brine on the marine environment and how it can be reduced. Desalination & Water Treatment 167:27-37. Disponible en: https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/101370/5/2019_Fernandez-Torquemada_etal_DesalinationWaterTreatment_preprint.pdf
Noriega, S. E. (2014). Manifiestación de Impacto Ambiental. Planta Desa-
linizadora, Rosarito, B.C. N.S.C. Agua, S.A. de C.V. Resumen (2 de 20). Ensenada: Cisco Consultores Ambientales.
Papa Francisco (2015). Carta encíclica “Laudato Si’” sobre el cuidado de la casa común. Roma: Libreria Editrice Vaticana. Recuperado de: http://w2.vatican.va/content/francesco/es/encyclicals/documents/papa-francesco_20150524_enciclica-laudato-si.html
Robles, L. A., M. R. Martínez, M. I. Encinas, O. J. Larraguibel, L. J. Rodríguez y G. E. Dévora (2020). Design of reverse osmosis desalination plant in Puerto Peñasco, Sonora, México. Desalination and Water Treatment 175: 1-10.
Zarzo, M. D. (2017). Problemática y soluciones para la gestión y tratamiento de salmueras procedentes de desaladoras. Tesis doctoral. Universidad de Alicante. Instituto Universitario del Agua y las Ciencias Ambientales. Disponible en: http://hdl.handle.net/10045/72548
