Reutilización eficaz del agua residual en aplicaciones para torres de refrigeración

Dow Water & Process Solutions, especializado en tecnologías sostenibles de separación y purificación de agua, y una unidad de negocio de The Dow Chemical Company, participa en uno de los diez proyectos financiados por la Comisión Europea que pretenden estimular la innovación e incrementar la cohesión en el sector europeo de reutilización del agua, una industria en constante evolución. La empresa es un actor principal del proyecto Demoware que se desarrolla en el complejo petroquímico del Camp de Tarragona y se centra en mostrar cómo se puede mitigar el estrés hídrico en una región europea al potenciar la reutilización del agua residual en el sector industrial, con un especial hincapié en las torres de refrigeración.

El proyecto, que se prolongará durante tres años y cuya finalización está prevista para diciembre de 2016, se presentó recientemente en el 5.º simposio internacional RE-Water celebrado en Braunschweig (Alemania): su pilar básico es el uso de innovadoras tecnologías para la reutilización del agua e implica, entre otros procesos, el tratamiento del agua residual de las ciudades españolas de Salou, Tarragona y Vilaseca en la planta de regeneración avanzada del agua del Camp de Tarragona (CTAWRP, del inglés Camp de Tarragona Advanced Water Reclamation Plant), operada por Aitasa. En la planta de regeneración se ha optado por instalar Filmtec, los elementos de ósmosis inversa de Dow Water & Process Solutions, como complemento al proceso de pretratamiento de Veolia con tecnología Actiflo. Luego, el agua tratada se redirecciona a diversas plantas del complejo para poderla utilizar en sus procesos industriales, en lugar de verterse al mar Mediterráneo, tal y como se hacía antes.

Alexander Lane, director comercial para EMEA de Dow Water & Process Solutions, afirma: “Con la reutilización del agua como punta de lanza de las políticas de sostenibilidad de los miembros de la UE, este proyecto constituye un importante hito para incrementar la eficiencia del sector industrial europeo, al mismo tiempo que también mejora los procesos municipales. Estamos orgullosos de formar parte de una iniciativa regional y de poder contribuir a su éxito”.

Puesto que las empresas del complejo petroquímico del Camp de Tarragona requieren un suministro constante de agua dulce limpia, con este proyecto el objetivo principal de Dow Water & Process Solutions ha sido desarrollar un sistema para tratar el agua residual hasta lograr un producto de una calidad suficientemente elevada como para poderlo usar en las torres de refrigeración. Antes, estas empresas recurrían al río Ebro para obtener el 100% del agua dulce que alimentaba sus equipos de disipación de calor, por lo que sometían al río y a los municipios de los alrededores, una de las zonas de España con un mayor estrés hídrico, a una gran presión. El proyecto ayuda a liberar esos recursos de agua dulce y contribuye a incrementar la disponibilidad de agua para otros usos como el municipal, los proyectos de fomento turístico o las aplicaciones agrícolas.

Como resultado del proyecto, el agua de reposición que se utiliza en las torres de refrigeración del complejo de producción petroquímica de Dow Chemical (unidad de craqueo de etileno) ahora cuenta con un 40% de agua regenerada, lo que equivale a un caudal de 160 m³/h de agua residual reutilizada procedente de la planta de regeneración. Se espera que, a finales de 2016, este porcentaje llegue al 90%, cantidad que se mezclará con un escaso 10% de agua del río Ebro. Antes del uso de agua residual tratada, la torre de refrigeración de la unidad de craqueo de Dow funcionaba exclusivamente con agua del río Ebro en 4 ciclos de concentración.

Gracias a la calidad superior del agua reciclada, la torre de refrigeración se puede operar en siete ciclos de concentración en verano, cuando la temperatura ambiente permite velocidades de evaporación elevadas. El aumento de la calidad del agua de aporte y del porcentaje de agua residual regenerada como alimentación de reposición de la torre de refrigeración, permitirá trabajar a mayor número de ciclos de concentración y consecuentemente reducir drásticamente la purga del sistema, y operar en modo de lazo prácticamente cerrado.

Se ha optado por una combinación de los elementos de ósmosis inversa de resistencia extrema al ensuciamiento (BWXFR, del inglés Brackish Water Extra Fouling Resistance) y de bajo consumo energético para aguas salobres (LE, del inglés Low Energy) Dow Filmtectm de Dow Water & Process Solutions para su instalación en la planta de doble paso de la CTAWRP. Los elementos de membrana de resistencia extrema al ensuciamiento se han utilizado en el primer paso y se han diseñado para ofrecer agua de permeado de la mayor calidad y, al mismo tiempo, proporcionar una excelente robustez gracias al intervalo de pH de limpieza (1 – 13) y tolerancia química más amplios. El diseño del segundo paso con elementos de membrana de bajo consumo energético ha ayudado a la planta a lograr una mayor desalinización con un 33% menos de presión, además de unos excelentes valores de eliminación de sílice, boro, nitratos, alcohol isopropílico y amoniaco.

La combinación XFR-LE ofrece a la planta un equilibrio óptimo entre una elevada resistencia al ensuciamiento, una gran desalinización y un reducido consumo energético. Por estos motivos, los elementos de ósmosis inversa Dow Filmtectm han contribuido a incrementar la eficiencia del sistema y han ayudado a reducir los costes operativos con la aplicación de métodos sostenibles.

Un objetivo adicional del proyecto consiste en optimizar el rendimiento de la CTAWRP, que actualmente produce 2,3 hm³ anuales de agua tratada. A máxima capacidad, y tras los crecientes requisitos de demanda y los derechos que ha otorgado el Gobierno, la planta podrá generar 6 hm³ de agua regenerada al año para que la utilicen las empresas químicas del complejo.

Una de las piezas clave de este proyecto es el Centro global de tecnología del agua de Dow Water & Process Solutions de Tarragona, una de las instalaciones de I+D dedicadas al agua más destacadas de todo el mundo. En él se desarrolla la última generación de tecnologías, productos y aplicaciones de purificación y separación de agua que aumentan la calidad del agua desalinizada, minimizan los costes y el consumo de energía y prolongan la vida útil de las membranas e incrementan la eficiencia de los materiales.

El Centro, diseñado para funcionar como laboratorio, pero también como planta operativa, permite llevar a cabo pruebas de alto nivel y optimizar las aplicaciones de tratamiento y reutilización del agua en un “entorno real”. En muchos casos, esto ha permitido reducir a la mitad el tiempo requerido para pasar de la idea al lanzamiento, hecho que no hace más que corroborar la fiabilidad y sostenibilidad de los productos de Dow Water & Process Solutions. Uno de los motivos de más peso para elegir a Tarragona como emplazamiento de estas exclusivas instalaciones ha sido su ubicación. Se trata de una zona con una abundante variedad de recursos hídricos naturales, a saber, el mar, un río y aguas residuales, con lo que los investigadores del centro cuentan con los "ladrillos acuáticos" necesarios para ofrecer importantes innovaciones en el ámbito del agua limpia.

El proyecto del que Dow Water & Process Solutions forma parte, ha recibido financiación del séptimo programa marco de investigación, desarrollo tecnológico y demostración de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención n.º 619040, y es el único dedicado a estudiar los usos industriales del agua residual en Demoware. En total, 27 empresas de toda Europa están involucradas en esta iniciativa previa al programa marco Horizonte 2020, que la Comisión Europea ha desarrollado, entre otros objetivos para reducir, racionalizar y optimizar el uso de agua en todo el continente.