LIFE Indesal: producción integrada y sostenible de agua, energía y recursos en la desalinización de agua de mar

Acciona lidera el proyecto LIFE Indesal con el objetivo de 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.

Como resultado del cambio climático, junto con otros factores como 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 preocupación de alto nivel en muchos países del mundo. En el caso de la Unión Europea, según cifras del mecanismo de coordinación UN-Water, se ha experimentado una disminución del 24% de los recursos hídricos renovables per cápita en los últimos 50 años, y se estima que un tercio de su territorio sufre actualmente condiciones de estrés hídrico.

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 volumenes 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. LIFE Indesal consigue así 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.

LIFE Indesal tiene por objetivo aumentar la eficiencia energética de la desalinización de agua de mar, la generación de energía renovable a partir de salmuera y la transformación de la salmuera en reactivos químicos necesarios dentro del proceso de desalinización, haciendo realidad el paradigma de la economía circular y la sostenibilidad en el campo de la desalinización.

Más concretamente, los objetivos técnicos específicos 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 en el marco del proyecto comprenderán asimismo un análisis teórico del ciclo de vida y coste a gran escala (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.

Asimismo, el proyecto busca identificar e involucrar a los principales stakeholders, así como crear la comunidad de interés del proyecto. Para ello, se implementarán las herramientas y canales de comunicación y difusión adecuados, con el objetivo de poner de relevancia el valor socioeconómico, medioambiental y técnico del proyecto, y aumentar la concienciación sobre los beneficios que la desalinización de agua de mar pueda aportar.

El proyecto LIFE Indesal propone una innovadora configuración de tres tecnologías punteras consistente en:

• 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. Vista general del 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).

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, tratando la misma agua de captación que la IDAM. De esta forma se asegura la representatividad de los resultados y el proyecto proporciona información esencial para el escalado y posterior implementación de la tecnología a escala real.

Figura 2. Esquema de la solución integrada LIFE Indesal.

El proyecto LIFE Indesal tendrá un impacto positivo y significativo sobre el medio ambiente que se traslada en los siguientes beneficios:

• 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 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 (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 apoyadas por importantes actuaciones de comunicación y difusión previstas, 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.

El proyecto está coordinado por el Negocio de Agua de Acciona, empresa referente en desalación por ósmosis inversa y experta en el desarrollo de tecnologías innovadoras y sostenibles para el tratamiento de agua y recuperación de recursos. En el proyecto 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, spin-off holandesa de WETSUS enfocada en la generación de energía por electrodiálisis inversa; y REVOLVE, entidad belga con una amplia experiencia en comunicación en el sector del agua.

Figura 3. Equipo del proyecto durante la reunión de lanzamiento de LIFE Indesal.

El proyecto, que comenzó a mediados de 2022 y finalizará en cuatro años, cuenta con un presupuesto de 3,1 millones de €.

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 posibilidad de ejecutar 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.