Cuidados en el Mar

Según el primer catastro nacional de plantas y proyectos de desalinización de agua de mar, dado a conocer en marzo de este año, en Chile operan 22 sistemas de este tipo con capacidad mayor a 20 litros por segundo (L/s), las que en su conjunto pueden producir 8.200 L/s.

A esa fecha se sumaban otras 6 en construcción, 3 con aprobación ambiental y 12 en evaluación preliminar. Si todas estas iniciativas se concretan, de aquí al año 2028, la capacidad de producción total de agua marina desalinizada en el país se triplicaría, alcanzando cerca de 25.000 L/s.

El informe desarrollado por la Asociación Chilena de Desalación (Acades) y el Consejo Minero, con la colaboración del Comité Asesor Ministerial Científico para el Cambio Climático del Ministerio de Ciencia y Tecnología, Conocimiento e Innovación, da cuenta del creciente avance de esta alternativa para afrontar la crisis hídrica.

En ese contexto, resulta necesario revisar cuáles son las medidas que aplican estos proyectos para mitigar los impactos que generan en el medio marino y evitar el eventual daño de estos ecosistemas.

Captación Lenta

El proceso productivo de las plantas de desalinización se inicia con la captación de agua desde el mar, en la cual existe el riesgo de arrastrar y afectar organismos marinos de distinto tipo y tamaño. ¿Cómo se diseñan los sistemas para impedir que esto ocurra y cómo se asegura en la práctica que se reduzca este impacto ambiental?

Abraham Carvajal, Director de Ventas y Soluciones para Latinoamérica de IDE Technologies, empresa socia de Acades, responde: "En etapas muy tempranas de los proyectos se estudian en detalle las condiciones específicas de la bahía donde se emplazará la planta realizando una línea base ambiental que caracterizará las especies presentes en el ecosistema marino del área de influencia sobre la cual los titulares monitorearán posteriormente la mantención de las poblaciones presentes a través de los planes de vigilancia ambiental. Definida la línea de base, el proyecto se diseña entonces con las características necesarias para asegurar que las poblaciones de las especies presentes se conserven en el tiempo".

Beatriz Saiz, Delegada Comercial LATAM de GS Inima, también integrante de dicha asociación, complementa: "Normalmente, las velocidades de admisión de los inmisarios no superan los 0,15 m/s, velocidad que genera un flujo de agua en el cual los peces pueden alejarse nadando en dirección opuesta evitando choques y arrastres hacia y en las obras de aducción de agua de mar. Con todo, existen otros parámetros además de la velocidad de nado de los peces como las bajas de temperaturas del agua o variaciones estacionales de migración de algunas especies que determinan la posibilidad de que se vean atrapados o no, los que también son considerados en las etapas tempranas de diseño de las plantas".

Más antecedentes entrega Iván Sola, doctor en Ciencias del Mar y Biología Aplicada, especialista en temas ambientales que colabora de manera permanente con la Asociación Latinoamericana de Desalación y Reúso de Agua (Aladyr): "Los inmisarios o captaciones de agua de mar de toma abierta se diseñan con una torre o cajón abierto el cual cuenta con unas rejillas para prevenir la entrada de organismos marinos de mayor tamaño, y además, están diseñados para captar agua de mar con velocidades de succión muy bajas, de manera de minimizar el arrastre de organismos marinos de baja movilidad o menor tamaño. En los sistemas correctamente diseñados, especies de mayor tamaño que pudieran ingresar a través de las rejillas, son capaces de salir dada la baja corriente que se genera en el interior. Esto se logra mediante el uso de tomas de agua especialmente diseñadas, como tuberías con múltiples entradas y mallas o rejillas finas que reducen la velocidad del agua".

El académico español que trabaja como investigador asociado en el HUB Ambiental de la Universidad de Playa Ancha comenta que también existen captaciones de agua de mar a través de pozos cerrados costeros, los cuales absorben un agua prefiltrada sin generar ningún impacto ambiental en los organismos marinos. "No obstante, este método también tiene algunas desventajas desde el punto de vista logístico, productivo y costo económico, siendo más recomendadas para plantas desaladoras pequeñas (< 25 L/s)", expone.

Luego el especialista indica que, en la práctica, la efectividad de las medidas aplicadas se asegura mediante el monitoreo regular y el cumplimiento de normativas ambientales que dictan los límites de velocidad de captación.

Las captaciones de agua de mar tienen rejillas y velocidades de succión muy bajas para minimizar el arrastre de organismos.

Ivo Radic, director de Aladyr en Chile, asegura que la absorción de agua de mar a baja velocidad ha demostrado científicamente una reducción significativa en la afectación de organismos marinos. "Por ejemplo, estudios han mostrado una disminución notable en la captura de organismos marinos en plantas que utilizan estas técnicas, comparado con métodos de captación tradicionales. Como ejemplos locales, tenemos la mayoría de las plantas desaladoras de gran tamaño de Chile, las que cuentan con planes de vigilancia ambiental que incluyen en sus parámetros de seguimiento, la medición de cantidad de plancton/material biológico que pueda ingresar al sistema. El objetivo es siempre reducirlo a cero, dado que son elementos que afectan el funcionamiento de cualquier planta desalinizadora", señala.

En la misma línea, Abraham Carvajal asegura que "la aducción de agua de mar a bajas velocidades ha probado ser muy efectiva en la reducción de captación de especies marinas. Tanto es así, que la mayoría de las plantas desaladoras del país muestran registros de comunidades bentónicas que florecen alrededor de las captaciones de agua de mar". A su vez, Beatriz Saiz indica: "A ello, se le incorporan sistemas de desbaste tras la captación que se diseñan con aperturas entre 3.5 y 5 mm, pero que en algunos casos pueden llegar incluso a tener 1 mm de apertura entre malla y rejillas, lo que supone un espacio muy reducido en el que difícilmente organismos medianos como algas o pequeños peces puedan pasar".

Microburbujas y Más

Iván Sola hoy lidera un proyecto para viabilizar una desalación más sostenible, usando como modelo la Región de Valparaíso con miras a extrapolarlo a otras regiones del mundo. En ese contexto, asegura: "En Chile, las plantas desalinizadoras modernas emplean las tecnologías más avanzadas existentes en la industria, con el objetivo de evitar la afectación de microorganismos marinos. Esto incluye sistemas avanzados de prefiltración, y el desarrollo de estudios de evaluación ambiental para definir la ubicación estratégica de las tomas de agua. Además, en algunas desaladoras se emplea el uso de barreras de burbujas para minimizar la entrada de organismos marinos como medusas, organismos de baja movilidad, entre otros".

Esta última tecnología es destacada también por Luis Sepúlveda, CEO de Low O2, quien explica: "Si bien el foco inicial se centró en disminuir la velocidad de succión e instalar las captaciones a mayor profundidad, hoy existen otras tecnologías que se aplican en otras industrias y que ya han comenzado a implementarse en plantas desaladoras, como las barreras de microburbujas de flujo laminar que permiten proteger eficazmente el ingreso de vida marina a la zona de captación de agua de mar, evitando la absorción o succión de microorganismos (fitoplancton y zoo plancton), cardúmenes de peces, medusas, algas, ovas y larvas, entre otros, además de otros elementos contaminantes como podrían ser los derrames de petróleo".

Como ya se mencionó, otra medida bien relevante para evitar daños a la vida marina es el emplazamiento de las tomas de captación agua de mar "en lugares donde la presencia de microorganismos y larvas de peces y moluscos es menor, ubicándose a una profundidad óptima determinada", señala Iván Sola.

Abraham Carvajal aporta más detalles sobre este tema: "Los estudios en etapa temprana, que conforman la línea base ambiental, permiten determinar cuál es la zona óptima para la instalación de los sistemas de captación de agua de mar. En función a esos resultados se determina la profundidad que deberá tener el inmisario para reducir la probabilidad de afectación de microorganismos marinos. La gran mayoría de las captaciones de agua de mar se encuentran a más de 20 metros de profundidad, y a más de 3 metros sobre el lecho marino, lugar donde existe menor influencia del sol, por ende, menor actividad de microrganismos marítimos. Por otro lado, durante los levantamientos de información en etapa temprana se obtienen resultados de las velocidades de las corrientes que existen en la zona de la aducción, con lo que se calculan las estructuras de toma de agua de mar con velocidades de succión menores a la velocidad natural presente en la bahía, permitiendo que los organismos y microrganismos marinos puedan salir por sus propios medios en caso de ingresar al inmisario. Finalmente, en las captaciones se agregan distintas barreras filtrantes que apuntan también a minimizar potenciales entradas de organismos al sistema".

Descarga de Salmuera

Los impactos que puede generar la descarga de salmuera proveniente de los procesos de desalación en el medio marino es otra gran preocupación ambiental asociada a la operación de estas plantas.

Al respecto, el representante de IDE Technologies señala que "los impactos reportados tienen relación con relocalización de especies alrededor de las descargas. Algunas especies sensibles a pequeñas variaciones en la salinidad del agua se desplazan a zonas con concentraciones más estables y organismos más afines a concentraciones de sal elevada se desplazan cerca de las descargas. Hoy existen en el país diversas investigaciones académicas relacionadas a este tema, cuyos resultados apuntan a que existe una acotada afectación de la descarga en el mar y una alta actividad de ciertos microorganismos alrededor de las descargas".

A su vez, Beatriz Saiz indica: "La incorrecta descarga de salmuera en el medio marino puede ocasionar impactos como anoxia en los fondos marinos, afección a especies marinas como los equinodermos, afección a plantas fanerógamas marinas, o modificación de las condiciones de luz que puede afectar la fotosíntesis de las especies marinas vegetales. No obstante, realizando una correcta dilución y modelando correctamente la pluma de dispersión de la salmuera en el fondo marino se pueden eliminar estas afecciones".

Ahondando en esto último, la especialista indica que para mitigar estos impactos "la clave es estudiar bien la dispersión y dilución de la salmuera en el medio marino y diseñar correctamente el sistema de dilución escogido. Además, durante la operación de la planta se debe realizar un seguimiento de la afección mediante la aplicación de un plan de vigilancia ambiental que verifique el seguimiento de la pluma de dispersión, de las especies de la biota marina y de las condiciones de la columna de agua marina con una frecuencia determinada dependiendo de cada caso".

Por su parte, Iván Sola sostiene primero que la salmuera no es más que agua de mar concentrada, que presenta el doble de sales que el flujo captado, "por lo tanto, si el mar tiene una salinidad de 3,5% la salmuera o concentrado tiene un máximo de 7% de los mismos componentes disueltos en el agua de mar".

Luego, el doctor en Ciencias del Mar y Biología Aplicada desmiente algunos impactos asociados a su descarga en el mar: "Uno de los mitos de los vertidos de rechazo es su contaminación química, y aunque es cierto que durante la fase de pretratamiento se emplean algunos aditivos químicos, estos son consumidos durante el proceso y las concentraciones son muy bajas, las cuales se diluyen prácticamente junto al vertido sin generar afectación al ecosistema. Otro mito es su impacto en la temperatura del medio marino, el cual se debe a la confusión con los vertidos de las plantas desaladoras que emplean la tecnología de evaporación, mientras que las plantas con tecnología de ósmosis inversa rechazan un vertido con prácticamente la misma temperatura y oxígeno disuelto". El académico agrega que la experiencia científica nacional e internacional "ha demostrado que si los mecanismos de descarga están bien diseñados y se lleva a cabo un correcto estudio de evaluación ambiental, que tome en cuenta una correcta localización del vertido, considerando variables oceanográficas de corrientes, evitar ecosistemas de alta importancia, modelos de dilución, entre otros; su afectación es acotada a las proximidades de la boca de descarga, haciendo que el impacto sea mínimo o insignificante".

Iván Sola señala que las desaladoras monitorean de modo regular la efectividad de las medidas para cuidar el ecosistema marino.

En relación a las acciones aplicadas por las plantas desaladoras en nuestro país para mitigar los efectos de la salmuera menciona su dilución con agua de mar antes del vertido, el uso de difusores que favorecen una mezcla rápida con el agua marina, y el monitoreo constante de los niveles de salinidad en las zonas de descarga. "Estas medidas han demostrado ser efectivas en varios casos, con resultados recientes en que el incremento de la salinidad en menos de 50 metros no supera un 5% y en algunos casos es inferior al 2%, reduciendo significativamente el impacto ambiental de la descarga de salmuera. Además, en esta área inferior a 50 metros se ha observado una alta riqueza de organismos como peces de interés comercial, equinodermos (ej. estrellas de mar), comunidades de algas sésiles, entre otras. Por ejemplo, en los resultados obtenidos de la planta desaladora de Nueva Atacama bajo su producción actual en el año 2023, se observó que el incremento de la salinidad máxima fue menor a un 3% en menos de 50 metros".

Casos Concretos

Siguiendo con las medidas y resultados concretos registrados en algunos casos, Beatriz Saiz comenta que la planta desaladora de Atacama construida en el 2018 y operada desde 2021 hasta el 2023 por GS Inima, "consta de un tramo difusor de 239 metros de longitud al final del emisario de descarga de salmuera con 8 boquillas que garantizan su dilución en el mar minimizando la afección al medio marino. Además, se realiza un exhaustivo seguimiento del medio receptor cada 3 meses en el caso de la pluma de dispersión o cada 6 meses en el caso del seguimiento de la biota marina o columna de agua".

Desde Aguas Antofagasta, en tanto, dan cuenta de la experiencia con su planta desaladora que cubre el 85% de la demanda de agua potable de esa ciudad y el 100% de Mejillones, con una producción de 850 l/s. Primero comentan que la incorporación de difusores en el emisario es la principal medida que se utiliza a nivel mundial para evitar los impactos de la descarga de salmuera y ha demostrado ser muy efectiva. Y luego destacan que, en el marco del Plan de Vigilancia Ambiental establecido en la Resolución de Calificación Ambiental (RCA) de la Planta Desaladora Norte de Antofagasta "no se ha medido ningún incremento mayor a 10%, independiente de la distancia desde la descarga", con lo cual se ha cumplido cabalmente la restricción establecida en su RCA.

Innovaciones y Tendencias

¿Qué innovaciones o tendencias se visualizan para seguir reduciendo los impactos de las descargas de las plantas desaladoras en el medio marino?

Abraham Carvajal, responde: "Una de las tendencias que se vislumbran es tener monitoreos en línea en las distintas plantas del país que informen diversos parámetros clave para la mantención de los equilibrios ecosistémicos del medio ambiente marino. Lo anterior, además de tener una comunidad informada, permitiría tomar acciones correctivas oportunamente en caso de que se registren desviaciones. Por otro lado, una innovación potencial es la dilución de la descarga, con agua de mar, previa disposición final en el mar. Esta dilución en tierra ya se realiza en algunas plantas del país que poseen infraestructura compartida, pero no es lo común cuando hablamos sólo de proyectos de desalación".

Desde Low O2, Luis Sepúlveda, señala otra innovación en estudio: "Las mismas barreras de microburbujas de flujo laminar que se han empezado a usar en las captaciones, podrían, eventualmente, utilizarse para ensilar la zona de vertimiento y así minimizar la interacción con el medio marino. Esto está recién en una etapa conceptual y podría desarrollarse prontamente un piloto relacionado".

Beatriz Saiz indica, por su parte, que "actualmente se están estudiando distintos tipos de difusores, como los venturi, pero hasta el día de hoy sigue predominando la instalación efectiva de un difusor bien diseñado para el objetivo de reducir la concentración lo antes posible".

La representante de GS Inima añade que la búsqueda de una salida alternativa a la salmuera es otro tema en que se están focalizando muchos esfuerzos de investigación. "Por ejemplo, el uso de la salmuera para sacar sal de uso industrial. No obstante, por los caudales que se manejan se necesitaría un espacio muy grande y aun así sería difícil evitar la descarga de parte de la salmuera al mar", advierte.

En relación con esto, Ivo Radic agrega que se están investigando distintos métodos para extraer minerales y otros productos útiles de la salmuera. "A este campo de investigación, se le ha denominado Brine Mining, y cuenta con diferentes proyectos piloto en el mundo, principalmente en Medio Oriente. Esto no solo reduce el volumen de descarga, sino que también puede generar ingresos adicionales y recursos útiles", plantea.

El representante de Aladyr comenta también que se sigue innovando en el desarrollo de membranas más eficientes, que permiten una desalinización más efectiva, reduciendo la cantidad de salmuera generada y mejorando la eficiencia energética del proceso.

Por otro lado, "desde la academia se están desarrollando nuevas estrategias de biomonitoreo de los vertidos de salmuera, empleando biomarcadores que garantizan un mejor control de los ecosistemas marinos ante un potencial impacto, y a su vez, desarrollando estrategias más eficientes a nivel logístico y económico", concluye.

Artículo publicado en InduAmbiente nº 185 (noviembre-diciembre 2023), páginas 10 a 14.