Las tecnologías para producir agua y energías de forma limpia, han recibido una atención global debido a la escasez de agua, de recursos energéticos y cambio climático. La ósmosis directa (FO) emerge como una tecnología con un gran potencial para mitigar estos problemas. No solo puede producir agua limpia, sino también energía, usando el gradiente osmótico a través de la membrana semi permeable como fuerza motriz en la generación de agua y energía.

Básicamente, la FO usa la difusión inducida de forma natural a través de una membrana semi-permeable desde una solución con baja concentración de sales a una solución con una alta concentración. De forma ideal, las membranas semi-permeables forman una barrera que permite al agua pasar a través, pero que rechaza las sales o los elementos no deseables.

El proceso de FO tiene solo lugar si hay una membrana semi-permeable que divida la alimentación de la solución de arrastre (alta concentración salina) produciéndose una diferencia en la presión osmótica a través de la membrana.

Un proceso típico de FO se muestra en la Figura 1.

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Figura 1.Proceso típico de FO.

 

La FO requiere mucha menos energía para inducir un flujo neto de agua a través de la membrana, si la comparamos con las tecnologías tradicionales de membrana, tales como la ósmosis inversa (RO). Sin embargo, a diferencia de la RO, el permeado de FO no es el producto listo para consumo, sino que consiste en una mezcla del agua “arrastrada” de la parte con alta concentración salina y el soluto de arrastre. De esta manera, se tiene que producir un segundo paso de separación, para obtener otras dos corrientes, la primera con la solución de arrastre ( que se puede regenerar en el mismo proceso) y la segunda con el agua limpia. Este segundo paso de separación puede ser intensivo en energía si se eligen soluciones de arrastre inadecuadas o el proceso de reciclado no es el idóneo. Por lo tanto, para la elección de este proceso, no solo se debe tener en cuenta el coste de las membranas de FO, sino que hay que poner mucha atención en la elección correcta de la solución de arrastre y el proceso para su reciclado.

La crisis económica que sufrimos en la actualidad está provocada en gran parte por la crisis energética y especialmente, por la crisis del petróleo. Los pozos se vacían, cada vez se extrae menos crudo y el consumo aumenta, a la vez que los precios se disparan. Mucha gente cree que no hay alternativas pero si que las hay, y si se invirtiera más en ellas, para desgracia de algún que otro jeque, seguro que habría soluciones viables a corto y largo plazo. Entre las alternativas que más fuerza han cogido a corto plazo está el biodiesel y será tema de estudio en este escrito.

El biodiésel es un biocarburante o biocombustible líquido obtenido normalmente a partir de aceites vegetales (colza, soja, girasol, palma…) o en su defecto a partir de grasas animales. El biodiesel se sintetiza mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación.

Hacia 1970, el biodiesel se desarrolló de forma significativa como alternativa a raíz de la crisis energética, el elevado costo del petróleo por la disminución de su producción (triplicándose su precio inicial) y el tratado del acta de aire limpio.

Con miras al futuro, se trabaja en implantar un combustible con un 50 % de biodiesel en automóviles, lo cual ya se ha establecido para camiones. Otros de los objetivos es aumentar la producción de biodiesel (apoyado por un régimen fiscal que favorece a estas compañías) así como obtener estrategias viables para obtenerlo en grandes cantidades.

A pesar del aumento de la producción y el consumo nacional en los últimos años, los biocarburantes apenas representan el 1 % del total (lejos del 5.75 % fijado para el 2010) de la energía consumida en el sector.

 

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En el año 2007 un total de 382 ktep de biocarburantes (60 % biodiesel) se consumió como energía final, que representa un 0.4 % sobre el total en España.

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La desalinización es una tecnología que está muy en boga, especialmente por la escasez de agua a nivel mundial, problema que no hace más que agravarse con el paso de los años, tanto por el descenso de las fuentes de agua disponibles, como por el aumento de la demanda. Las diferentes tecnologías existentes tienen, en general, varios años de desarrollo a sus espaldas, sin embargo, todavía hay un gran campo que desarrollar al respecto y sobre todo, salvar los obstáculos, que los nuevos tiempos le van planteando en el camino: requerimientos ambientales, consumos energéticos, impacto ambiental, etc.

SITUACIÓN GENERAL DE LA DESALINIZACIÓN

Recientemente la IDA y el GWI han publicado el Libro Anual de la Desalinización. IDA ( International Desalination Association) proporciona asesoramiento experto en la industria de la desalinización y la reutilización del agua a través de la organización de eventos, cursos, publicaciones, etc. GWI ( Glogal Water Intelligence) es una organización que se dedica al análisis de la situación de la industria del agua a  nivel mundial.

Las principales conclusiones que ofrece este informe son las siguientes:

En los últimos 5 años, se ha producido un 57% de incremento en la capacidad de desalinización a nivel mundial. La capacidad de las plantas instaladas a lo largo y ancho del mundo, se ha establecido en 78,4 millones de metros cúbicos de agua salada por día, comparados con los 47,6 millones de metros cúbicos por día al final del 2008.

Este crecimiento en el mercado de la desalinización refleja el hecho de que las comunidades costeras se están incrementando y se están volviendo cada vez más hacia el mar para cubrir sus necesidades de agua potable, mientras que en las poblaciones interiores hay una clara tendencia hacia la utilización de agua salobre. Alrededor del 60% de la capacidad de desalinización es para el tratamiento del agua salada, mientras que el restante 40% está dedicada al agua salobre.

Históricamente, las plantas desalinizadoras más grandes se construían en la región del Golfo Pérsico, donde no hay otras alternativas para el suministro de agua potable. Actualmente, la combinación de bajos costes de membranas y un incremento en la escasez de agua ha provocado el traslado de esta tecnología a otras regiones mundiales. Por ejemplo, la planta desalinizadora más grande a base de membranas, actualmente en funcionamiento en el mundo, se puso hace un mes en marcha en Melbourne, Australia ( Victoria Desalination Plant), con una capacidad de 444.000 metros cúbicos por día.. Ahora bien, esta planta, pasará pronto a una tercera posición, cuando se pongan en marcha las plantas de Magtaa, en Algeria, con una capacidad de  500.000 metros cúbicos diarios y la de Soreq, en Israel, con una capacidad diaria de 510.000 metros cúbicos.

La mayor planta de desalinización térmica del mundo, está instalada en Shoaiba, Arabia Saudita y tiene una capacidad de 880.000 metros cúbicos, aunque será en breve relegada a un segundo lugar, cuando entre en funcionamiento, en 2014 la planta de Ras Al Khair, también en Arabia Saudita con una capacidad de 1.025.000 metros cúbicos diarios. Esta planta, tiene la particularidad de utilizar una tecnología mixta, de membranas y térmica.

Las expectativas de la industria de la desalinización son realmente espectaculares. De acuerdo con Christopher Gasson (GWI) en este momento, alrededor del 1% de la población mundial depende de agua desalinizada para poder cubrir sus necesidades diarias. Sin embargo, para el 2025, la ONU espera que el 14% de la población mundial se encontrará en situación de escasez de agua. A no ser que se promuevan y usen tecnologías que supongan un cambio radical en la conservación y  utilización del agua, la industria de la desalinización tiene un gran futuro. La desalinización de agua de mar, es actualmente el único proceso que permite obtener agua potable de una fuente renovable.

En el corto plazo, sin embargo habrá un plazo de ralentización en el crecimiento del mercado, porque llevará algo de tiempo que la demanda se acomode a la oferta existente, debido al increíble crecimiento de los últimos 5 años.

El crecimiento en la desalinización no es linear y depende de múltiples factores, tales como el precio del petróleo, el precio de determinados commodities y la facilidad para la financiación de unas obras que requieren grandes inversiones iniciales. Sin embargo, los factores intrínsecos que dirigen el crecimiento de las necesidades de agua, siguen inalterados, incluyendo el crecimiento de la población mundial, el desarrollo industrial y la contaminación de las fuentes de agua tradicionales.

Al mismo tiempo, la industria de la desalinización ha hecho mucho por bajar los costes, principalmente desarrollando tecnologías que bajan los requerimientos de consumo energético. Por otra parte, se han mejorado prácticas de operación que incrementan la eficiencia y se han adoptado medidas para mejorar los efectos medioambientales.

La desalinización está adoptada en 150 países, desde Australia a China y Japón, Estados Unidos, España y otros países europeos, de Oriente Medio y África del Norte. Arabia Saudita es el país que tiene una mayor capacidad instalada, seguida de cerca de Estados Unidos y Emiratos Árabes Unidos.

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Figura 1. Distribución mundial de unidades de desalación. Fuente: Pacific Institute (2009)

Ahora que estamos en plena vendimia es interesante saber que ocurre con los residuos que no se aprovechan para la producción del vino, que suponen en torno a un 25% de la uva recogida.

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Estos subproductos, en especial las lías y los orujos, son utilizados en la alcoholera para extraer una variedad de productos (pigmentos, sales tartáricas, pepitas …) que se pueden comercializar pero donde destaca la obtención de alcohol de alta graduación. En la siguiente tabla se puede ver la composición de las lías y los orujos:

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A continuación explicaré por separado (aunque están relacionados) los diferentes procesos que tienen lugar en la alcoholera:

EXTRACCION DE ALCOHOL DE LOS ORUJOS

La extracción de alcohol se realiza con los orujos ensilados desde mitad de noviembre hasta final de campaña (siguiendo al siguiente diagrama de bloques).

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La primera etapa consiste en un lavado a contracorriente con agua caliente. Obteniendo así, por un lado, una solución hidroalcohólica (5% alcohol) y una riqueza de sales tartáricas ligeramente inferior (20 gr./L), y por otro lado, se extraen los orujos lavados.