¿Será la desalinización del agua una solución global para la escasez de agua?

Answer 1

No.

Los problemas del agua son siempre problemas locales, y si bien muchas de las regiones con estrés hídrico en el mundo están cerca del agua de mar o de los acuíferos salinos, la desalinización es solo una solución para aquellos que pueden pagar el costo en energía para obtenerla. Además, la demanda de agua a menudo se encuentra en áreas donde la desalinización no se puede usar o no proporcionará una solución.

Como ejemplo de lo primero, dos de las regiones con mayor presión hídrica en el mundo en este momento son las provincias de Mongolia Interior y Ningxia, muy lejos del interior sin acceso a agua de mar. El gobierno chino ha propuesto un megaproyecto para traer agua desalinizada del mar de Bohai en un oleoducto de 600 km que transporta 340,000 metros cúbicos por día a esa distancia y una elevación de 1,4 km. Esta es una verdadera idea de megaproyectos que la mayoría de los analistas occidentales (y muchos chinos) han dicho que tiene un dudoso retorno de la inversión, y ha encendido el debate nacional en China sobre su factibilidad y costo de ingeniería, que probablemente se mide en el orden de los US $ 10 mil millones.

Un ejemplo del segundo tipo de problema sería el mar Caspio. El problema del mar Caspio es que las entradas de agua son tan bajas que el nivel del mar, que es ligeramente salino, no se puede mantener. Si bien la desalinización se puede usar para aumentar la calidad del agua disponible para los seres humanos, el problema fundamental, que simplemente no hay suficiente para mantener los niveles de agua para cosas como la navegación, no se puede resolver con la desalinización.

También existe la restricción de energía. En términos generales, existen dos enfoques principales para la desalinización, uno de los cuales es térmico (que utiliza evaporación de efectos múltiples o destilación de efectos múltiples) y el otro se basa en la presión (que utiliza procesos de membrana en ósmosis inversa). Ambos toman una cantidad significativa de energía, ya sea utilizando calor o electricidad. La desalinización ahora solo se practica ampliamente en lugares que pueden pagar por esa energía (es decir, son ricos) o tienen recursos energéticos muy favorecidos, generalmente ambos. Los países del Golfo Pérsico tienen gas natural barato o petróleo para recursos térmicos; Australia tiene carbón, y ambos lugares son ricos. En California, el proyecto de Desalinización de Carlsbad compensa la escasez relativa de recursos energéticos con riqueza, y en lugares como Texas, donde la energía es más abundante, también puede encontrar la desalinización. Sin embargo, la mayor parte de la capacidad de desalinización en los EE. UU. Es para agua salobre, que requiere menos energía e infraestructura que el tratamiento del agua de mar.

Los diez principales países que utilizan desalinización Fuente: Desalination.com

En ningún lugar la energía renovable ha logrado la confiabilidad para atender con éxito las necesidades de producción de agua, aunque muchos lugares han puesto capacidad de energía renovable para atender al menos cierta demanda.

El alto costo del agua desalada hace que incluso hoy en día solo se use para las aplicaciones más caras:

fuente: Desalination.com |

Sin embargo, el uso municipal directo del agua representa menos del 50% del uso del agua en todo el mundo, a pesar de ser el más costoso para el usuario final (y, por lo tanto, rentable para las empresas de desalinización). Los usuarios más sedientos de las centrales hidroeléctricas, la industria y, sobre todo, la agricultura, rara vez utilizan agua desalinizada.

En realidad, la desalinización y otras fuentes de extracción de agua son solo una parte sobre la que se debe apoyar el suministro global de agua. Los otros son aumentos en la eficiencia de uso y, lo que es más importante, cambiar los patrones de consumo para que sean sostenibles y reflejen los recursos locales, lo que significa que no hay más algodón, pistachos ni arroz en Texas ni en el valle central de California. Sencillamente, no es factible desde el punto de vista del costo, la energía o la tecnología para compensar todo el crecimiento de agua proyectado a partir de ahora utilizando solo la desalinización.

Answer 2

Rápida industrialización, aumento de la población y agotamiento de los cuerpos de agua dulce. Además, se espera que el aumento de la conciencia pública sobre la conservación del agua y las estrictas leyes gubernamentales sobre el tratamiento estimulen el crecimiento.

El calentamiento global se ha traducido en la aceleración de la evaporación de los cuerpos de agua, lo que eventualmente ha provocado sequías en numerosas partes del mundo. Por ejemplo, los Estados Unidos y Medio Oriente y África se han visto afectados adversamente por severas sequías de varios años y estados en los últimos años.

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Answer 3

Sí. Será. A medida que la energía solar se vuelve más y más barata (reduciéndose a la mitad cada dos años [1]), los costos de energía que implica la desalinización del agua también se reducirán, por lo que es una fuente de abundante agua potable para todos.

[1]: Más pequeño, más barato, más rápido: ¿Se aplica la ley de Moore a las células solares? | Blog Invitado, Red de Blog Scientific American

Answer 4

Sí, la desalinización se convertirá en una solución global para la escasez de agua, principalmente en las zonas costeras de los países secos. Sydney, Australia obtiene aproximadamente un tercio de su agua de la planta de desalinización de Kurnell.
Israel y Australia parecen estar liderando el resto del mundo en tecnología de desalinización.
La desalinización solar funciona pero es lenta. Un pequeño alambique solar llamado Eliodomestico produce 5 litros de agua dulce al día. Los sistemas de ósmosis inversa funcionan mejor que los solares, en general, pero requieren bombas de alta presión para forzar el agua de mar a través de membranas semipermeables para filtrar las moléculas de sal. Un nuevo material de filtro parece prometedor; El grafeno nanoporoso es un tipo de rejilla de carbono que puede filtrar la sal del agua de mar de 100 a 1,000 veces más rápido que otras membranas de ósmosis inversa en uso, y no requerirá bombas de alta presión.
¿Qué se debe hacer con la sal marina que queda de la desalinización? Se puede convertir en salsas para ganado, refinado para uso humano o incluso en fibras de sal, similares a la fibra de vidrio, para uso en materiales de construcción.

Answer 5

Solaculture Fluidynamic Concentrators

Pabellones Solaculture array soportados por aros de alambre

Los arreglos de Solaculture recolectan y concentran de forma fluida la energía solar térmica directa y difusa absorbida por las regiones terrestres cubiertas. Las tomas de aire de los generadores, calentadores o chimeneas de combustible impulsado por el motor se utilizan para crear presiones ligeramente subatmosféricas dentro de las regiones cubiertas por toldos de tela microporosa transparente (cubiertas de cultivos). La presión subatmosférica provoca la entrada de aire atmosférico a través de los doseles porosos y dirige el aire dentro de los doseles hacia las entradas de aire y el aire es calentado por la tierra a medida que viaja a las entradas. La pérdida de calor de las plantas y la tierra al ambiente local es principalmente por convección y evaporación, y ambos mecanismos se evitan en Solaculture mediante el paso del aire hacia el interior a través de los doseles porosos y el flujo de la capa límite a lo largo de las superficies internas del dosel. La entrada de aire a través de las cubiertas evita el escape de aire y gas, enfría las cubiertas y reduce la resistencia del flujo de aire a lo largo de los interiores del dosel.

Los arreglos de Solaculture recolectan y concentran el agua del vapor atmosférico, de la precipitación y de las regiones de la tierra cubiertas y las plantas dentro del conjunto. El escape de los motores de combustión interna o externa o los calentadores alimentados con “aire” de las matrices de Solaculture contienen vapor de agua de la atmósfera local, el agua evaporada de las plantas y la tierra y el agua de combustión del biogás producido dentro de la matriz y del combustible suministrado. . El porcentaje de agua en el escape es mucho mayor de lo que la atmósfera puede contener como vapor y gran parte de ella se condensa al salir. Se puede recolectar agua adicional con intercambiadores de calor de bajo costo. Parte del calor, el agua y el CO 2 pueden devolverse a la matriz para el crecimiento de la planta. Los sistemas Solaculture pueden ser productores netos de agua y producir agua destilada para una variedad de usos.

Las aguas residuales de las aguas residuales municipales, la ganadería y la agricultura causan un exceso de nutrientes en las vías fluviales, lagos y océanos. El agua y los nutrientes pueden tener un gran valor en las matrices de Solaculture para el crecimiento de plantas, algas y para la producción de biocombustibles. Los arreglos de Solaculture se evaporan, concentran y condensan el agua para su reutilización.

Los arreglos de Solaculture pueden recolectar y concentrar el biogás (metano e hidrógeno) de los procesos microbianos dentro de la tierra asociados con plantas, vertederos, sitios de remediación, aguas residuales, basura, pantanos, pantanos, reservorios, minas de carbón, pilas de carbón, arenas de alquitrán, pozos de petróleo y gas. Regiones, rumiantes u otras fuentes. Los arreglos de Solaculture pueden producir biogás in situ en cooperación con las comunidades microbianas que ocurren y prosperan en el entorno local en lugar de retirar y transportar plantas a instalaciones de procesamiento remotas para la conversión a biocombustibles. El metano atmosférico es una preocupación en el cambio climático y muchas fuentes existentes, como rellenos sanitarios, regiones productoras de petróleo y gas, estanques de aguas residuales, lotes de alimento para animales y turberas pueden ser capturadas económicamente por los arreglos Solaculture.

La forma más económica de reducir el CO 2 atmosférico es aumentar la materia vegetal y almacenar los productos de descomposición resultantes en la tierra local. El “Evento Azolla” de hace 50 millones de años es un ejemplo de cómo este proceso puede reducir dramáticamente el CO 2 atmosférico.

Los concentradores fluidinámicos de Solaculture pueden proporcionar alimentos, agua, electricidad, combustible y calor a bajo costo, y Solaculture puede aumentar el crecimiento de las plantas y las regiones donde se pueden cultivar plantas mejorando el entorno de la planta mediante un mejor control de la luz solar, el agua, el aire, el CO 2 . y la temperatura. Al utilizar también la tierra local para el almacenamiento a corto y largo plazo de combustible, calor, agua y para el secuestro de CO 2 a través de las plantas y sus productos de descomposición, Solaculture puede satisfacer mejor las necesidades de la vida con beneficios climáticos adicionales.

Las cubiertas porosas transparentes de bajo costo (~ $ 0.5 / m 2 ) como Agribon AG-19 se usan actualmente para aumentar el rendimiento de los cultivos y se pueden usar toldos similares en matrices de Solaculture. Solaculture es especialmente atractivo para regiones fuera de la red y residencias independientes, incluida la provisión de agua, reciclaje de agua y conversión de energía de aguas residuales, basura y desechos agrícolas. Las tierras de bajo costo, inadecuadas para la agricultura convencional pueden hacerse productivas con Solaculture.

Gran parte de los EE. UU. Recibe 2,000kwh / m 2 / año de radiación solar, y la energía solar puede tener un valor considerable en la evaporación y concentración del agua, el calor, el crecimiento de los cultivos, el secado de los cultivos y la producción de biocombustibles.

Los concentradores solares fluidinámicos de Solaculture son mucho menos costosos que los concentradores solares de radiación y ofrecen muchos beneficios adicionales. Los concentradores solares fluidinámicos de Solaculture pueden tener relaciones de concentración mucho más altas que los concentradores solares de radiación, y pueden ser mucho más eficientes. Las matrices de Solaculture pueden usar radiación solar directa y difusa, y no requieren seguimiento o espaciado.

La extracción de aire para un generador impulsado por un motor cofuellado desde un conjunto Solaculture de 10 hectáreas (100.000 m 2 ) a través de un conducto de 1 m 2 produce una relación de concentración de 100.000 para el aire calentado por energía solar, biogás y agua. Una radiación solar neta de 1kw / m 2 produce una entrada térmica de 100MW.

Solacultura para vertederos

Vertederos Los arreglos Solaculture pueden cubrirlos y el “gas de vertedero” emitido se puede usar para calentar combustibles o generadores con motor.

Los toldos bajos del túnel pueden ser apoyados por aros de alambre periódicos. La varilla de alambre de acero de 3/16 “de diámetro se usa comúnmente y cuesta alrededor de $ 0.35 / lb en la cantidad de compra.

Los arreglos de Solaculture pueden usar energía solar para aumentar la temperatura promedio del relleno sanitario y, por lo tanto, aumentar la productividad microbiana y la evaporación del agua contenida, un proceso que requiere una gran cantidad de energía térmica.

La EPA de EE. UU. Estima una emisión de metano de 5 Tg y una emisión equivalente de 100 Tg CO 2 de los vertederos de EE. UU. En 2012, aproximadamente el 18% de las emisiones de metano antropogénico de EE. UU.

El valor anual del metano de vertedero de EE. UU. (5 Tg) es de ~ $ 220 mil millones.

Los costos del tope de relleno a menudo exceden los $ 50.00 / m 2 . El medio de cobertura de fila microporosa utilizado para la protección de cultivos (Agribon AG-19) cuesta ~ $ 0.5 / m 2 .

La EPA de los EE. UU. Estima que el costo del pozo de metano del relleno sanitario es de ~ $ 6.00 / m 2 y hay un costo de extracción adicional asociado con la plomería y los sopladores.

Los toldos Solaculture se pueden colocar en vertederos operativos o cerrados para la producción de energía

Los sistemas Solaculture ofrecen costos y tiempos de construcción más bajos que los conjuntos de tapas y pozos convencionales y pueden proporcionar agua fresca y calor además de combustible.

Solaculture ofrece una solución rentable a un problema ambiental.

Los agricultores han aprendido a usar la energía solar de manera rentable y Solaculture ofrece a los agricultores una gama muy amplia.

Answer 6

Eventualmente, sí. Mire lo que WaterFX está haciendo con la desalinización solar (no la ósmosis inversa tradicional): Archivos del blog – WaterFX Tal vez algún día, California y otras regiones áridas estén lo suficientemente resecadas, para que la economía sea realmente convincente. Parece que CA se está volviendo más seco y más poblado. ¿Qué recursos de agua dulce sostendrán la creciente población en los próximos años? En este momento, WaterFX está operando a $ 450 / AF frente a la planta de Carlsbad RO a más de $ 900 / AF. A medida que el precio de la energía solar disminuye, y la tecnología CSS de WaterFX mejora, esto podría resultar una opción viable antes de lo que pensamos.

Answer 7

Creo que una mejor solución será la extracción de agua del aire. Esto se puede hacer fácilmente incluso en la mayoría de las áreas desérticas. Tiene varias ventajas. No es necesario hacerlo cerca de una fuente de agua salada, por lo que puede hacerse en cualquier lugar. También resuelve el problema de qué hacer con el agua súper salada que le sobra cuando extrae parte del agua dulce del agua salada, ya que descargarla de nuevo en el mar es perjudicial para la vida marina. (Teóricamente, podrías usar vender sal como sal marina, pero esto rara vez es económico porque tendrías que extraer TODA el agua, y hacer esto es muy costoso). Incluso tiene el beneficio menor de que el vapor de agua es un invernadero. gas, por lo que está reduciendo el calentamiento global mediante la extracción de vapor de agua del aire. Aqui hay unos cuantos enlaces:

http://www.gizmag.com/eolewater-…

http://bigthink.com/design-for-g …

http://techland.time.com/2013/03…

http://www.gizmag.com/airdrop-wi …

Answer 8

Cuando nos encontramos con un gran avance para superar los principales inconvenientes que tiene la desalinización; como el consumo de energía, el costo de los equipos, la escalabilidad, la capacidad de mantenimiento, las preocupaciones ambientales cuando se trata de la eliminación de salmuera y, finalmente, el fácil acceso a países del tercer mundo. Revisa mi propuesta:
https://www.academia.edu/8953445 …

Answer 9

Probablemente sea mejor realizar un último tratamiento en las aguas residuales municipales desde el punto de vista energético. Hay mucho menos que eliminar después del tratamiento que ya realizamos antes de liberar en arroyos, lagos o el océano. Y existe, por definición, la cantidad adecuada para los usos de agua potable en el hogar porque el agua municipal utilizada es de donde proviene. El suministro común a través del sistema municipal de plomería para jardín y otros usos al aire libre, así como para usos industriales significa que la cantidad necesaria no será suficiente a menos que se implemente un medio de entrega por separado. Eso es una cantidad demasiado grande para contemplar en la ciudad promedio que ni siquiera está arreglando los baches. Esto se aplica también a la desalinización. A menos que desee desalinizar para todos los usos de agua no potable, necesitará tuberías separadas. Buena suerte con eso.

Answer 10

Ignorando la tecnología por ahora y pensando más en esto desde un punto de vista filosófico, la respuesta tiene que ser sí. Agua dulce significa vida, simple y llanamente. El problema es demasiado importante para que no se convierta en realidad. Es solo una cuestión de tiempo, enfoque y recursos.

Personalmente, el único problema que considero más importante es la energía renovable barata, y la única razón por la que creo que es más importante que la desalinización barata es porque puede proporcionar una desalinización barata además de los otros beneficios obvios.

Answer 11

Puede ser, pero hacerlo será una empresa masiva.
Estoy trabajando en un proyecto en este momento con el objetivo de construir canales de agua de mar en regiones secas y construir alambiques solares a gran escala. Esto llevaría el agua directamente a una región que la necesita sin tener que desviarla de otra parte.

Otro beneficio es que vamos a hacer que los canales de agua de mar sean lo suficientemente anchos para los barcos de carga, y fuera de los canales de agua de mar, las áreas locales pueden construir piscifactorías, granjas de algas marinas y playas recreativas.

Esto va a ser una empresa increíble y ahora estamos literalmente a nivel del suelo, pero se puede hacer y no nos detendremos hasta que se haga. Estamos tratando de correr la voz tanto como sea posible para que podamos comenzar a obtener fondos para que funcione. Si estás interesado en ayudar a echar un vistazo a facebook.com/freshwaterforall

Answer 12

Mirando las tecnologías que tenemos para la agricultura, la logística de alimentos, la conservación de alimentos, la refrigeración, etc., y las personas todavía están hambrientas, un gran NO gordo.

Pero será un componente importante, junto con la planificación de recursos, el control de la contaminación, la gestión de aguas superficiales y reservorios, la recuperación de aguas residuales, etc.

Answer 13

No siempre. Muchas áreas que experimentan pobreza de agua están lo suficientemente lejos del océano como para que la adquisición del agua desalada implique costos de transporte prohibitivos. El agua es relativamente pesada y la gente tiende a usarla en gran medida, especialmente los granjeros y rancheros. Mover el agua cuesta arriba también requerirá energía de bombeo adicional. Además, no todos los terrenos son susceptibles de ser atravesados ​​por una tubería.

En conjunto, estos factores significan que ciertas regiones geográficas no podrán superar los problemas de escasez. A medida que los grandes acuíferos se bombean a tasas insostenibles, se buscan graves colapsos económicos y de población en esas regiones.

Answer 14

Ya está en muchas partes del mundo, por lo que no será la única solución, sino que será el factor contribuyente principal de la solución.

Answer 15

Esta es una pregunta de asignación de recursos. Si el agua escasea, la desalinización se convierte en una fuente de agua asequible, a menos que los consumidores no estén dispuestos o no puedan invertir. Pueden recurrir a otras fuentes de agua o pueden abandonar el área.