Abordando la escasez de agua en las Islas Canarias: membranas SWRO con tecnología TFN como una solución probada para el riego

La ósmosis inversa es la tecnología líder para la producción de agua desalada a nivel mundial. España, incluidas las Islas Canarias, es una de las regiones con la mayor capacidad instalada de desalinización. En las islas orientales (Lanzarote, Fuerteventura y Gran Canaria), con una mayor escasez, ya iniciaron la implementación de plantas de desalinización de agua de mar a principios de los años 60. En el caso Tenerife, La Palma, La Gomera y El Hierro, que cuentan con mayor disponibilidad de agua dulce, también se enfrentan a situaciones de déficit hídrico debido al aumento de la demanda asociada al aumento de población (residente y turistas), y el mayor consumo por los distintos sectores económicos.

Los productos agrícolas canarios son de gran calidad y por tanto muy demandados. El caso más icónico es el del plátano canario, con su propia marca, que constituye uno de los principales motores económicos en islas como La Palma o Tenerife. El tomate ocupa el segundo lugar siendo exportado a países como Holanda y Gran Bretaña. El tercer producto más cultivado, pero con una gran diferencia en volumen, es el pepino, seguido de cultivos tropicales como el mango y el aguacate. En La Palma, alrededor del 85% del total del agua disponible se utiliza para la agricultura, con la presencia y dominancia de cultivos con lata demanda de riego, como los plátanos y otros frutales, incluidos los aguacates. En esta isla no hay suministro de agua desalinizada y la cantidad y calidad del agua se están convirtiendo en un problema; ya se habla de problemas de suministro en el lado oeste, el más intensivo en agricultura, y empeoramiento de la calidad del recurso.

Para mitigar la escasez de agua para el consumo humano y la agricultura, la desalación de agua de mar es crucial. El uso exitoso de la desalación de agua de mar para el riego requiere optimizar el consumo de energía y su coste final por metro cúbico, pero también el rechazo de las membranas en sales (TDS) y boro debido a las sensibilidades de los diferentes cultivos.

El agua de riego debe cumplir criterios de calidad de acuerdo al tipo de suelo y de cultivo. Aguas con un elevado contenido de sales pueden provocar procesos de salinización del suelo, que resultado de la acumulación progresiva estas (principalmente sodio y cloruro) en las capas superficiales del terreno, llegando a formar costras salinas que dificultan los procesos de intercambio de energía, agua, gases y fertilizantes, impidiendo así el crecimiento de las plantas. Los suelos sódicos tienen una alta cantidad de sodio intercambiable, lo que provoca una pérdida significativa de la estructura del suelo debido a la dispersión de coloides (arcillas y compuestos húmicos), causando compactación del suelo y falta de aireación, factores negativos para el correcto funcionamiento del sistema radicular.

Otro parámetro crítico es el boro. Se trata de es un elemento esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas vasculares, y una nutrición adecuada en boro es crucial para la producción agrícola, pero la exposición excesiva puede causar efectos perjudiciales no solo para las plantas, sino también para los animales y los humanos. La toxicidad por boro es un problema mundial que limita significativamente el rendimiento de los cultivos en zonas agrícolas caracterizadas por suelos alcalinos y salinos, junto con una baja pluviosidad y un lavado muy escaso. Además, los suelos ricos en boro también ocurren como consecuencia de exceso de fertilización y/o el riego con agua que contiene altos niveles de boro. La tolerancia al boro depende del cultivo, siendo algunos cultivos más sensibles que otros. En el caso de los cultivos habituales en el archipiélago canario por ejemplo tenemos el caso del aguacate, con alta sensibilidad, requieren riegos con aguas con valor máximo de boro entre 0,5-0,75 mg/l. El pepino es moderadamente sensible, con un valor máximo entre 1,0-2,0 mg/l. En el caso del tomate se toleran concentraciones elevadas, superiores a 5 mg/l.

El boro está presente en el agua de mar en una concentración promedio de 4,5 ppm. Se encuentra en dos formas: ácido bórico (B(OH)3) e ion borato (B(OH)–4). Debido al pequeño tamaño y la falta de carga de la molécula de boro, este no se rechaza muy bien por las membranas. A pH elevado, el equilibrio se desplaza hacia la formación del ion borato, que se rechaza mejor por las membranas de ósmosis.

Para mejorar el rechazo del boro por las membranas de ósmosis inversa, hay dos métodos: el primero es el sistema de paso único con ajuste de pH en el agua de alimentación o un sistema de dos pasos con la posibilidad de aumentar el pH en la alimentación del segundo paso. El sistema de un paso único siempre es preferible debido a menores CAPEX y OPEX, pero no siempre es posible dependiendo de las condiciones del agua de alimentación (temperatura) y los requisitos del agua desalada. Las membranas TFN se diferencian de las membranas compuestas de película delgada convencionales por la presencia de un nanomaterial especial en la capa activa que mejora el rechazo de sal hasta el 99,89% sin penalizar la permeabilidad. Esta tecnología también presenta un efecto beneficioso en el rechazo de boro (93% en condiciones estándar de testeo), ya que estos nanomateriales presentan una mayor selectividad y rechazo de este elemento en un amplio rango de pH. Estas características hacen que sean una excelente selección para la producción de agua desalada para aguas de riego al ofrecer valores de rechazo de sales y boro superiores, garantizando los estrictos valores requeridos en por algunos cultivos.

Las Islas Canarias siempre han sido pioneras y un referente mundial en tecnologías de desalación. Hoy en día hay más de 300 plantas de desalación en operación en el archipiélago. La mayoría de estas instalaciones utilizan tecnología de osmosis inversa, que produce aproximadamente el 90% del agua desalada. Hoy en día, más del 45% del agua desalinizada obtenida con tecnología de ósmosis inversa (RO) en el archipiélago es producida por membranas LG TFN gracias a un rendimiento óptimo en términos de calidad, y especialmente en la eliminación de boro, además de bajo consumo de energía y productos químicos. Las membranas LG TFN están produciendo más de 200,000 m3/d, para fines de agua potable y riego.