La Región de Murcia es un espacio con muchas posibilidades, pero escasos recursos hídricos, lo que lleva a explotar al máximo los recursos actuales, hasta el punto de amenazar con agotarlos. En la medida en que la actividad humana aumenta por encima de los recursos naturales disponibles, los déficits también se incrementan. El conocimiento de las tecnologías relacionadas con la desalinización del agua de mar para obtener agua apta para abastecimiento o destinada al riego, así como sus posibilidades reales de desarrollo, se han convertido en una prioridad para la Región de Murcia.

Conscientes de esta realidad y con el objetivo de avanzar en el conocimiento de todo lo relacionado con la desalinización, se firmó en septiembre de 2018 el “CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE LA ENTIDAD DE SANEAMIENTO Y DEPURACIÓN DE LA REGIÓN DE MURCIA Y EL COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS INDUSTRIALES DE LA REGIÓN DE MURCIA PARA EL FOMENTO DE LA TECNOLOGÍAS RELACIONADAS CON LA DESALINIZACION DEL AGUA DEL MAR PARA OBTENCIÓN DE AGUA POTABLE”. La redacción de este trabajo se enmarca en el seno de dicho convenio y en concreto se han ejecutado los trabajos correspondientes al “Estudio de las mejores tecnologías disponibles en desalación de agua. Análisis de las repercusiones de la implantación generalizada de las tecnologías de desalación, tanto desde el punto de vista del sistema eléctrico de la Región, como en su aspecto ambiental”.

Objetivos

Los objetivos del estudio son fundamentalmente dos:

1. Hacer una revisión de las distintas tecnologías disponibles actualmente para la desalación de agua de mar, con el fin de seleccionar la mejor tecnología a implantar en la Región de Murcia.
2. Establecer las repercusiones, tanto desde el punto de vista energético como medioambiental, que supondría una hipotética implantación generalizada de Instalaciones de Desalación de Agua de Mar (IDAM) basadas en la tecnología más adecuada, teniendo en cuenta los recursos hídricos disponibles y la caracterización de la demanda hídrica actual.

No ha sido objeto de este estudio las repercusiones económicas (precio agua, etc.) ni las infraestructuras de transporte y distribución hídrica.

Mejores tecnologías de desalación disponibles

Las tecnologías de desalación se han dividido fundamentalmente entre convencionales y emergentes. Se entiende por tecnologías convencionales las que presentan una madurez tecnológica elevada y por tanto se usan de forma generalizada a lo largo del mundo. Las tecnologías emergentes se consideran aquellas que se encuentran en fase de investigación y pueden suponer en un futuro una mejora en la eficiencia energética con respecto a las convencionales.

Las tecnologías convencionales estudiadas son:

• La evaporación de agua, a su vez dividida en la evaporación instantánea multietapa (Multi-stage Flash – MSF), la evaporación multiefecto (Multi-Effect Desalation – MED) en tubos horizontales, la compresión de vapor (Vapor Compression – VC) y la destilación solar.
• La desalación por electrodiálisis (ED), a su vez dividida en electrodiálisis de lotes, electrodiálisis continua o unidireccional y electrodiálisis reversible.
• La ósmosis inversa, incluyendo una revisión de las distintas partes del proceso de desalación por ósmosis inversa y los distintos tipos de configuración que pueden adoptar las plantas en la actualidad (pasos, etapas, recuperadores, etc.).

En cuanto a las tecnologías emergentes, se han clasificado en dos grandes grupos. Por un lado, aquellas tecnologías que son una combinación de nuevos sistemas para la mejora de la eficiencia energética con tecnologías convencionales y por otro lado nuevas tecnologías que pueden resultar potencialmente más eficientes que las tecnologías convencionales. El primer grupo está representado fundamentalmente por la incorporación de sistemas de energía renovable a un proceso convencional como puede ser la destilación o la ósmosis inversas, reduciendo de esta forma el consumo energético global del proceso de desalación. El segundo grupo incluye tecnologías muy diversas (nanotecnología, técnicas biológicas, etc.) con un principio de funcionamiento ciertamente alejado de las tecnologías convencionales.

Tras el estudio de las distintas tecnologías existentes y en desarrollo, se llega a la conclusión de que la ósmosis inversa es la mejor tecnología disponible actualmente para su utilización en la Región de Murcia. Para ello se han analizado diversos criterios como el coste de producción de agua, costes de mantenimiento, la inversión o la afección medioambiental entre otros. Por otro lado las tecnologías emergentes, tanto las basadas en el uso de energías renovables como las basadas en tecnologías más eficientes, se encuentran en un estado de desarrollo muy temprano y no se contempla su utilización convencional en un horizonte temporal de 10 a 15 años. En este sentido solo se contempla la combinación de la tecnología solar fotovoltaica con las plantas desaladoras, siendo su aportación energética relativamente baja en comparación con la demanda energética de las mismas.

La tecnología de la desalación consume energía eléctrica para su funcionamiento siendo uno de los principales inconvenientes de esta solución para la obtención de agua potable. No obstante, el desarrollo de la desalación ha ido asociado al aumento de eficiencia y por tanto a una reducción de los costes y de la energía necesaria para desalar una cantidad determinada de agua. En los últimos años esta optimización en el consumo ha hecho que se lleguen a valores 20 veces inferiores a los que se producían en los años 70/80 estando hoy día en plantas de nueva creación eficientes por debajo de los 2,90 kWh/m3.

Tomando nota de los valores de consumo energético y la tecnología de proceso utilizados desde la aparición de las plantas desalinizadoras en España hasta la actualidad podemos observar el salto evolutivo que han dado y lo que ello representa, pasando de cifras inasumibles a otras muy aceptables y con clara tendencia a ser cada día menores.

Recursos hídricos disponibles y estimación de las demandas en la DHS

Con el fin de realizar una estimación de la evolución de los recursos hídricos en la Región de Murcia se ha realizado un estudio de los diferentes recursos disponibles en la Demarcación Hidrográfica del Segura (DHS), cuantificándolos según su procedencia. Cabe destacar que dicha demarcación, aunque no se ciñe exclusivamente a la Región de Murcia, engloba prácticamente la totalidad de los recursos hídricos de nuestra Región y, a su vez, los recursos hídricos de la Región de Murcia representan casi el 60% del global de la demarcación.

Los recursos de la DHS se han cuantificado en la actualidad en 1.602 hm3/año. Se clasifican fundamentalmente por su procedencia, en recursos propios y externos procedentes de otras cuencas.

La mayor parte de los recursos hídricos en la DHS, un 53,31%, están constituidos por los recursos hídricos propios convencionales, también denominados naturales (aportaciones de los ríos que alimentan los almacenamientos naturales de agua, superficiales y subterráneos). El resto de recursos propios son los denominados no convencionales, representando un 16,73% los retornos al sistema (retornos agrarios y reutilización de agua depuradas) y un 9,86% la desalación de agua de mar. Los recursos externos proceden fundamentalmente de la cuenca del Tajo mediante el Trasvase Tajo-Segura y representan un 20,1% de los recursos totales disponibles.

En la demarcación hidrográfica del Segura existen en la actualidad un total de 13 desanilizadoras de agua de mar. De todas ellas, cobran especial interés para el presente estudio, aquellas desaladoras con capacidades de producción de agua elevadas y que utilicen las últimas tecnologías. En general estas plantas suelen tener titularidad pública (Acuamed, etc.).En la Figura se muestra la localización de estas instalaciones distribuidas a lo largo del litoral de la demarcación.

De los recursos hídricos disponibles en la DHS se concluye que, del total de recursos hídricos disponibles, el 80% son recursos propios y el 20% restante son recursos externos provenientes de otras cuencas, siendo los recursos hídricos procedentes de la desalación de agua de mar aproximadamente un 8,6% de los recursos totales.

Respecto a la demanda estimada para un horizonte temporal a largo plazo, 15 años, sería de 1.866 hm3/año. La demanda de agua se ha clasificado por usos según la legislación vigente. De esta forma los principales usos en la demarcación son agrario, urbano, industrial y otros varios (demandas ambientales, riego campos de golf, etc.). El uso agrario representa un 83% y el urbano un 12% de la demanda total, siendo la suma de ambos prácticamente la totalidad.

Los recursos hídricos disponibles así como las estimaciones a largo plazo han servido como base para realizar el balance hídrico de cara al escenario planteado de la implantación generalizada de la tecnología de desalación en la Región de Murcia.

Implantación generalizada de las tecnologías de desalación en la Región de Murcia y sus repercusiones medioambientales y en la red eléctrica

La implantación generalizada de tecnologías de desalación en la Región de Murcia se ha considerado como un escenario futuro en el que una parte significativa de los recursos hídricos disponibles en el pasado o en la actualidad no estén disponibles y se tengan que suplir mediante la producción de agua desalada. En este sentido se han planteado distintas hipótesis relacionadas con la reducción en un horizonte temporal a largo plazo, más de 10 años, de los recursos hídricos actuales. Las tres hipótesis fundamentales que se han contemplado son:

• Eliminar la sobreexplotación de acuíferos. Se ha estimado que en la actualidad se extrae un volumen de 230 hm3/año de agua procedente de bombeos subterráneos no renovables para cubrir fundamentalmente el déficit de aplicación agraria. Según la Directiva Marco del Agua europea este tipo de bombeos tiene que suprimirse en 2027 como máximo.
• La disminución de los recursos procedentes del TTS. En la actualidad estos recursos son fundamentales tanto para el abastecimiento urbano como para el riego agrícola. Estas aportaciones no están aseguradas en un futuro por varios motivos. Sequía en la demarcación de origen, modificaciones legislativas o cambios políticos entre otros motivos, pueden hacer disminuir las aportaciones medias a largo plazo, aunque no se ha contemplado la eliminación total.
• El cambio climático. Este factor afectará a los recursos disponibles en régimen natural, cuantificándose en un 5% de estos, aproximadamente una reducción de 35 hm3/año netos.

Para suplir en el horizonte temporal de estudio las hipotéticas reducciones de recursos hídricos se plantea el aumento de la producción de agua desalada de las plantas actuales, así como la construcción de nuevas plantas que dispongan de las mejores tecnologías disponibles. Estas aportaciones se han cuantificado en un aumento de 328 hm3/año, hasta situar la producción de agua desalada en un 28,28% de los recursos totales disponibles. Cabe destacar que en el balance se ha supuesto un ligero aumento de la reutilización debido al crecimiento de la demanda urbana.

Las características principales de la planta desaladora tipo se pueden ver en la tabla siguiente:

Partiendo de la capacidad de producción de agua de esta desaladora tipo se realiza un balance simplificado con el que se establece la construcción de 2 nuevas plantas desaladoras en el litoral de la DHS. De esta forma se compensarían en gran medida las hipotéticas disminuciones de los recursos, aunque se mantendría una parte del déficit de aplicación actual. Se ha considerado más realista no eliminar el déficit de aplicación que existe ya que supondría la construcción de cuatro plantas en un horizonte temporal de 10 a 15 años, hecho complejo por varios factores (económico, político, ubicación, etc.).

Por otro lado, la ubicación de las nuevas plantas en el litoral de la demarcación está limitado en gran medida. La presencia de grandes núcleos de población, de áreas protegidas medioambientalmente (véase apartado 6.3) o el propio relieve costero restringen en gran medida la ubicación de las plantas. Se han contemplado un total de 6 ubicaciones que coinciden con instalaciones ya existentes. En la Figura 65 se pueden observar las distintas ubicaciones estudiadas para la ubicación de la planta tipo.

Teniendo en cuenta la cercanía al consumo y el aprovechamiento de las infraestructuras existentes de distribución del agua, las áreas protegidas a nivel medioambiental, los núcleos de población y la red de distribución eléctrica para la toma de decisiones de la ubicación, la ubicación propuesta para estas dos nuevas plantas sería junto a las existentes de Águilas y Escombreras como plantas Águilas II y Escombreras II al cumplir con todos los requerimientos para su implantación.

En cuanto a las repercusiones medioambientales del escenario planteado se centran en aspectos como el impacto debido a la captación de las aguas, al vertido de agua de rechazo del conjunto de plantas desaladoras, así como el impacto del consumo energético asociado al aumento de la producción de agua desalada. Gran parte del impacto medioambiental asociado al vertido de agua de rechazo se puede mitigar mediante las soluciones técnicas actuales. Del mismo modo se ha establecido un aumento en las emisones de CO2 asociadas al consumo energético de 339.100 t CO2/año.

Las repercusiones sobre el sistema de energía eléctrica de la Región de Murcia de un hipotético aumento en la producción de agua desalada pueden ser fundamentalmente dos. Por un lado estaría el aumento del consumo de energía debido a la propia producción de agua desalada. Por otro lado, la construcción de nuevas plantas supondría disponer de una parte de la capacidad de la red eléctrica y en último extremo la necesidad de un refuerzo de la misma. El consumo de energía eléctrica derivado del aumento de producción de agua desalada se ha estimado en 1.280 GWh mientras que una vez consultado al operador del sistema eléctrico se concluye que actualmente existe capacidad disponible en la red para la instalación de las nuevas plantas desaladoras planteadas.

Conclusiones

Se ha abarcado un estudio prospectivo en el que se han revisado y analizado las tecnologías de desalación, tanto convencionales como emergentes. Por otro lado, se ha planteado un escenario futuro en el que el agua procedente de instalaciones desaladoras represente un recurso hídrico principal en la Región de Murcia ante una hipotética reducción de otros recursos actuales.

En este escenario planteado los recursos procedentes de la desalación se estima que podrían suponer un 28,28% de los recursos totales, aumentando un 18,42% respecto a la aportación actual de la desalación a la DHS, con lo que pasaría a ser el segundo recurso en volumen después de los recursos propios de la cuenca en régimen natural, con esta medida se evitaría, en gran medida, dependencia de recursos de otras cuencas, se paliaría el efecto del cambio climático sobre nuestros recursos naturales y se eliminaría la sobreexplotación de los acuíferos de la Región de Murcia.