La desalinización de agua de mar consiste en utilizar la desalinización de agua de mar para producir agua dulce. [1] Es una tecnología incremental de código abierto para realizar la utilización de los recursos hídricos. Puede aumentar la cantidad total de agua dulce y no se ve afectado por el tiempo, el espacio y el clima. Puede garantizar el suministro de agua estable del agua potable de los residentes costeros y el agua de reposición de las calderas industriales.

El proceso de obtención de agua dulce a partir del agua de mar se denomina desalinización de agua de mar. Los métodos de desalinización de agua de mar utilizados incluyen el método de congelación de agua de mar, el método de electrodiálisis, el método de destilación, el método de ósmosis inversa y el método de intercambio iónico de carbonato de amonio. La aplicación del método de membrana de ósmosis inversa y el método de destilación es la corriente principal en el mercado. Más de 100 instituciones de investigación científica en más de 10 países en el mundo están llevando a cabo investigaciones sobre desalinización de agua de mar, y cientos de instalaciones de desalinización de agua de mar con diferentes estructuras y capacidades están funcionando. Una planta desalinizadora moderna a gran escala puede producir miles, decenas de miles o incluso casi un millón de toneladas de agua dulce todos los días. El costo del agua disminuye constantemente. En algunos países, se ha reducido casi al precio del agua del grifo. El agua de desalación en algunas áreas ha alcanzado la escala de suministro de agua nacional y urbano.

Propósito principal

La desalinización de agua de mar consiste en utilizar la desalinización de agua de mar para producir agua dulce. [3] Es una tecnología incremental de código abierto para realizar la utilización de los recursos hídricos. Puede aumentar la cantidad total de agua dulce sin verse afectado por el tiempo, el espacio y el clima. La calidad del agua es buena y el precio es cada vez más razonable. Puede garantizar el suministro de agua estable del agua potable de los residentes costeros y el agua de reposición de las calderas industriales. El proceso de obtención de agua dulce a partir del agua de mar se denomina desalinización de agua de mar. [4]

La desalinización del agua de mar se realiza principalmente para proporcionar agua potable y agua para la agricultura. A veces, la sal comestible se produce como subproducto. La desalinización es popular en Oriente Medio y también se utiliza en algunas islas y barcos.

La capacidad de desalinización acumulada de los proyectos construidos y futuros de China es de aproximadamente 600000 toneladas / día. Desde la perspectiva de la planificación de políticas, hay más de cinco veces el espacio de crecimiento de la capacidad del mercado de la industria en la próxima década, y la perspectiva es optimista. El costo de la desalinización del agua de mar se ha reducido a 4-5 yuanes por tonelada y la viabilidad económica se ha mejorado considerablemente. Teniendo en cuenta la reducción de costos que traerá el progreso tecnológico futuro y el apoyo a las políticas, se espera que la industria de la desalinización de agua de mar crezca de manera explosiva en el futuro.

Evolución histórica

Desalación de agua de mar

La desalinización del agua de mar ha sido un sueño perseguido por la humanidad durante cientos de años. En la antigüedad, existían historias y leyendas sobre la extracción de sal del agua de mar. La aplicación a gran escala de la tecnología de desalinización de agua de mar comenzó en el árido Medio Oriente, pero no se limita a esta región. Dado que más del 70% de la población mundial vive a menos de 120 kilómetros del mar, la tecnología de desalinización de agua de mar se ha aplicado rápidamente en muchos países y regiones fuera de Oriente Medio durante más de 20 años. La información más reciente lo muestra.

Hace ya 400 años, la familia real británica ofreció una recompensa por los métodos económicos de desalinización.

Pero no fue hasta el siglo XVI cuando la gente comenzó a hacer esfuerzos para extraer agua dulce del agua de mar. En ese momento, los exploradores europeos utilizaron la estufa del barco para hervir agua de mar para producir agua dulce durante su largo viaje. Calentar agua de mar para producir vapor, enfriar y condensar puede obtener agua pura, que es la experiencia de la vida diaria y el comienzo de la tecnología de desalinización de agua de mar.

La desalinización en el sentido moderno se desarrolló solo después de la Segunda Guerra Mundial. Después de la guerra, debido al vigoroso desarrollo del petróleo en el Medio Oriente por parte del capital internacional, la economía y la población de esta región se desarrollaron rápidamente y la demanda de recursos de agua dulce en esta región originalmente árida aumentó día a día. La ubicación geográfica y las condiciones climáticas únicas en el Medio Oriente, junto con sus ricos recursos energéticos, hacen que la desalinización de agua de mar sea una opción realista para resolver la escasez de recursos de agua dulce en la región y presenta los requisitos para dispositivos de desalinización de agua de mar a gran escala.

Desde la década de 1950, la tecnología de desalinización de agua de mar se ha acelerado con la intensificación de la crisis de los recursos hídricos. Entre las más de 20 tecnologías de desalinización desarrolladas, la destilación, la electrodiálisis y la ósmosis inversa han alcanzado el nivel de producción industrial a gran escala [5] y se utilizan ampliamente en todo el mundo.

Ya en 1958, el investigador Shi Song llevó a cabo por primera vez la investigación sobre la desalinización de agua de mar por electrodiálisis con membranas de intercambio iónico en China. Anteriormente, en 1953, CE Reid sugirió que el Departamento del Interior de EE. UU. Incluyera la investigación de ósmosis inversa en el plan nacional.

A principios de la década de 1960, surgió la tecnología de desalinización instantánea de múltiples etapas y la industria moderna de la desalinización ha entrado en una era de rápido desarrollo.

Posteriormente, en 1967, la Comisión Estatal de Ciencia y Tecnología organizó una batalla nacional por la desalinización del agua de mar y una batalla de élite nacional por la desalinización del agua de mar en diversas disciplinas como el tratamiento del agua y la química analítica, la química de materiales y la mecánica de fluidos.

Desalación de agua de mar

En 1970, la fuerza principal de la batalla se reunió en Hangzhou, provincia de Zhejiang, y organizó el primer laboratorio de desalinización de agua de mar del país. Durante este período, han estado utilizando tecnología de electrodiálisis para la desalinización de agua de mar, han desarrollado con éxito una membrana de filtro microporosa especial para el monitoreo marino y han construido la estación de desalinización de agua de mar por electrodiálisis más grande del mundo: la estación de desalinización de agua de mar de la isla Xisha Yongxing. Una vez líder mundial en desalación de agua de mar.

En 1982, la Sociedad China para la desalinización y la reutilización del agua se estableció en Hangzhou con la aprobación del Departamento de la Asociación China de ciencia y tecnología. Sin embargo, después de diez años de catástrofe, todavía se debilitó. En este momento, la membrana compuesta de poliamida totalmente aromática y sus componentes de rollo en los Estados Unidos al otro lado del océano se han publicado de manera destacada.

En 1984, la Administración Oceánica Estatal estableció el centro de investigación y desarrollo de tecnología de tratamiento de agua de Hangzhou de la Administración Oceánica Estatal con la oficina de investigación de desalinización de agua de mar como organismo principal. China comenzó a prestar atención a la tecnología de membranas. Sin embargo, la membrana compuesta y sus componentes enrollados para la desalinización de agua de mar en los Estados Unidos se han comercializado en una gran área y se han puesto en uso nacional y civil.

En 1992, con el fin de ponerse al día con la brecha entre la tecnología de membranas y el mundo, Junding de la Comisión Estatal de Ciencia y Tecnología estableció el centro nacional de investigación de tecnología de ingeniería de membrana de separación de líquidos basado en el centro de investigación y desarrollo de tecnología de tratamiento de agua de Hangzhou del estado. Oceanic Administration, y comenzó a desarrollar silenciosamente membranas de ósmosis inversa domésticas.

Para 2003, se han construido y contratado plantas desaladoras de agua de mar y agua salobre en el mundo, con una capacidad de producción de 36 millones de toneladas de agua dulce por día. La desalinización del agua de mar se ha extendido a 125 países y regiones de todo el mundo, y el agua desalinizada alimenta a aproximadamente el 5% de la población mundial. De hecho, la desalinización de agua de mar se ha convertido en una opción estratégica ampliamente utilizada para resolver el problema de la escasez de agua en muchos países del mundo. Su eficacia y fiabilidad han sido ampliamente reconocidas.

Antes del siglo XXI, la tecnología de membranas de ósmosis inversa estaba monopolizada por países extranjeros, mientras que China no comenzó a dominar la tecnología de producción de membranas de ósmosis inversa hasta finales de la década de 1990. Esta historia se remonta a los primeros días de la fundación de la República Popular China, cuando nuestros líderes nacionales se dieron cuenta de la perspectiva de la desalinización del agua de mar y su papel en la sociedad en el futuro.

Osmosis inversa

Es un método de separación y desalinización por membrana, que se utilizó solo en 1953. Este método utiliza una membrana semipermeable que solo permite la penetración del solvente y no permite la penetración del soluto para separar el agua de mar del agua dulce. En circunstancias normales, el agua dulce se difunde hacia el lado del agua de mar a través de la membrana semipermeable, de modo que el nivel del líquido en el lado del agua de mar aumenta gradualmente y no se detiene hasta una cierta altura. Este proceso es la infiltración. En este momento, la presión estática de la columna de agua sobre el lado del mar se llama presión osmótica.

Si se aplica una presión externa mayor que la presión osmótica del agua de mar a un lado del agua de mar, el agua pura en el agua de mar invertirá la ósmosis en agua dulce. La mayor ventaja de la ósmosis inversa es el ahorro de energía. Su consumo de energía es sólo la mitad del de la electrodiálisis y el 1/40 del de la destilación. Por lo tanto, desde 1974, países desarrollados como Estados Unidos y Japón han cambiado sucesivamente su enfoque de desarrollo hacia la ósmosis inversa.

La tecnología de desalinización de agua de mar por ósmosis inversa se ha desarrollado rápidamente y el costo del proyecto y el costo de operación se han reducido continuamente. La principal tendencia de desarrollo es reducir la presión de funcionamiento de la membrana de ósmosis inversa, mejorar la tasa de recuperación del sistema de ósmosis inversa, la tecnología de pretratamiento barata y eficiente y mejorar la capacidad anticontaminación del sistema.