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Desalinización de agua de mar:
Respuesta a las necesidades de agua
para el norte de Chile
Profesor: Dr. Aldo Saavedra Fenoglio
Laboratorio de Procesos de Separación con Membranas,
Departamento de Ingeniería Química USACH.
E-mail: [email protected]
DISPONIBILIDAD DE AGUA
EN EL MUNDO




En el mundo hay unos 1.400 millones
de Km3 de agua.
De ese volumen, el 97,23% es agua
salada, con altos niveles de salinidad
(entre 3 y 4%p/p).
El 2,77% restante es agua de baja
salinidad (menor del 0,05%). De este
porcentaje el 77,3% corresponde a
agua que está congelada en polos y
glaciares, no disponible para su
utilización.
Esto significa que aproximadamente
el 0,62% es factible de ser
aprovechada para usos potable,
industrial y agrícola.
Agua Salada
Agua Dulce
2,77%
97,23%
CLASIFICACION CUERPOS DE AGUA
EN FUNCION DE SU SALINIDAD
Salinidad
Tipo de agua
(mg/L ó ppm)
0,5 a 5
Destilada
20 a 1.000
Dulce
1.000 a 10.000
Salobre
10.000 a 40000
Salada
50.000 a
150.000
Salmuera
> 150.000
Hipersalina
Salinidad promedio de aguas del Océano Pacífico: 35.000 ppm
Componentes inorgánicos principales (%):
55.0 (cloruro), 30.6 (sodio), 7.7 (sulfato), 3.7 (magnesio), 1.2 (calcio), 1.2 (potasio),
0.4 (carbonatos), etc..
DISPONIBILIDAD DE AGUA POR REGION
Región
Región
Disponibilidad TOTAL
(m3/h-año)
I
Tarapacá
II
Antofagasta
III
Atacama
IV
Coquimbo
1020
V
Valparaíso
801
RM
Región Metropolitana
525
VI
Libertador Bernardo
O´Higgins
VII
Maule
23.978
VIII
Bio-Bio
21.556
IX
La Araucania
49.273
X
Los Lagos
XI
Aysen
2.993.585
XII
Magallanes
1.959.036
XIV
Los Ríos
XV
Arica y Parinacota
PROMEDIO
(MOP, datos año 2009)
854
52
208
6.829
136.207
137.300
850
53.953
TECNOLOGIAS PARA
DESALACION DE AGUAS
• Tecnologías Térmicas
(destilación o evaporación)
– Destilación o
evaporación
– Congelamiento
• Tecnologías de Membrana
– Osmosis Inversa
– Nanofiltración (<1%)
• Electrodiálisis
TECNOLOGIAS PARA
DESALACION DE AGUAS
Uso de tecnologías de desalinización (mundial, año 2012):
3%
6%
2%
Osmosis Inversa
24%
Destilación MSF
Electrodiálisis
Destilación multiefecto
65%

Destil. compresión de vapor
Entre los años 2008 y 2013, la tecnología de osmosis
inversa aumentó desde 44% a 65% del total. Esta tecnología
es lider debido a sus menores costos, facilidad de operación
y a una mayor capacidad de adaptarse a cambios en el tipo
de alimentación líquida.
MERCADO DE LA
DESALINIZACION
Chile subió al lugar
número 10 en el ranking
de capital de mercados
mundiales (2013)
ASPECTO CLAVE: MINIMIZAR
EL CONSUMO DE ENERGIA
25
kWh/m3
20
15
10
TERMICAS
MEMBRANAS
5
0
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
DESALINIZACION MEDIANTE OSMOSIS
INVERSA
DESALINIZACION Y MINERIA
•
•
Algunas plantas de osmosis inversa consideran purificar agua en instalaciones
ubicadas a orillas del mar y luego transportar la fracción desalinizada a los
puntos de consumo.
• Es el caso de Minera Escondida, que deberá bombear el agua purificada en
ductos de 177 Km de longitud, hasta una altura de 3600 m.s.n.m.
Esto involucra un gran consumo de energía, lo cual ha traído como
consecuencia el inicio de estudios y proyectos asociados al uso integrado de las
fuentes energéticas nuevas y renovables, específicamente recursos solar
(fotovoltaico) y eólico.
+
AGUA Y MINERIA EN CHILE
• El consumo de agua para minería representa el 9% de la
demanda nacional.
• La minería es el primer sector económico del país en
términos de contribución al PIB:
 Representa el 16% del PIB nacional
 Genera el 60% de las exportaciones
• El recurso minero se encuentra principalmente desde la
Región Metropolitana al norte, precisamente en las regiones
con mayor déficit hídrico.
• Para los próximos 25 años se prevén aumentos superiores al
200% en la demanda del recurso agua para satisfacer la
explotación minera.
Entonces que se puede hacer?
CONSUMO DE AGUA POR REGIONES
Y PROCESOS MINEROS
El agua se utiliza en 5 sectores: mina, concentrados (chancado, molienda, flotación,
clasificación y espesamiento), fundición y refinería, cátodos y otros. La obtención de
cátodos se considera en el proceso de hidrometalurgia. Otros, se refieren a
actividades de humectación de caminos, relaves campamentos y servicios.
AGUA Y MINERIA
La región de Antofagasta (II Región) concentra el mayor nivel
de actividad minera, siendo responsable del:
 35% del total de los concentrados a nivel nacional.
 72% del total de cátodos a nivel nacional.
 40% del consumo total de agua empleada en minería.
CONSUMO DE AGUA PARA
MINERIA
• Se requiere satisfacer la demanda creciente
resolviendo aspectos técnicos, legales y ambientales:


Las faenas se encuentran en altura (> 2000 m.s.n.m).
Proyecto de Ley (Noviembre 2011): cuando el consumo de
agua supere los 200 L/s (6,3 MMm3/año) se deberá considerar
el uso de agua desalinizada, a partir del año 2016.
PROYECTOS DE
DESALINIZACION
DE AGUAS POR
OSMOSIS INVERSA
EN CHILE
Proyección de Demanda de Agua para la
Producción Total de Cobre en Chile 2009- 2020
Consumo anual
ANTOFAGASTA: AGUA DE MAR
DESALADORA AGUAS ANTOFAGASTA
COSTOS COMPARATIVOS PLANTAS
DESALINIZADORAS
EVOLUCION DEL CONSUMO
ENERGETICO EN DESALINIZADORAS
La energía requerida por
metro cúbico de agua, al
2008 se ha reducido en un
90%
El ingreso de la OI al
mercado marcó
notablemente la
disminución de este
consumo
COSTOS EN PLANTAS
DESALINIZADORAS
• Los costos de capital y de producción del agua desalinizada son
muy dependientes del tamaño de planta y del flujo de
producción.
• La inversión de una planta OI oscila entre 800 y 2000 USD/m3
producto día).
• Cerca del 50% del costo de operación es energético
(electricidad).
• Plantas que producen sobre 5000 m3/dia, instalan sistemas
recuperadores de energía (intercambiador de presión o turbina),
lo que determina ahorros  40% del costo de energía.
• Costos de producción oscilan entre 0,9 y 2,0 USD/m3.
PROYECTO PLANTA DESALADORA DE
CODELCO RT
Antofagasta, 31 de mayo de 2013
• Codelco ingresa a evaluación ambiental proyecto
estratégico que utilizará agua de mar desalada.
• Codelco ingresó hoy al Sistema de Evaluación
Ambiental (SEA) de la II Región de Antofagasta el
proyecto RT Sulfuros, que permitirá explotar las
reservas de sulfuros de la División Radomiro Tomic.
Este es el primer proyecto de la Corporación que
utilizará agua de mar desalada en sus operaciones.
• Inversión total proyecto: US$ 5.400 millones.
• Inversión planta desaladora OI: US$ 1.500 millones
• Al incorporar el uso de agua desalada en sus
procesos de la operación, permitirá no aumentar el
consumo de agua fresca de la cordillera.
• El agua de mar será captada en el borde costero,
tratada en una planta desaladora OI, localizada a 14
Km. al sur de Tocopilla. El agua desalada será
conducida hacia las instalaciones de la División RT, a
3.000 metros sobre el nivel del mar, mediante una
tubería de 48" de diámetro y 160 Km de longitud.
DESALADORA MINERA ESCONDIDA
•
•
•
Minera Escondida (BHP Billiton) es la mayor
mina de cobre del mundo, con una
producción anual de 1,2 millones de
toneladas de cobre fino. El proceso es a
rajo abierto.
Para su proceso de expansión se está
construyendo
una
nueva
planta
concentradora, para procesar 152 mil
toneladas diarias, con una inversión de US$
3.800 millones.
Se requieren mayores recursos hídricos
para la explotación de la mina, porque a
medida que se explota el rajo, la roca es
más dura y se requieren grandes
cantidades de agua para separar el cobre
del material que se extrae del yacimiento.
INGENIERIA Y CONSTRUCCION DE
PLANTAS DE MEMBRANAS
ENERGIA PARA LAS DESALADORAS
Costos energéticos: menores de 3 KW-h/m3
Es factible incorporar de manera integrada el uso de de las
fuentes energéticas nuevas y renovables, específicamente
recursos solar (fotovoltaico) y eólico.
Esto es particularmente factible para plantas desaladoras que
operan con agua salobre o para aplicaciones de desalación
parcial con nanofiltración.

+
ESTRATEGIA MANEJO SUSTENTABLE DEL
RECURSO HIDRICO
Experiencia mundial
ESTRATEGIA MANEJO SUSTENTABLE DEL
RECURSO HIDRICO
Definición de prioridades para generar una estrategia
público-privada en torno a los recursos hídricos.
La necesidad de agua deberá posicionarse como tema
prioritario para su debate nacional, como un factor
económico motor para el futuro.
Para determinar las prioridades para instalar una
estrategia nacional por el agua, se plantean los siguientes
desafíos:
–
–
–
–
Variabilidad climática, factibilidad de su predicción y planificación.
Reformas que afecten al uso (cantidad y calidad, externalidades
ambientales) y derechos de propiedad del recurso.
Participación del sector privado en el manejo de aguas urbana, para
agricultura, para usos industriales, para la producción de energía,
etc.
Participación ciudadana.
CONCLUYENDO …
La desalinización es una alternativa viable técnica y económica para
las regiones del Norte de Chile
• Madurez tecnológica, para satisfacer los requerimientos de dotación
de agua potable y de procesos a gran escala.
• Alternativa más ventajosa desde el punto de vista técnicoeconómico, respecto de los procesos térmicos convencionales.
• Alternativa tecnológicamente escalable lo que permite dotar de
grandes volúmenes de agua purificada para la población y para el
sector productivo (industria, minería, agricultura).
• Factible incorporar el uso de FERNC (tales como solar y eólica) para
satisfacer, al menos parcialmente, las necesidades de energía
eléctrica para las plantas de membranas.
• Aspectos normativos por resolver: concentrados, Riles y otros.
Laboratorio de Procesos de Separación con Membranas
(LabProSeM) DIQ USACh