La separación de la sal del agua ha sido una práctica esencial para la humanidad durante milenios, obteniendo tanto sal como agua potable del agua salada del mar. Sin embargo, esta actividad tiene sus límites, con consecuencias a veces drásticas. En la antigua Mesopotamia, la incapacidad de desalinizar el agua de riego y evitar la acumulación de sales en los suelos llevó al colapso de su sociedad.
Actualmente, este problema se está volviendo más urgente a medida que los niveles de salinidad aumentan en las aguas dulces por diversas razones. El aumento del nivel del mar está empujando sal hacia las aguas subterráneas costeras, mientras que la extracción excesiva de agua subterránea en otros lugares está trayendo aguas más profundas y saladas a los acuíferos. Además, las actividades humanas, como el deshielo de carreteras, el lavado de ropa y la fertilización de campos, están contaminando las aguas superficiales con diferentes tipos de sal. Algunos cuerpos de agua ahora son varias veces más salados que hace unas décadas. La salinización de las aguas dulces es un problema global masivo.
Un segundo problema relacionado es la creciente carga de residuos salinos problemáticos. Una variedad de industrias, desde la extracción de petróleo y gas hasta las plantas de desalinización que producen agua potable, generan aguas residuales saladas que son costosas de eliminar. Necesitamos hacer algo con la salmuera.
Por otro lado, la industria de la minería de sal extrae cientos de millones de toneladas de sales minerales cada año de rocas o aguas salobres. El Mar Muerto es una fuente importante de potasio; el Gran Lago Salado en Utah, de magnesio. Las empresas mineras que buscan suministros de litio, un metal crucial para las baterías y las tecnologías verdes, están recurriendo a salmueras en todo el mundo.
Convirtiendo un problema en una ganancia
Los investigadores que ven oportunidades en este campo esperan poder extraer sales de salmueras residuales, convirtiendo un problema en una ganancia mientras extraen más agua dulce. Para lograr esto, los científicos están explorando técnicas para separar la sal del agua de manera más eficiente, utilizando electricidad, nuevos materiales y solventes. Con una amplia variedad de composiciones químicas de salmuera y objetivos diferentes, no hay una tecnología única que lo resuelva todo.
Es evidente que el agua extremadamente salada no es saludable para los humanos, animales o plantas. Beber agua de mar, que contiene aproximadamente un 3,5 % de sal, en su mayoría cloruro de sodio, puede provocar el fallo de los riñones y ser fatal. El agua subterránea salobre, que contiene alrededor de 0,1–1 % de sal, generalmente se desaliniza antes de beberse. Pero los impactos en la salud del agua menos salada son inciertos.
No hay un límite acordado para un nivel seguro de sal en el agua potable. La Organización Mundial de la Salud sugiere que el agua potable debe tener niveles de sodio por debajo de 200 miligramos por litro (0,02 %) y niveles de cloruro por debajo de 250 mg/L (0,025 %), pero estas directrices se basan principalmente en el sabor. Hay un estudio que ha relacionado el agua potable con niveles de sodio superiores al 0,03 % con tasas aumentadas de preeclampsia e hipertensión gestacional entre mujeres embarazadas en Bangladesh. El agua salada también podría causar daños indirectos, por ejemplo, ayudando a los metales pesados a lixiviarse del suelo o de las tuberías a medida que estos metales intercambian lugares con la sal en el agua.
Con el aumento de la salinidad, los especialistas coinciden en que las principales prioridades deben ser reducir las actividades humanas que contaminan con sal, conservar el agua dulce y reutilizar las aguas residuales. Pero muchos investigadores esperan que la desalinización sea cada vez más necesaria como un recurso adicional contra la escasez de agua dulce.
Técnicas de desalinización
Un método estándar para la desalinización consiste en calentar el agua de mar para evaporar el agua, luego condensar el vapor; este principio básico se utiliza hoy en muchas plantas de desalinización en todo el mundo, especialmente en las costas del Golfo en el Medio Oriente. Pero este método consume mucha energía.
Una técnica más eficiente energéticamente surgió en la década de 1960, utilizando presión física para forzar las moléculas de agua a través de poros diminutos de una membrana delgada, dejando atrás los iones de sal disueltos. Este proceso, llamado ósmosis inversa, es el estándar de oro para las plantas de desalinización hoy en día.
El problema es que la ósmosis inversa tiene un límite. A medida que se extrae agua dulce, las aguas de origen se vuelven cada vez más saladas, lo que dificulta cada vez más el proceso de separación. Este es un problema ineludible; todas las formas de desalinización dejan una salmuera residual que necesita ser gestionada.
¿Qué hacer con la salmuera?
Algunas salmueras residuales simplemente se vierten en el océano; en California, un sistema de tuberías llamado la Línea de Salmuera transporta salmueras residuales producidas a más de 100 kilómetros tierra adentro hacia el mar. En otros lugares, la solución más económica es inyectar las salmueras residuales en el subsuelo, en un lugar lo suficientemente alejado de las aguas subterráneas utilizadas. Esta técnica ha sido criticada por su potencial para causar micro-terremotos.
Alternativamente, la salmuera se puede esparcir en estanques para que se evapore bajo el sol y recolectar las sales sobrantes, una estrategia que consume tierra y tiempo y que también requiere un clima adecuado. Una forma más rápida y compacta de concentrar la salmuera implica calentarla y comprimir el vapor de agua para acelerar la evaporación. Pero esto requiere una gran cantidad de energía, así como aleaciones costosas que pueden soportar la salmuera caliente corrosiva.
Pagar por la eliminación segura de las salmueras puede ser exorbitante. Las poblaciones que tienen agua subterránea salobre, por ejemplo, a veces no pueden permitirse la desalinización debido a los costos de eliminación de salmuera, por lo que deben encontrar agua dulce en otro lugar. Los investigadores que han sugerido desalinizar el Mar de Salton en California, que se está volviendo tan salado que amenaza la vida silvestre que vive en él, también se enfrentan a altos costos de gestión de salmuera.
En lugar de desecharla, algunos investigadores están pensando en extraer minerales de las salmueras residuales. Las empresas de desalinización deberían obtener beneficios de la venta de sales, no de agua limpia.
Litio
La mira se tiene puesta en un mineral particularmente valioso: el litio. Hoy en día, una gran parte de los suministros mundiales de litio proviene de salmueras naturales en el árido sur de América. La salmuera se esparce en estanques extensos, evaporándose bajo el sol durante muchos meses. A medida que los investigadores identifican otras salmueras ricas en litio, incluidas las aguas residuales de la industria del petróleo y el gas, se dan cuenta de que necesitan nuevas técnicas para lugares donde no hay suficiente tierra o el clima adecuado para estanques de evaporación.
Otras salmueras podrían proporcionar una fuente no convencional de cloruro de sodio. Hoy en día, irónicamente, algunas empresas usan agua dulce para extraer sal: perforan depósitos de sal subterráneos con tuberías que transportan agua dulce para disolver el cloruro de sodio. Esta salmuera altamente pura se bombea y se transporta a plantas de cloro-álcali; más de la mitad de todos los productos químicos producidos dependen de estas refinerías químicas.
Fuente: Nature 631, 265-267 (2024), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02073-6
