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Tratamiento de aguas en centrales geotérmicas

Para poder extraer esta fuente de energía es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotación se realiza perforando el suelo y extrayendo el agua caliente al igual que se hace en las explotaciones de petróleo y gas. Si su temperatura es suficientemente alta, el agua saldrá en forma de vapor y se podrá aprovechar para accionar una turbina que produzca electricidad a bajo coste y de forma permanente durante un periodo prolongado de tiempo.

Podemos encontrar básicamente tres tipos de campos geotérmicos dependiendo de la temperatura a la que sale el agua:

La energía geotérmica de alta temperatura (entre 150 y 400ºC), que produce vapor en la superficie que enviando a las turbinas, genera electricidad

La energía geotérmica de temperaturas medias (entre 70 y 150º C), que obliga a realizar la conversión vapor-electricidad dan menor rendimiento. Pequeñas centrales eléctricas pueden explotar estos recursos.

La energía geotérmica de baja temperatura (entre 60 a 80ºC) y la de muy baja temperatura (entre 20 y 60ºC). Estas energías se utilizan para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.

Una vez que se dispone de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor por un parte, y la salmuera y líquidos de condensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales, por la otra. El vapor continúa hacia las turbinas, que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres y lagunas.

Con el agua geotérmica utilizada para producir la energía se puede optar por dos opciones:

1. Devolverla a inyección al pozo hacia la reserva para ser recalentada, mantener la presión y para que no se agote el yacimiento geotérmico. Este procedimiento es muy caro y puede ser viable en grandes pozos de muchos años de duración.

2. Otra opción es verter el agua pero la naturaleza salada y mineralizada de los fluidos geotérmicos imposibilita la descarga libre de estos líquidos, ya que provocarían la contaminación de ríos y lagos.

Para mitigar estos daños, es posible el tratamiento de las aguas antes de su descarga evitando el ingreso de sales y metales nocivos para el medio natural. De esta forma se puede optar por una alternativa más económica a la reinyección del agua en el subsuelo cuando esta no sea económicamente viable.

En este sentido la mejor tecnología disponible para el tratamiento de las aguas geotérmicas es una combinación de membranas junto con evaporación al vacío y cristalización.

Durante las tres fases se va destilando el agua, separándola de las sales y los minerales, hasta obtener un agua limpia que puede ser reutilizada como agua potable para el consumo humano.

Tratamiento de aguas y tratamiento de efluentes con vertido cero en el sector de energía

DropsLa mayoría de empresas del sector de generación de energía, tanto convencionales como renovables, han de producir y utilizar grandes cantidades de vapor, lo que conlleva un elevadísimo consumo de agua.

Por ello, las Plantas de Tratamiento de Aguas y las Plantas de Tratamiento de Efluentes (en diferentes combinaciones) son muy comunes en las empresas de generación de energía.

Las Plantas de Tratamiento de Agua tienen la función de transformar el agua recogida para la producción de vapor (raw water) en agua pura y de gran calidad (agua de aportación) que será incorporada a los procesos de producción (principalmente las calderas destinadas a producir vapor). Estas plantas de tratamiento pueden contar con diversas tecnologías, que se combinan según la calidad del agua recogida, entre las que destacan:

La osmosis inversa y las resinas generan unos efluentes al destilar el agua, que en la mayoría de casos obligarán a contar además con una Planta de Tratamiento de Efluentes. Estas plantas también pueden ser utilizadas para tratar los efluentes generados en las torres de refrigeración, que se acostumbran a instalar para enfriar el vapor residual proveniente de las calderas para su reutilización. También pueden existir otros efluentes provenientes de derrames y otros rechazos de aguas que se dan de forma accidental.

Todos estos efluentes son enviados normalmente a una balsa para su posterior gestión en la Planta de Tratamiento de Efluentes. Tras el tratamiento de los efluentes hay con dos opciones:

1. Verter el efluente obtenido, que no es la mejor opción, salvo en los casos en que el agua obtenida al final no tenga suficiente calidad como para ser reutilizada en los procesos de producción.

2. No verter el efluente obtenido y reaprovechar el agua, incorporándola de nuevo en los procesos de producción.

La decisión depende únicamente de la empresa pero, sea cual sea la opción escogida, los efluentes se habrán de tratar con el objetivo de obtener un efluente válido para vertido cero, o Zero Liquid Discharge.

En los procesos de vertido cero el efluente puede sufrir diferentes etapas, dependiendo de la calidad del efluente a tratar, entre las que encontramos:

  • Pretratamiento químico para eliminar elementos que puedan generar incrustaciones en las tecnologías a utilizar posteriormente.
  • Membranas para llevar a cabo la primera concentración. Como el concentrado de sales es todavía muy líquido ha de ser enviado a un evaporador al vacío.
  • Evaporación al vacío para llevar a cabo una segunda concentración. Aquí obtenemos un efluente de sales mucho más concentrado pero que todavía es acuoso, por lo que ha de ser enviado a un cristalizador.
  • Cristalización para tratar el concentrado de sales obtenido tras la evaporación. El concentrado obtenido tras la cristalización ya puede ser enviado al gestor de residuos, aunque es posible que todavía se le pueda aplicar un proceso de secado.

Tratamientos avanzados de aguas residuales industriales

rioSegún se constata en el primer informe de Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos del mundo, Agua para todos, agua para la vida (marzo 2003), el 59% del consumo total de agua en los países desarrollados se destina a uso industrial, el 30% a consumo agrícola y un 11% a gasto doméstico. En España la situación es distinta, ya que el 68% se destina a regadío, el 18% a abastecimiento de población e industria, y el 14% restante a sistemas de refrigeración de producción de energía.

El adecuado tratamiento de aguas residuales industriales y su posterior reutilización para múltiples usos contribuye a un consumo sostenible del agua y a la regeneración ambiental del dominio público hidráulico y marítimo y de sus ecosistemas.

En el ámbito europeo, la Directiva 2000 incorpora la calidad como objetivo de la política general del agua, lo que supone un impulso para las técnicas y tecnologías –presentes y futuras, gracias a la investigación – encaminadas a que el agua retorne a la Tierra, una vez utilizada, en condiciones que no sólo permitan la supervivencia, sino la regeneración de algunos de nuestros ecosistemas.

Según el Instituto Nacional de Estadística (INE), en España el volumen de agua residual recogido en 2003 fue de 3.469 Hm3, de los que sólo se reutilizó un 4% (unos 170 Hm3), lo que supone un enorme potencial para España en este campo.

A diferencia de las aguas residuales domésticas, los efluentes industriales contienen con frecuencia sustancias que no se eliminan por un tratamiento convencional, bien por estar en concentraciones elevadas, o bien por su naturaleza química. Muchos de los compuestos orgánicos e inorgánicos que se han identificado en aguas residuales industriales son objeto de regulación especial debido a su toxicidad o a sus efectos biológicos a largo plazo.

A continuación os dejamos un interesantísimo documento que recoge las tecnologías convencionales de tratamiento de aguas, tanto en lo referente al reciclado de aguas residuales como a la depuración de aguas residuales, entre las que destacan los tratamientos para la eliminación de materia en suspensión, los tratamientos para la eliminación de materia disuelta o los diversos tratamientos biológicos. Por otra parte, también se hace un extenso análisis de las tecnologías emergentes más destacadas, con especial atención a la oxidación y las membranas.

Además, también se pueden encontrar otras informaciones de gran interés como son un análisis a las principales sustancias contaminantes, un informe sobre los sectores de actividad industrial que más contaminan, o un análisis del estado del I+D en tecnologías de tratamiento del agua en España.
pdfTratamientos Avanzados de Aguas Residuales Industriales