Tecnología de desalinización de agua de mar: aplicaciones y avances

   La desalinización del agua de mar, como una solución importante al problema global de la escasez de agua, ha atraído a numerosas instituciones de investigación y empresas a invertir importantes recursos en investigación y desarrollo. Con el avance continuo de la tecnología y la reducción gradual de los costos, la tecnología de desalinización del agua de mar se está moviendo gradualmente del laboratorio a la aplicación industrial a gran escala. Este artículo explorará el estado actual de la aplicación de la tecnología en la desalinización del agua de mar, los métodos principales y sus tendencias de desarrollo. 

I. Descripción general de la tecnología de desalinización 
La desalinización del agua de mar se refiere a una tecnología que elimina la sal del agua de mar a través de una serie de procesos, obteniendo así agua dulce. Esta tecnología no se ve afectada por el tiempo, la ubicación o el clima, y puede aumentar la cantidad total de agua dulce, proporcionando un fuerte apoyo para resolver el problema de la escasez de agua. A nivel mundial, más de cien instituciones de investigación en más de diez países se dedican a la investigación de la desalinización del agua de mar y han desarrollado varios tipos de instalaciones de desalinización de agua de mar con diferentes estructuras y capacidades. Estas instalaciones están ampliamente distribuidas en las zonas costeras, proporcionando un suministro estable de agua dulce para los residentes locales y la producción industrial. 

II. Tecnologías de desalinización principales 
En la actualidad, las principales tecnologías de desalinización en el mercado incluyen principalmente dos categorías: el método de destilación y el método de membrana. 
La destilación es un método que implica calentar el agua de mar para que se evapore, luego condensar y recolectar el vapor para obtener agua dulce. Este método tiene una larga historia y tecnología madura, que incluye principalmente la destilación de múltiples etapas (MSF), el multi-efecto a baja temperatura (LT-MED) y las tecnologías de destilación por vapor a presión (MVC). Las tecnologías de destilación de múltiples etapas y de multi-efecto a baja temperatura utilizan principalmente vapor como fuente de calor y, a menudo, se combinan con plantas de energía, extrayendo el vapor residual de las turbinas para producir agua destilada. La tecnología de destilación por vapor a presión utiliza la tecnología de evaporación por bomba de calor y solo utiliza energía eléctrica, lo que la hace adecuada para las regiones insulares sin fuentes de calor. 
La tecnología de desalinización del agua de mar basada en membranas está representada principalmente por la tecnología de ósmosis inversa (OI). Esta tecnología utiliza membranas semipermeables, lo que permite que el agua pase a través bajo presión mientras retiene la sal y las impurezas. Con la mejora continua de los materiales de membrana y la reducción de los costos de fabricación, la tecnología de ósmosis inversa se ha convertido en uno de los métodos principales para la desalinización del agua de mar. Los dispositivos modernos de ósmosis inversa suelen utilizar elementos de membrana enrollados en espiral hechos de materiales compuestos poliméricos, que presentan una alta capacidad de producción de agua, bajo consumo de energía y facilidad de mantenimiento. 

III. Innovación tecnológica y desarrollo en la desalinización del agua de mar 
En los últimos años, la tecnología de desalinización del agua de mar ha logrado un progreso significativo en áreas como la innovación de materiales, la optimización de procesos y la operación inteligente. 
En términos de innovación de materiales, el desarrollo de nuevos métodos de adsorción compuestos y componentes de bomba de iones selectivos ha proporcionado más opciones para la desalinización del agua de mar. Por ejemplo, Israel ha logrado avances significativos en el nuevo método de adsorción compuesto, con una matriz especial de óxido de hierro con estructura fractal - carbón activado capaz de formar una adsorción altamente eficiente de iones cloruro en condiciones de temperatura normal. El proyecto de agua dulce de la UE ha aumentado la eficiencia de desalinización del agua de mar en un 45% mediante el desarrollo de componentes de bomba de iones selectivos. 
En términos de optimización de procesos, la aplicación de tecnologías innovadoras como el método de doble membrana, la tecnología de precalentamiento del agua residual y el suministro de agua, y la tecnología de destilación por membrana ha mejorado aún más la eficiencia y la economía de la desalinización del agua de mar. Por ejemplo, la tecnología de precalentamiento del agua residual y el suministro de agua, pionera de la planta de energía de Suhar en Omán, ha reducido el consumo específico de energía del equipo de evaporación de múltiples etapas. El equipo del MIT y la Universidad de Xiamen han logrado nuevos avances en la tecnología de destilación por membrana, respectivamente, mediante la adopción de membranas de espacio de aire PTFE superhidrofóbicas y el uso de métodos de mejora turbulenta con irradiación ultrasónica para mejorar el flujo y el rendimiento de resistencia a la sal de los componentes de destilación por membrana. 
En términos de operación inteligente, con la aplicación de herramientas digitales y la acumulación de experiencia en ingeniería, la operación y el mantenimiento de los proyectos de desalinización del agua de mar se han vuelto más refinados y eficientes. Por ejemplo, una prueba piloto realizada por un equipo de investigación en la provincia de Zhejiang sobre el modo de inyección de pulsos de productos químicos demostró que un método de limpieza periódica de tres frecuencias podría reducir la deposición de impurezas en un 42%. El sistema de verificación cruzada adoptado por una planta de desalinización de agua de mar en Quanzhou que ha estado en funcionamiento durante ocho años ha reducido significativamente los costos de mantenimiento. 

IV. Perspectivas futuras de la tecnología de desalinización 
En el futuro, se espera que la tecnología de desalinización del agua de mar logre avances tanto en dispositivos micro-portátiles como en los nuevos sistemas de circulación industrial para proyectos a gran escala. Los dispositivos micro-portátiles desarrollados en base a principios microfluídicos pueden satisfacer las demandas de agua dulce en áreas remotas y situaciones de emergencia. Al mismo tiempo, la mejora del nuevo sistema de circulación industrial para proyectos a gran escala promoverá la aplicación y promoción de la tecnología de desalinización del agua de mar a mayor escala. 

    Además, con la intensificación del cambio climático y la creciente gravedad de los problemas de escasez de agua, la tecnología de desalinización se convertirá en una opción importante para que más países y regiones aborden sus problemas de recursos hídricos. Los gobiernos, las empresas y las instituciones de investigación deben fortalecer la cooperación para promover conjuntamente la investigación y la aplicación de la tecnología de desalinización, y contribuir al desarrollo sostenible de la humanidad.