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De corriente en corriente

Cada año, el 22 de marzo, se celebra el Día Mundial del Agua. Este día de conmemoración introducido por las Naciones Unidas en 1993 recuerda a las personas la importancia del agua para la humanidad. Todos los países son llamados en este día a tomar medidas específicas sobre el tema del agua. El lema de 2014 es “Agua y Energía”. El foco se centra en un tema importante que rara vez se discute públicamente, que enfatiza la conexión entre el agua potable y las crecientes necesidades de energía en todo el mundo. La industria química realiza una importante contribución para ambas.

Día Mundial del Agua con el lema “Agua y Energía”

El acceso a una fuente de suministro de agua segura es un requisito básico para una vida digna, que no está disponible en muchas regiones del mundo. Alrededor de mil millones de personas, sobre todo en Asia y África, no tienen acceso a agua limpia apta para consumo. Según los expertos la necesidad de agua continuará creciendo en el futuro. Un crecimiento de la población de alrededor de 80 millones de personas por año implica un aumento estimado en la demanda de agua de 64 mil millones de metros cúbicos anuales.

El panorama es similar con el suministro de energía: 1.5 mil millones de personas no tienen acceso a la electricidad. La conexión entre el agua y la energía es clara. El agua juega un papel importante en la extracción de recursos energéticos e igualmente en la generación de energía, como a través de centrales hidroeléctricas, estaciones de energía y energía geotérmica. En electricidad y generación de calor el agua sirve, por ejemplo, como motor para mover las paletas de grandes turbinas y también para refrigeración. La energía, por otro lado, es importante para el procesamiento y distribución del agua y para su suministro o irrigación en zonas campestres.

 Nada fluye sin agua

La industria es una gran consumidora de agua. No importa si es para la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles o de energía nuclear, en la industria química, durante la fabricación de papel o en el sector de la electrónica. Incluso en la industria de la minería, la industria alimentaria, en la producción de acero o en la industria del automóvil, nada fluye sin agua. Más del 20 por ciento de la cantidad total de agua extraída a nivel mundial se genera mediante procesos industriales para uso industrial, agua de superficie, como ríos y lagos, y también aguas subterráneas. En las regiones altamente desarrolladas como Europa , ese porcentaje llega incluso hasta el 60 por ciento, mientras que la proporción de agua utilizada por la industria en los países en desarrollo es sólo en cerca de ocho por ciento.

En Alemania, hasta el 84 por ciento del agua extraída se utiliza en el sector industrial. Una vez más, las centrales térmicas utilizan alrededor de tres cuartas partes de ésta, principalmente con fines de refrigeración. Para cubrir la demanda de electricidad sólo en Alemania, se requiere alrededor de 630 litros de agua de refrigeración por persona por día, que sin embargo funciona en su mayor parte en ciclos cerrados y se recicla de vez en cuando.

 Agua fría

III_1_WeltwassertagIn some cases there is a second step downstream in the water processing – reverse osmosis – such as if the water contains a high proportion of organic substances. These substances would also lead to damage to the turbines and other components in the water-steam circuit.

Se requieren procesos químicos y mecánicos de compleja preparación para el uso de agua para refrigeración, agua de servicio o agua desmineralizada en una central eléctrica. Para ello, el agua de alimentación es suavizada y desmineraliza utilizando resinas de intercambio iónico. Esto es necesario porque las sales y sustancias alcalinas contenidas en el agua de otro modo se acumularían como las incrustaciones de cal en las superficies de calentamiento debido a las altas temperaturas en la estación de energía y se construiría una capa aislante que dificultaría la transferencia de calor. Debido a esto, podrían producirse grietas de estrés térmico o incluso podría explotar la caldera y el vapor podría producir por ejemplo la corrosión, la abrasión y el desequilibrio de las turbinas. El agua procesada se vuelca a continuación en el circuito de condensación de la estación de energía. Dentro de este circuito, el agua se vaporiza para la generación de electricidad y se condensa nuevamente.

En algunos casos hay un segundo paso en el procesamiento del agua, ósmosis inversa, ya que si el agua contiene una alta proporción de sustancias orgánicas, éstas también podrían conducir a daños en las turbinas y otros componentes en el circuito de agua-vapor.

Filtro fuerte

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Estación de energía termal de Chemnitz, Alemania

En la estación de energía termal de Chemnitz, Alemania, operada por el proveedor de energía Sachsen GmbH & Co KG, los elementos filtrantes de membranas de LANXESS reducen significativamente las fluctuaciones en la calidad del agua y filtran las sustancias orgánicas en particular. Los 60 elementos filtrantes de Lewabrane purifican entre 50 y 60 metros cúbicos de agua de río pre-tratada por hora para los procesos generadores de vapor en el proceso de ósmosis inversa.
La central toma el agua para los procesos y la generación de vapor de enfriamiento de los ríos Chemnitz y Zschopau . Dependiendo de la finalidad de uso -como agua de refrigeración, agua de servicio o agua desmineralizada para la generación de vapor- se requieren procesos mecánicos y químicos de preparación compleja. A pesar del ablandamiento y la desmineralización con intercambiadores de iones, el agua todavía contiene una alta proporción de sustancias orgánicas que pueden conducir a la conductividad térmica excesiva y por lo tanto a daños a las turbinas y otros componentes en el circuito de agua-vapor. El 90 por ciento del volumen de entrada de agua se utiliza para los siguientes procesos como agua de alimentación adicional.

 

IV_2_WeltwassertagCon esta tecnología de membranas se cumple en un 90 por ciento el objetivo predeterminado por el operador de la central para reducir las impurezas orgánicas en el agua de río. Sin embargo, el proceso de ósmosis inversa puede hacer aún más: por ejemplo, es conveniente para la desmineralización de agua salada para obtener agua potable a partir de ella.

El intercambio de iones y las tecnologías de ósmosis inversa se complementan entre sí y a menudo se combinan para lograr resultados óptimos.

 

 Menor consumo de agua a través de la optimización del proceso

Gracias a los numerosos cambios en los procesos de producción industrial y la optimización constante del procesamiento del agua, el consumo de ésta podría reducirse de forma continua a lo largo de los años a través del uso múltiple. Para ello, los productos de la industria química han hecho una contribución decisiva.

Por ejemplo, si a mediados de los años cincuenta el agua se utilizaba 2,4 veces durante la fabricación de papel, el uso múltiple permitiría actualmente que se utilice en 12 ciclos. Hoy en día, el agua se recicla un promedio de 28 veces en la industria química antes de ser introducida en la planta de tratamiento y ser purificada para insertarse otra vez en el circuito de agua.
Sin embargo el desarrollo va más allá. Porque la química relaciona al agua de materias primas y a la generación de energía de dos maneras. El cuarto mayor sector industrial de Alemania no sólo suministra enfoques innovadores para el uso eficiente del agua de materias primas, sino también soluciones de generación de energía que ahorran recursos y son sostenibles. Esta función continuará ganando en importancia en el futuro