Desalinización de agua marina: Muy por delante

Lohfelden
Desalación de agua marina
Desalación de agua marina

Cómo consiguen los plásticos de alto rendimiento que la desalinización de agua no dañe el medioambiente.

El agua es un elemento importante de la calidad de vida y tiene que mantenerse fresca, clara y pura durante todo el proceso hasta que llega al vaso. Este proceso es más largo en unas partes del mundo que en otras y puede causar daños al medioambiente en función de los métodos utilizados. Hasta ahora, la desalinización térmica del agua marina hace que se filtren al océano toneladas de inhibidores de corrosión, partículas de cobre y productos de purificación. Sin embargo, un nuevo tipo de tubería de plástico desarrollado por Technoform va a acabar con esto. Los kilómetros de tuberías que se utilizan para evaporar agua salada y conseguir agua potable están fabricadas hoy en día en aleaciones de aluminio-latón, titanio o cobre-níquel y, por tanto, tienden a acumular incrustaciones. Las tuberías de plástico pondrían fin a este problema.

 

El análisis sistemático de tendencias que realiza Technoform para diseñar productos nuevos lleva siempre a los especialistas en extrusión a tierra ignota, en este caso, la costa. Habida cuenta de las estimaciones previstas para el agua, uno de los recursos más vitales, la división de Gestión de la Innovación de la empresa se ha apresurado a encontrar posibles soluciones. «Por supuesto que hay quien nos ha aconsejado que no nos hiciésemos ilusiones. Hasta ese momento, nadie había logrado extruir plástico con unas propiedades conductoras suficientes. Así que hemos hecho bien en no desistir», comenta Jasmin Düwell, directora de Innovación.

500.000+ metros cúbicos de agua potable cada día

Planta de desalinización de agua marina en el golfo Pérsico.

Seawater desalination plant

Soluciones de intercambio de calor sin metal.

Tubos intercambiadores de calor sin metal
Escaneado 3D en 360º con una resolución de 10 μm

Solo conseguimos un coeficiente de conducción térmica igual al de los metales aplicando una estrategia innovadora.

3D Scan

Los hechos: los científicos pronostican que la escasez de agua va a ser un problema cada vez mayor en el futuro como resultado del crecimiento de la población mundial y la industrialización. Para 2025, unos 1.800 millones de personas podrían verse afectadas por la escasez de agua y hasta dos tercios de la población mundial podría sufrir restricciones. Las plantas de desalinización de agua marina ya son la principal fuente de agua potable en los países del Golfo. Las plantas de grandes dimensiones, como la de Jebel Ali de Dubái, combinada a la vez con una central eléctrica, potabilizan cada día hasta 500.000 metros cúbicos de agua a partir de agua marina. En Europa, España y Portugal aprovechan cada gota de agua de lluvia que cae, y en California, afectada por la sequía, ya están en proyecto 44 plantas desalinizadoras.

Sin embargo, la escasez de agua no es el único problema. Las tuberías están hechas normalmente de titanio o cobre, unas materias primas finitas muy demandadas y también muy propensas a la corrosión. Es precisamente aquí en lo que Technoform se puso a trabajar: el objetivo era desarrollar una alternativa de plástico con un elevado potencial de optimización en términos ecológicos y económicos.

Como material, el plástico supera definitivamente a los metales en lo que a resistencia a la corrosión se refiere. En cambio, su conductividad térmica es mucho peor. El equipo de investigación y desarrollo de la empresa —formado por ingenieros de procesos, especialistas en construcción de herramientas e ingenieros de diseño— trabajó ininterrumpidamente en el proyecto durante tres años. Incorporaron mezclas de todo tipo de material de relleno en los termoplásticos, experimentaron con diferentes cantidades, optimizaron el proceso de extrusión y cambiaron la fórmula del compuesto en repetidas ocasiones.

Al principio pensábamos que la solución sería usar materiales conductivos de relleno en altos porcentajes, pero pronto descubrimos que era imposible lograr el mismo nivel de conductividad que las tuberías de metal. Solo conseguimos un coeficiente de conducción térmica igual al de los metales aplicando una estrategia innovadora.

Thomas Orth, ingeniero de I+D

Las pruebas realizadas a las innovadoras tuberías de plástico y grafito para determinar su tendencia al ensuciamiento y la corrosión obtuvieron unas puntuaciones altas, tal como se esperaba. La cantidad de depósitos que se adhieren a la superficie del plástico es prácticamente nula. Ello se traduce en que para limpiar la planta ahora solo se usa una pequeña parte de los productos químicos necesarios que se terminan vertiendo al mar. Las partículas del material de relleno están incorporadas al plástico casi por completo, lo que hace que el plástico actúe realmente como si de un adhesivo se tratara. Y, a diferencia del cobre, el grafito no es nocivo para el medioambiente ni la salud de las personas. Además, la mezcla de grafito y polipropileno (PP) cuenta con la homologación del Organismo para el Control de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) para usar con agua potable.

Alentados por los resultados, el equipo de Technoform fue a visitar a los principales agentes de Oriente Medio para presentarles su innovadora idea. Los ingenieros de desarrollo también querían saber qué buscaban los clientes en concreto y averiguaron que su principal preocupación era el exterior de la tubería, ya que la evaporación solo es plenamente efectiva si la parte externa está mojada por completo. Seis meses más de pruebas, diseño y recombinación hasta conseguirlo... El equipo de Technoform desarrolló un sofisticado procedimiento para activar la superficie de la tubería, exactamente según lo especificado. El interior de la tubería tiene propiedades hidrófobas, lo cual estimula la condensación de las gotas de agua y hace aumentar todavía más la transmitancia térmica y el coeficiente general de transición de calor. El agua que fluye en el exterior está totalmente en contacto con la superficie de la tubería.

La innovación desarrollada por Technoform también es insuperable en términos de sostenibilidad. Teniendo en cuenta todos los pasos de fabricación, la huella total de CO2 de las tuberías de PP-grafito es un 74 % menor que la de las tuberías de metal. Está previsto que la validación del concepto empiece pronto con pruebas continuas realizadas en instalaciones de ensayo. Entretanto, Technoform ya está planificando el siguiente paso: tuvo lugar un taller con estudiantes de la Asociación de Ingenieros Alemanes (VDI) en el que se encontraron numerosas aplicaciones adicionales para la tecnología de plástico con grafito.

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