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Desafios de la Desalación en el mundo
Ana Isabel López. Gerente Valoriza Agua Chile
• La desalación es un proceso de separación de sales de unadisolución acuosa, se puede decir que es el proceso deseparación del agua de las sales.
• Los recursos hídricos susceptibles de desalación pueden ser:agua de mar o agua salobre de distintos orígenes (subterráneasalinizada; de acuíferos costeros en contacto directo con el mary de acuíferos aislados del mismo, aguas superficiales, aguasresiduales, etc).
¿Qué significa desalación?
Escasez hídrica y estado de la desalación en el mundo
La presión sobre los recursos hídricos se espera que aumente significativamente en todo el planeta con los incrementos de población, industrialización y urbanización
Para el 2025 el número de personas viviendo en zonas con escasez de agua se espera que aumente
a 2.8 billones desde 1.5 billones en 2008
Leyenda:
escasez de agua
Moderada
Alta
Extrema
Disponibilidad de Agua Mundial- 2008 Disponibilidad de Agua Mundial - 2025
Fuente: FAO, UN
Escasez Hídrica a nivel mundial
• Entre 1915 y 2015 las demandas globales de agua se han multiplicado por 6.
• El crecimiento proyectado de la población mundial (9.000 millones en 2030)
disparará el consumo de agua.
• La demanda de alimentos crecerá cerca del doble en los próximos 50 años. La
garantía de alimentación será un asunto estratégico para los países y estrechamente
relacionado con el agua.
• A nivel mundial el 82,6% del consumo de agua corresponde a la agricultura
Escasez Hídrica a nivel mundial
1915 1935 1955 1975 1995 2015
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
Consumo de agua
Consumo en m3
El incremento de demanda de agua potable ha creado un mercado de Desalación muy competitivo, y muchos países añaden plantas desaladoras a sus fuentes de agua
Para conseguir los niveles de aporte de agua, los distintos países han desarrollado diferentes modelos de
contratación de plantas desaladoras
Capacidad de desalación global acumulada en millones
m3/día (2000-2010)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
Número de países con plantas desaladoras de
más de 50,000 m3/día (1980-2013)
Fuente: GWI DesalDataFuente: GWI DesalData
Desalación a nivel mundial
Los países con mayor producción de agua desalada son los países del golfo Pérsico, con ArabiaSaudí a la cabeza, los Estados Unidos, y España en 5ª posición. En la actualidad hay otros paísescon importantes programas de desalación, como son Israel, Australia, Argelia, Libia, Chile, etc.
En la costa mediterránea los mayores proyectos de desalación están en España, Israel y Argelia.
La capacidad de desalación actual a nivel mundial es de más de 90,1 millones de m3/día incluyendoalrededor de 16,000 instalaciones.
Desalación a nivel mundial
• En España, tras la finalización del programa AGUA, se ha alcanzado una producción de aguadesalada superior a 3,2 millones de m3/día, lo que supone aproximadamente el 5,12% delconsumo total de agua en España.
• España es uno de los 5 mayores productores de agua desalada a nivel mundial
Desalación a nivel mundial: España
Desalación a nivel mundial: Chile
Un poco de historia de la desalación…
11
Aristoteles (382-
322 AC) Escribió trabajos sobre agua de mar y desalación
Antiguo Testamento.Éxodo 15 (22-24). Moisés
Convierte agua de mar enagua dulce con el toque desu vara…(tecnología nodisponible actualmente)
Alquimistas
Egipcios. Desarrollaron alambiques para destilación
Plinio el viejo (23-79 DC) En su enciclopedia de historia natural describió métodos de desalación
Historia de la desalación
12
Legiones
Romanas; usaron
evaporación solar en sus
campañas en Africa
Vikingos (790-1100); usaron las velas de los barcos
como “capturadores de
niebla”
Alquimistas(500-1600).
Destilación
Revolución Industrial (s.
XVIII-XIX); Máquina de vapor.
Destilación en barcos
Historia de la desalación
13
Jean
Antoine
Nollet (1748). Estudio el paso del
agua a través de
membranas
semipermeables
Henri
Dutrochet(1776-1847) Descubrió el
fenómeno de la
ósmosis, aunque
sin encontrarle
utilidad
Loeb &
Sourirajan(1960’s); Primeras
membranas
comerciales de
osmosis inversa
Historia de la desalación
14
Conceptos Generales de la Desalación por Ósmosis Inversa
15
AGUA
SALOBRE
AGUA
DE
MAR
PROCESO DE
DESALACIÓN
AGUA PARA
CONSUMO,
AGRICULTURA o
INDUSTRIA
RECHAZO (SALMUERA)
APORTE DE ENERGÍA
Esquema de flujo de cualquier proceso de desalación
La ósmosis inversa se basa en hacer pasar el agua a través de una membrana por medio de la aplicación de presión procedente de una bomba. La presión es mayor cuanto mayor es la salinidad.
Una planta consiste de unpretratamiento físico y químico, elsistema de bombeo de alta presión,las membranas y un post-tratamiento para adecuar el aguade salida al uso
La conversión es la relación entre aporte y producto. Paraagua de mar los valores son típicamente del 45% (45%agua producto y 55% agua rechazo o salmuera)
Conceptos generales de la desalación por Ósmosis Inversa
Producto (permeado)
Agua rechazo (concentrado)
Agua bruta
• En agua de mar se aprovecha el 45% de agua y el 55% es rechazo o salmuera
• En agua salobres se aprovecha el 75-80% y produce un 20-25% de rechazo
17
Recuperación de agua (Conversión)
59%22%
9%
6% 4%
Distribución de la capacidad total instalada por tipo de agua de alimentación
Agua de mar
Agua salobre
Agua de río
Agua residual
Agua pura
65%
21%
7%
3% 2% 2%
Distribución de la capacidad total instalada por tecnologías
RO
MSF
MED
ED/EDR/EDI
NF/SR
Otros
Fuente: IDA Yearbook 2014-2015
Tecnologías de la desalación y origen del agua
• Desalación de agua de mar
• Desalación de agua salobre
• Potabilización de agua superficial
• Eliminación de microcontaminantes en el agua
• Tratamiento terciario para la reutilización y recarga de acuíferos
• Producción de agua industrial de proceso
• Producción de agua ultrapura
60%
28%
6%
2% 2%1%
1%
Distribución de la capacidad total instalada por usos
Municipal
Industrial
CentraleseléctricasRiego
Turismo
MilitarFuente: IDA Yearbook 2014-2015
Usos de la desalación
Desalación de Agua para Riego
• El agua desalada para riego representa solo el 3% del total de uso. En España es el23%. España en el mayor usuario de agua desalada para agricultura y representamás del 25% del área total de regadío de la UE
• En las provincias de Almería, Murcia y Alicante, con la sequía de los años 90, seinstalan alrededor de 300 unidades de plantas privadas para agricultura depequeña producción (500-5,000 m3/día)
• Arabia Saudí, Omán, Chile y Australia, se han interesado por este tipo de proyectos.Israel lleva operando este tipo de plantas muchos años
• Una parte importante de los cultivos son producidos en invernaderos con riegoavanzado y/o tecnologías de hidroponía
1. Caudal (disponible y deseado). En función de la demanda
2. Origen del agua
3. Temperatura
4. Parámetros físico-químicos
1. pH
2. Salinidad (T.D.S. / conductividad)
3. Turbidez / SDI
4. Análisis iónico lo más completo posible
1. Ca, Mg, Na, K, Sr, Ba…
2. HCO3, SO4, Cl, NO3, SiO2,…
5. Fe, Al, Mn, Otros (gases, oxidantes, etc.)
6. Materia orgánica / contaminación microbiológica
7. Calidad deseada: objetivo del tratamiento
21
Datos necesarios para el diseño de plantas
Fases del proyecto de una Planta Desalinizadora y sus riesgos asociados
Fase Proyecto Riesgos Clave
Desglose preliminar de costosDesarrollo
Diseño
Construcción
Operación
Venta
Marco regulador y cuestiones “políticas”
Terreno, localización y temas legales
Dificultades en la obtención de permisos y EIA
El Diseño óptimo debe considerar todo el costo del ciclo de vida del proyecto
Viabilidad del diseño
Incremento de costos y retrasos en entrega por trabajos ineficientes
Incremento de costos de equipos o de financiamiento
Problemas de integración entre los subcontratistas varios
Incremento de costos y/o reducción de producción debido a un régimen indebido de operación y mantenimiento
Agua de entrada de mala o diferente calidad
Mayor consumo energético, de membranas, de químicos
Variaciones en la demanda de agua
Cobro de recibos
Típicamente, los proyectos de desalación tienen OPEX elevados, siendo la energía
el principal componente de coste durante la operación de la planta
Laborales y Otros, 17%
Químicos y Membranas
, 13%
Energía, 32%
Amort.CAPEX, 38%
Proyecto SWRO típico
23
*
Fases del proyecto de una Planta Desalinizadora
Modelos de contratación
La conveniencia de cada método de contratación depende de la capacidad financiera del sector público o del cliente final del marco legal local, del apetito para tomar riesgo de proyecto, y de los objetivos a largo
plazo
Nivel de Participación Privada
Alto
Bajo
BOT (Build, Operate, Transfer)
EPC (+ O&M)
Compra Tradicional
Una entidad pública recibe el mandato de construir y operar una planta desaladora
Emplea subcontratistas bajo las leyes y regulaciones locales
EPC Sector Público o cliente define los requerimientos y especificaciones de la planta a construir y operará la desaladora
Una entidad privada es contratada para el diseño y construcción de la planta, bajo el concepto “llave en mano”
Como en un proyecto EPC, el sector privado aporta servicios de diseño y construcción por una suma fija, pero adicionalmente el contratista privado opera la desaladora (contrato de servicio)
Financiación para el proyecto es aportada por el sector público o cliente final
Una entidad privada, recibe una concesión para construir, operar y financiar una planta desaladora, por un periodo fijo de concesión, al final del cual la planta es transferida a la autoridad pública
El terreno para la desaladora es normalmente aportado por la autoridad pública o por el cliente
El privado aporta financiación para el proyecto
BOO (Build, Operate, Own)
Similar a una concesión BOT, ya que el privado ofrece una “solución total “al proyecto
Normalmente el terreno es aportado por el sector privado
Al final del periodo de concesión la propiedad de la planta se mantiene en manos del privado sin garantías de compra adicional de agua por parte de la autoridad pública
Modelos de Contratación – Procurement Methods
En un proyecto EPC el sector privado hace la ingeniería, diseño y construcción de la planta
Ventajas Inconvenientes
Experiencia Internacional
Cuestiones de proyectos EPC:
La autoridad pública tiene la responsabilidad de detallar los requerimientos del proyecto y cada entidad privada que oferta entrega una solución de diseño dentro de los parámetros especificados. Pliego
La construcción del proyecto es pagada completamente durante la fase de construcción, a través de hitos de pago
El riesgo de construcción será asumido por el contratista. El pago final dependerá de la aprobación de ciertos “test de garantía”
El sector privado aporta experiencia en ingeniería y diseño para el proyecto
Es proceso es muy competitivo y asegura el precio óptimo para la construcción de la planta
El sector privado garantiza la producción de la planta por un periodo de prueba
El sector público mantiene el riesgo de operación a largo plazo y el riesgo de demanda
El contratista no está incentivado a optimizar el coste total del ciclo de vida de la planta
El proyecto es financiado completamente por el sector público o por el cliente final
US- El Paso China- Yuhuan
Biwater PlcDeveloper
~106Output (K m3 day)
2007Commissioning
SiemensDeveloper
~34.5Output (K m3 day)
2006Commissioning
Cuestiones de proyectos EPC (+O&M)
El privado ofrece no solamente una solución de diseño y construcción sino también una solución de operación a largo plazo
La fase de diseño y construcción de la planta queda pagada a la finalización de la construcción en base a un monto fijo
La operación de la planta depende del sector privado y este no asume el riesgo de demanda
Similar a las ventajas de un proyecto EPC
Ofrece incentivos para optimizar el “ciclo de vida ” de la planta
El privado opera la planta
El proyecto debe ser financiado íntegramente por el sector público
Australia- Adelaide Spain- Málaga
Acciona AguaDeveloper
~280Output (K m3 day)
2012Commissioning
Sacyr ValorizaDeveloper
~60Output (K m3 day)
2011Commissioning
Ventajas Inconvenientes
Experiencia Internacional
En un proyecto DBO el privado diseña, construye y opera la planta
Un proyecto BOT incluirá una solución de financiación completaCuestiones de proyectos BOT
El sector privado se encarga de todos los aspectos del proyecto, incluyendo financiación a largo plazo
Pagos a la compañía privada se realizan por m3 de agua entregada, con una cláusula take-or-pay
Los pagos por el agua permiten el reembolso de la deuda y equity del proyecto
Al final de la concesión la planta es transferida en condiciones de trabajo al sector público
La financiación del proyecto la consigue el sector privado
El proyecto obtiene la atención completa del sector privado, con su experiencia y especialización
Consigue optimización del ciclo de vida
Dependencia del sector privado para financiación
Una parte significativa del riesgo de proyecto se reflejará en el precio
El proceso de licitación será complejo y puede requerir un plazo más largo antes de comenzar la construcción
Israel- Hadera Chile- Antofagasta
IDEDeveloper
~326Output (K m3 day)
2007Commissioning
InimaDeveloper
~52Output (mil m3 year)
2003Commissioning
Ventajas Inconvenientes
Comparación de los diferentes modelos
Ejemplos en el mundo de Proyectos
Planta desaladora de agua de mar de Ashdod (Israel). EPC (+ supervision de la operación por parte del cliente 2 años)
Planta Ashdod (Israel)
Propietario Mekorot
Caudal 384,000 m3/día4,4 m3/s
Inversion (MUS$) 371,87
Operación (US$/m3)
0,538 (sin amortización)
Consumo de energía(Kw-h/m3)
3,4
Southern Seawater Desalination Plant (SSDP), Perth, Australia. Modelo de contrato Alliance “Open Book”
Planta SSDP
(Australia)
Propietario Water Corporationof Western Australia
Caudal 306,000 m3/día3,54 m3/s
Inversion (MUS$) 601
Operación (US$/m3)
0,41 (sin amortización)
Consumo de energía(Kw-h/m3)
3,1 (3,7 incluyendo impulsiones)
Planta desaladora Aguilas- Guadalentín (España). EPC (+ 15 años de O&M)
Planta Aguilas
(España)
Propietario Acuamed
Caudal 210,000 m3/día2,43 m3/s
Inversión (MUS$) 362,99
Operación (US$/m3)
0,579 (sin amortización)
Consumo de energía(Kw-h/m3)
3,3 (5,4 incluyendo impulsiones)
Planta desaladora Minera Mantoverde, Chile (ejemplo con impulsión). Modelo de contrato EPC
Planta Mantoverde
(Chile)
Propietario Angloamerican
Caudal 13,000 m3/día150 l/s
Consumo de energía desaladora(Kw-h/m3)
3,5
Datos impulsión 700 m altitud 35 km distancia
Consumo de energía impulsión(Kw-h/m3)
3,5
•HONAINE (200.000 m3/dia)
Comenzó operación en Junio 2012
(2400l/s)
•SKIKDA (100.000 m3/dia)
Comenzó operación en 2009
(1200 l/s)
Planta desaladora Skikda y Honanine, Algeria.Modelo de contrato tipo BOT
• Valoriza Agua ha firmado un contrato modelo BOO durante 25 años en Sohar (Oman).
• Capacidad de la planta 250.000 m3/day).
Planta desaladora Sohar, Oman.Modelo de contrato tipo BOO
VENTAJAS INCONVENIENTES
Suministro seguro, fiable, inagotable e independiente de la climatología. Solución definitiva
Una planta grande requiere al menos 2 años para su construcción
Calidad de agua suministrada excelente, susceptible de ser reutilizada una vez utilizada
Alto consumo de energía eléctrica
Costes asumibles por cualquier usuario (municipal, industria, incluso agricultura)
Requiere de estudios marinos, permisos, autorizaciones, obtención del EIA que en algunos casos se puede demorar mucho
Ventajas e inconvenientes de la desalación de agua de mar. Desafios.
Soluciones modulares, de emergencias y para lugares remotos
• Es posible la construcción de plantas modulares para el tratamientode aguas de distintos tipos
• La ventaja de estas soluciones es la rapidez de suministro. Comoinconveniente el hecho de que no son soluciones definitivas y supequeño tamaño
• Se pueden instalar de forma modular:Plantas potabilizadoras convencionalesPlantas desalinizadoras de agua de mar o salobrePlantas de aguas residuales
Soluciones modulares
Planta de ósmosis inversa para agua
salobre suministrada en contenedores,
Djerba, Tunez (5000 m3/día)
Solución modular de MBR para industria
(100 m3/día)
Soluciones modulares
Planta de ósmosis inversa en contenedor, Huelva,España (1.200 m3/día)
Solución modular de tratamiento físico-químicopara industria (100 m3/día)
Soluciones modulares
Soluciones modulares con energías renovables
¡Gracias por su atención!