Análisis de la zona de mezcla de vertidos hipersalinos provenientes de plantas desalinizadoras de ósmosis inversa

Resumen

La falta de recursos hídricos en las últimas décadas en varias regiones del planeta ha propiciado el desarrollo de distintas técnicas de desalinización. Para satisfacer la demanda de agua potable en la Cuenca Mediterránea, el proceso que se ha implantado mayoritariamente ha sido la desalinización mediante ósmosis inversa debido a la reducción en el consumo energético y en el tamaño de las instalaciones con respecto a otras tecnologías. La salmuera o agua de rechazo proveniente de las plantas desalinizadoras de ósmosis inversa se caracteriza principalmente por su alta salinidad y densidad. Normalmente es vertida directamente al mar, dispersándose sobre el fondo marino y formando una pluma de salmuera que se desplaza a favor de la batimetría de la zona receptora a lo largo de varios centenares de metros, lo que puede producir efectos negativos sobre las comunidades bentónicas. Para minimizar estos efectos se utilizan distintos métodos de descarga como los emisarios submarinos, que favorecen la mezcla del vertido con el agua de mar. El desarrollo de modelos de mezcla como herramientas predictivas que permiten realizar simulaciones matemáticas del comportamiento del vertido de salmuera ha permitido avanzar en el estudio hidrodinámico de los vertidos hipersalinos y así diseñar configuraciones óptimas de descarga a la hora de construir emisarios submarinos para favorecer el proceso de mezcla de la pluma de salmuera. Además, existen elementos que aumentan la eficiencia del proceso de dilución de los vertidos de salmuera como son los difusores. Algunos autores han comprobado mediante estudios de campo que los efectos negativos de los vertidos sobre ciertas comunidades marinas se han visto reducidos cuando se han utilizado estos elementos. El estudio hidrodinámico de la salmuera vertida a través de un emisario submarino se realiza en dos regiones muy diferenciadas conocidas como campo cercano y campo lejano. Los procesos de mezcla de las dos regiones son totalmente distintos y se estudian a diferentes escalas, tanto es así que se utilizan modelos de mezcla específicos para cada una de ellas. Los modelos normalmente son validados con experimentos de laboratorio en los que las condiciones ambientales están controladas, aunque en algunos estudios también se han comparado las simulaciones de los modelos con datos obtenidos directamente de mediciones en el campo. En este trabajo se ha realizado un seguimiento y estudio integral de vertidos hipersalinos provenientes de varias plantas desalinizadoras con distintas configuraciones de vertido, así como de la precisión de distintos modelos comerciales a la hora de predecir el comportamiento del proceso de mezcla de los mismos, tanto en el campo cercano como en el campo lejano. Los objetivos principales de esta tesis son los siguientes: 1. Caracterizar espacio-temporalmente el comportamiento de las plumas de salmuera producidas por distintas plantas desalinizadoras con distintas configuraciones de descarga, así como el área de influencia de dichos vertidos. 2. Analizar de manera global un vertido real de salmuera, recogiendo para ello datos de salinidad tanto en el campo cercano, como en el campo lejano, para compararlos posteriormente con las simulaciones realizadas por distintos modelos de mezcla y comprobar su precisión. 3. Cuantificar la eficacia de la instalación de difusores sobre el proceso de dilución de un vertido real de salmuera a través de mediciones directas en el campo y de las simulaciones obtenidas por modelos de mezcla La publicación de esta tesis será una herramienta muy útil para la gestión de los vertidos hipersalinos provenientes de plantas desalinizadoras a la hora de diseñar futuras plantas, o bien de replantear la configuración de descarga de vertidos actuales, con el fin de minimizar el posible impacto ambiental sobre distintas comunidades marinas. Bibliografía fundamental: P. Palomar, A. Ruiz-Mateo, I. Losada, J. Lara, A. Lloret, S. Castanedo, A. Álvarez, F. Méndez, M. Rodrigo, P. Camus, MEDVSA: a methodology for design of brine discharges into seawater, Int. Desalin. Water Reuse Q. 20 (1) (2010) 21–25. Al-Barwani, H. H., & Purnama, A. (2008). Simulating brine plumes discharged into the seawaters. Desalination, 221(1-3), 608-613. Niepelt, A., Bleninger, T., & Jirka, G. (2008). Desalination brine discharge modeling-Coupling of hydrodynamic models for brine discharge analysis. In Proceedings of the 5th international conference on marine waste water discharges and coastal environment (MWWD). Cavtat (Dubrovnik), Croatia. I. Alameddine, M. El-Fadel, Brine discharge from desalination plants: a modeling approach to an optimized outfall design, Desalination 214 (1–3) (2007) 241–260.