En un artículo publicado en la revista Desalination, los científicos explican que modelizaron varios escenarios para utilizar las purgas de las torres de refrigeración y el agua producida para tratarse mutuamente.

Las aguas residuales de las torres de refrigeración proceden de las centrales termoeléctricas, mientras que el agua producida se genera en la fracturación hidráulica del petróleo y el gas. El proceso de tratamiento conjunto produce valiosos subproductos y agua lo bastante limpia para reutilizarla en la refrigeración de las centrales.

Según el autor principal, Hunter Barber, ninguna otra industria de Estados Unidos utiliza tanta agua como la de generación de energía termoeléctrica.

"Nuestro proceso de cotratamiento reduce la demanda de productos químicos para ablandar las aguas residuales", explica Barber.

"El agua tratada también tiene un potencial de reutilización muy alto: el agua tratada se puede reutilizar directamente después del cotratamiento para compensar entre el 99% y el 100% del volumen original de agua de purga, y eso sin optimizar ni explorar diferentes diseños", agregó. 

NO MÁS CONSUMO DE AGUA DULCE
En la actualidad, las centrales eléctricas extraen agua dulce de una fuente de agua superficial o subterránea, la hacen pasar por el ciclo para generar vapor y electricidad, luego la tratan mínimamente y la vierten de nuevo a la superficie o a las aguas subterráneas.

"Nuestro planteamiento pretende cerrar ese ciclo. En lugar de verter el agua, la tratamos, y en lugar de extraerla del agua dulce, reciclamos el agua tratada", explicó. 

Así se reduce la cantidad de productos químicos de depuración necesarios para tratar la purga de refrigeración de la central con agua producida, el mayor subproducto de aguas residuales de la industria del petróleo y el gas por volumen. Uno de los métodos actuales para tratar el agua producida por la fracturación hidráulica es inyectarla de nuevo en la tierra.

"Especialmente en el suroeste, pero también en las regiones de Marcellus Shale y los Apalaches, hay pozos de petróleo y gas perforados a gran profundidad", explica Barber.

"Una vez que se extrae todo el petróleo y el gas del pozo, queda una cavidad abierta en la tierra. El agua producida está contaminada y hay que hacer un gran esfuerzo para tratarla o inyectarla de nuevo en el yacimiento. Sin embargo, inyectarla implica riesgo de actividad sísmica y riesgo de contaminación por lixiviación de metales pesados en el suelo", sumó. 

El investigador también señaló que el agua producida es más salada que el agua del océano.

"Tratar o eliminar esa agua es difícil y caro. Y el negocio de un productor de energía se centra en producir gas y petróleo de esquisto: no quieren preocuparse por el agua. Es un lastre para ellos", afirma Lian-Shin Lin, coautora del estudio.

"Este esquema de cotratamiento ofrece una forma de gestionar el agua producida y recuperar recursos de ella. Para la industria energética, eso significa que el problema del agua producida puede desaparecer", agregó Lin.

TERRENOS DE PRUEBAS
El laboratorio de Lin trabaja con agua producida en un pozo de gas de esquisto cerca de Morgantown y con la purga de una torre de refrigeración de la central térmica de carbón de Longview.

Como las muestras experimentales que utiliza Lin son pequeñas en relación con el volumen de agua que necesita una central eléctrica, Fernando Lima, profesor asociado de ingeniería química, afirma que vieron la necesidad de realizar un análisis tecnoeconómico, medioambiental y de sistemas de procesos que permitiera "ampliar el concepto de cotratamiento al máximo, de modo que pueda integrarse en centrales eléctricas u otras soluciones de tratamiento de aguas residuales y optimizarse en cuanto a costes de funcionamiento, costes de capital y utilidades energéticas".

Gracias a la modelización de procesos, los investigadores han podido estudiar cambios en el diseño y la topología de las centrales eléctricas y evaluar distintos tipos de procesos de tratamiento de aguas residuales antes de probarlos en el laboratorio. Las simulaciones de distintos procesos de tratamiento les permiten optimizar tanto los aspectos económicos como los técnicos del co-tratamiento.

"La investigación colaborativa que aúna la modelización de procesos y la experimentación es fundamental para el futuro del tratamiento de aguas residuales, porque no se ha hecho mucho trabajo detallado de modelización y optimización de estos procesos de cotratamiento, que implican una química del agua muy específica que no es fácil de captar", dijo Lima.

"Es probable que una central eléctrica ya disponga de personal y equipos dedicados al tratamiento de sus purgas de refrigeración. Al ser autónomas, ya no tienen que abastecerse de una fuente de agua. Cuando cierran el ciclo, ya no tienen que afrontar las posibles consecuencias económicas negativas de verter un agua que no estaba lo bastante limpia según la normativa de la EPA", explica Barber.

"En lugar de eso, pueden utilizar los residuos para fabricar algo beneficioso y rentable. En términos de progreso de la sostenibilidad de muchas de nuestras demandas de agua, creo que la reutilización de las purgas está en el horizonte de muchas de estas instalaciones", completó el investigador.