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!