Agua de mar

El agua de mar, que forma los océanos y mares, cubre más del 70 por ciento de la superficie de la Tierra. El agua de mar es una mezcla compleja de 96,5 por ciento de agua, 2,5 por ciento de sales y cantidades más pequeñas de otras sustancias, incluidos materiales inorgánicos y orgánicos disueltos, partículas y algunos gases atmosféricos.

El agua de mar constituye una rica fuente de varios elementos químicos comercialmente importantes. Gran parte del magnesio del mundo se recupera del agua de mar, al igual que grandes cantidades de bromo. En ciertas partes del mundo, el cloruro de sodio (sal de mesa) todavía se obtiene al evaporar el agua de mar. Además, el agua del mar, cuando se desaliniza, puede proporcionar un suministro ilimitado de agua potable. Se han construido muchas plantas desalinizadoras grandes en áreas secas a lo largo de las costas del Medio Oriente y en otros lugares para aliviar la escasez de agua dulce.

Pero el proceso de desalinización consume mucha energía, es costoso y complicado de administrar de una manera respetuosa con la Tierra. Esto es lo que necesitas saber.

Propiedades químicas y físicas

Los seis iones más abundantes del agua de mar son el cloruro (Cl-), el sodio (Na+), el sulfato (SO24-), el magnesio (Mg2+), el calcio (Ca2+) y el potasio (K+). Por peso, estos iones constituyen aproximadamente el 99% de todas las sales marinas. La cantidad de estas sales en un volumen de agua de mar varía debido a la adición o eliminación de agua localmente (p. ej., a través de la precipitación y la evaporación). El contenido de sal en el agua de mar está indicado por la salinidad (S), que se define como la cantidad de sal en gramos disuelta en un kilogramo de agua de mar y expresada en partes por mil. Se ha observado que la salinidad en el océano abierto oscila entre 34 y 37 partes por mil, que también se puede expresar como 34 a 37 unidades prácticas de salinidad.

El carbono inorgánico, el bromuro, el boro, el estroncio y el fluoruro constituyen las otras principales sustancias disueltas del agua de mar. De los muchos constituyentes químicos menores disueltos, el fósforo inorgánico y el nitrógeno inorgánico se encuentran entre los más notables, ya que son importantes para el crecimiento de los organismos que habitan los océanos y los mares. El agua de mar también contiene varios gases atmosféricos disueltos, principalmente nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono. Algunos otros componentes del agua de mar son sustancias orgánicas disueltas, como carbohidratos y aminoácidos, y partículas ricas en materia orgánica. Estos materiales se originan principalmente en los 100 metros superiores (330 pies) del océano, donde el carbono inorgánico disuelto se transforma en materia orgánica mediante la fotosíntesis.

Muchas de las características del agua de mar corresponden a las del agua en general, debido a sus propiedades químicas y físicas comunes. Por ejemplo, la estructura molecular del agua de mar, al igual que la del agua dulce, favorece la formación de enlaces entre moléculas. Algunas de las cualidades distintivas del agua de mar son atribuibles a su contenido de sal. La viscosidad (es decir, la resistencia interna al flujo) del agua de mar, por ejemplo, es mayor que la del agua dulce debido a su mayor salinidad. La densidad también es mayor por la misma razón. El punto de congelación del agua de mar es más bajo que el del agua pura y su punto de ebullición es más alto.

Efectos de las actividades humanas

Aunque los océanos constituyen un enorme reservorio, las actividades humanas han comenzado a influir en su composición tanto a escala local como global. La adición de nutrientes (a través de la descarga de aguas residuales sin tratar o la filtración de fertilizantes minerales solubles, por ejemplo) a las aguas costeras da como resultado un mayor crecimiento del fitoplancton, altos niveles de materiales orgánicos disueltos y particulados, una menor penetración de la luz a través del agua de mar y la alteración de la estructura comunitaria de los organismos que habitan en el fondo. A través de las emisiones industriales y automotrices, las concentraciones de plomo en la superficie del océano han aumentado dramáticamente a escala global en comparación con los niveles preindustriales. Ciertos compuestos orgánicos tóxicos, como los bifenilos policlorados, se encuentran en el agua de mar y en los organismos marinos y son atribuibles únicamente a las actividades de la humanidad. Aunque la mayor parte de la radiactividad en el agua de mar es natural (aproximadamente el 90% como potasio-40 y menos del 1% como rubidio-87 y uranio-238), el estroncio-90 y algunos otros radioisótopos artificiales tienen vías ambientales únicas y potencial para la bioacumulación (es decir, concentración en los niveles superiores de la cadena alimentaria).

Entre las influencias más dramáticas de las actividades humanas a escala global se encuentra el notable aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera. Los niveles de dióxido de carbono atmosférico superaron las 420 partes por millón por volumen para 2022, y algunas fuentes predicen que los niveles podrían llegar a casi 490 partes por millón a mediados del siglo XXI, con consecuencias potencialmente profundas para el clima global y los patrones agrícolas. Se cree que los océanos, como una gran reserva de dióxido de carbono, mejorarán en cierta medida esta consecuencia de las actividades humanas. Sin embargo, la acidificación de los océanos debido a la absorción de dióxido de carbono es un problema ambiental emergente y los océanos del mundo se están calentando más rápido de lo previsto.


Desalinización

La desalinización es el proceso de eliminar la sal del agua de mar, haciéndola potable. Esto se hace hirviendo el agua y recolectando el vapor (termal) o empujándolo a través de filtros especiales (membrana). El problema es que ambos procesos requieren grandes cantidades de energía, lo que los hacen inasequibles para las comunidades empobrecidas y exacerba el cambio climático. Aún así, la creciente población mundial y la demanda de agua potable significan que se espera que el mercado de agua desalinizada crezca, alrededor de un 9% anual en los próximos cinco años, según una estimación.

¿El agua desalinizada es segura para beber?

Generalmente, sí. El agua desalinizada, siempre que esté limpia, es perfectamente potable y ya se está consumiendo una gran cantidad en todo el planeta. La desalinización ha estado en uso en partes del mundo ricas en energía y pobres en agua dulce durante décadas: aproximadamente la mitad de la producción mundial se concentra en el Medio Oriente y África del Norte. Un estudio patrocinado por las Naciones Unidas de 2018 estimó que el mundo produce alrededor de 25 mil millones de galones de agua desalinizada todos los días.

Pero limpiar el agua no está libre de desafíos. La sal no es lo único que se encuentra en el agua de mar: a menudo también hay mucho boro, que no es bueno para los cultivos y en grandes concentraciones podría no ser saludable para los humanos. Y no siempre es fácil limpiar el agua salada. También pueden entrar otros contaminantes.

¿La desalinización es mala para el medio ambiente?

Quienes se oponen a la desalinización han dicho durante mucho tiempo que la técnica daña el medio ambiente incluso cuando purifica el agua para el consumo humano. Hay algunos grandes desafíos. Llevar agua salada a las plantas de desalinización puede dañar a los peces y otras especies marinas si no se hace con cuidado. Luego está la energía necesaria para limpiar el agua y los desechos salobres y salados que quedan después de filtrar el agua limpia.

No hay duda de que la desalinización consume mucha energía. Y si esa energía proviene de fuentes sucias, la desalinización puede conducir a un resultado paradójico: puede desencadenar gases de efecto invernadero, empeorar el calentamiento global, aumentar las sequías y, por lo tanto, la necesidad de más desalinización.

Las plantas desalinizadoras más modernas utilizan significativamente menos energía que sus predecesoras. Y los defensores están buscando formas de usar energía renovable para impulsar el proceso.

Un desafío aparte es la salmuera, el fluido salado hiperconcentrado que se elimina del agua dulce. Si simplemente se bombea directamente al mar, la sustancia densa se hunde hasta el fondo del fondo del océano y sofoca la vida marina. Existen técnicas para extenderlo por un mayor territorio en el mar, diluyendo su impacto.

Desalinización sustentable

En los Países Bajos, Vollebregt reclutó a su amigo y compañero estudiante de ingeniería Reinoud Feenstra para trabajar en el desarrollo de una tecnología de desalinización impulsada por energía renovable.

El resultado fue un sistema que se basa en la energía solar u otra energía renovable para tratar el agua, lo que hace que la desalinización sea libre de carbono. Esto lo hace mucho más asequible y sostenible. Los ingenieros fundaron una empresa para ayudar a difundir su invento, llamada Elemental Water Makers.

La galardonada tecnología patentada de la compañía proporciona desalinización con energía solar fuera de la red a las comunidades que experimentan escasez de agua en todo el mundo. Lo utilizan tanto empresas privadas, como complejos turísticos isleños y comunidades, como la de Madagascar.

A pesar de todo el potencial de cambio de vida de la tecnología de desalinización, generalmente hay dos preocupaciones clave al respecto. Uno es la energía: la desalinización tradicional utiliza una gran cantidad de ella, lo que contribuye al círculo vicioso del uso de la energía, lo que lleva al cambio climático y provoca o exacerba la escasez de agua. La desalinización solar rompe este círculo vicioso, creando una fuente de agua dulce libre de carbono.

La otra preocupación es la salmuera. La salmuera, el subproducto de la desalinización, es agua salada altamente concentrada. Por lo general, se devuelve al mar y, debido a su alta concentración, daña el ecosistema marino. La tecnología utilizada por Elemental Water Makers aborda este problema mediante la aplicación de una tasa de recuperación baja al agua de mar, lo que significa que la salmuera es solo un poco más salada que el agua de mar original. Además, debido a la pequeña escala de los proyectos, no existe un único vertedero con una alta concentración de contaminación. Tener muchos proyectos a pequeña escala en lugar de unos pocos grandes no solo minimiza el impacto en el ecosistema marino sino que también aumenta la resiliencia.