DESALRO 2.0® y el récord de eficiencia en la desalación

¿Cómo fue el camino del Instituto Tecnológico de Canarias para hacerse con el Guinness World Records de la mayor eficiencia energética en desalación? ¿Con qué componentes y de qué marcas cuenta este diseño de planta desaladora? y ¿Cuán escalable es? te lo contamos en esta entrevista exclusiva

Prensa ALADYR – La noticia sobre el logro del Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) acaparó la atención del sector de la desalación con su récord de menor consumo energético específico de 1,794 kWh/m³ de agua desalada. Desde la Asociación Latinoamericana de Desalación y Reúso de Agua, ALADYR, profundizamos en el proceso que llevó al alcance de este hito que promete allanar el camino a la masificación de esta solución mediante la reducción de sus costos operativos y el aumento de su sostenibilidad. 

Entrevistamos a Juan Antonio de la Fuente, técnico de proyectos del ITC y uno de los líderes de DESALRO 2.0®, el proyecto que diseñó y construyó la planta desaladora más eficiente del mundo al combinar mejoras constructivas y equipos presentes en el mercado, cuyos fabricantes se encuentran entre los socios de ALADYR. 

Para empezar, ¿qué significado tiene este logro, no solo para el ITC como institución, sino para la sostenibilidad global de la desalación?

Para nosotros es importantísimo. Llevamos en el ITC más de 30 años trabajando en eficiencia en la desalación, enfocados en dos líneas principales: maximizar la eficiencia energética en la ósmosis inversa y la implementación de energías renovables para accionar estas tecnologías con nula huella de carbono. Con este hito de bajar de los 2 kWh/m³, logramos aumentar, si cabe, la sostenibilidad del proceso de desalación. Es una validación a tres décadas de esfuerzo continuo en investigación aplicada en el ITC, no solo para la industria del agua de Canarias, sino también del exterior.

En Canarias, la dependencia del agua desalada es enorme, especialmente en islas como Lanzarote y Fuerteventura, donde más del 90% del agua para consumo proviene de desaladoras. Esto supone un alto coste energético y dependencia del petróleo en una red eléctrica que, además, es inherentemente débil y está aislada del continente europeo. Por ello, implementar renovables y maximizar la eficiencia son fundamentales para la seguridad hídrica y la transición energética de la región. El éxito de los diseños DESALRO 2.0® no solo resuelve un problema local, sino que posiciona a las Islas como un laboratorio global para la sostenibilidad hídrica a escala planetaria.

Mencionaste que han desarrollado varias patentes en el ITC. ¿El diseño de DESALRO 2.0® cuenta con una patente de proceso o alguna innovación patentada en particular para llegar a ese consumo de 1,794 kWh/m³?

DESALRO 2.0® no tiene una patente, es un concepto de diseño abierto por filosofía puesto que integramos tecnología de mercado y aportamos una serie de buenas prácticas de tal manera que este conocimiento esté abierto a ingeniería o integradores canarios. Buscamos que esta tecnología tenga una adopción rápida y masiva en las islas, por lo que decidimos compartir el diseño de proceso mediante acuerdos de colaboración. De hecho, este diseño ya ha sido empleado en ocho plantas diferentes licitadas por el propio ITC para el Gobierno de Canarias, algunas de las cuales ya están operativas para regadío en el archipiélago. Otros diseños de planta a 5.000 m³/d estarán operativas a finales de 2026. Esto tiene un impacto directo, ya que el valor no está solo en el Guinness World Records (GWR), sino en el diseño holístico en sí, que permite alcanzar este consumo energético de forma replicable. Al ser conocimiento abierto, el ITC facilita su transferencia tecnológica al sector industrial.

La nota de prensa que difundieron a medios detalla que los componentes principales, como las bombas Danfoss y los intercambiadores Energy Recovery PX, son equipos que están disponibles en el mercado. ¿Podrían explicarnos el proceso que les llevó al diseño y a alcanzar este nivel de optimización antes que otros grandes hubs tecnológicos?

Aparte de seleccionar los equipos electromecánicos más eficientes disponibles, hemos trabajado a fondo en el diseño del proceso para rascar cada vatio posible de ahorro. La clave reside en la optimización e integración con eficiencia de distintos elementos que sumados nos han dado un resultado excelente, llevando los componentes comerciales a su límite de eficiencia. Además, los diseños actuales permiten garantizar un consumo inferior a los 2,0 kWh/m³ los primeros 3 años de operación, usando otros recuperadores de energía y a escalas inferiores a los 5.000 m³/d. Las claves del éxito de este diseño DESALRO 2.0® son:

1. Diseño Hibridado de Membranas: Empleamos una combinación de dos tipos de membranas, LG CHEM en la versión demostrativa de 2.500 m³/d que ha batido el GWR, dentro de los tubos de presión del bastidor, lo que incrementa el permeado y la eficiencia. Esta hibridación permite optimizar la caída de presión a lo largo del bastidor y balancear el rechazo salino con un flujo bajo, un factor crítico para el consumo energético.
2. Flujo Bajo y Operación sin Químicos: Trabajamos a un flujo bajo, lo que genera una salmuera más diluida, reduciendo la concentración de sales en el lado de la membrana. Esto mitiga la polarización por concentración y, por ende, la presión osmótica a vencer, traduciéndose directamente en menor demanda energética. Esto, combinado con una muy buena captación de agua de mar por pozos y filtración natural que tenemos aquí (Canarias) nos permite operar el pretratamiento sin usar ningún tipo de químico. La calidad constante del agua fuente es un factor diferenciador clave.
3. Pretratamiento Simplificado y Restricciones Operativas: Nuestro pretratamiento se limita a filtros de cartucho de una o dos micras. Aunque no necesitamos filtración por arena ni floculantes, el uso de bombas de desplazamiento positivo nos obliga a una filtración más selectiva para proteger el equipo, algo que se convierte en una ventaja operativa. Evitar los químicos reduce drásticamente el impacto ambiental de la salmuera y elimina un coste de operación significativo.

4. Optimización Hidráulica: Optimizamos el diseño de las tuberías y los colectores para minimizar las pérdidas de carga a lo largo de toda la planta. Esto fue un ejercicio de ingeniería intensivo que impacta directamente en la energía total consumida. Tenemos la menor pérdida de carga hidráulica posible.
5. Bombeos y recuperadores de alta eficiencia: Las eficiencias integradas de motor y bombas, así como de los variadores de velocidad son máximas. Viene a ser como si sacáramos todo el partido de los equipos en su mejor configuración posible.

La unión meticulosa de todas estas optimizaciones en el proceso nos permitió alcanzar el valor de 1,794 kWh/m³.

Se comenta mucho en el sector que la industria se acerca al límite termodinámico de la ósmosis inversa. ¿Dónde se encuentra este límite para el agua de mar y hasta dónde podremos seguir optimizando?

El límite termodinámico depende directamente de la salinidad del agua a tratar y su temperatura, lo que se traduce en la energía mínima de separación. 1,07 kWh/m³ sería el límite termodinámico para un agua de 35 gramos por litro a 25°C y tratando de alcanzar un 45% de recobro. El agua que tenemos aquí en las islas, entre 35 y 37 gramos por litro, tiene un potencial osmótico diferente al del Mar Rojo o el Mediterráneo. Cuanto mayor sea la salinidad, mayor es el consumo teórico mínimo.

Con nuestro DESALRO 2.0®, existe del orden de 0,80 kWh/m³ que aún se pierden por ineficiencias de equipos, fricción o por la propia irreversibilidad del proceso de desalación.

Estamos acercándonos al límite. Hay que tener en cuenta que la eficiencia de los equipos electromecánicos, como bombas y recuperadores de energía, ya ronda el 97-98%, lo que deja muy poco margen de mejora en ese aspecto. Por lo tanto, las futuras mejoras provendrán cada vez más de la ingeniería del proceso, de la reducción de pérdidas de carga, o del desarrollo de nuevos materiales o configuraciones de membranas que permitan operar a presiones más bajas o con permeabilidad superior sin comprometer el rechazo salino o el recobro.

Hay hubs de innovación con capitales gigantescos en la región MENA dedicados a perseguir resultados como este. ¿Cómo logró el ITC, como empresa pública del Gobierno de Canarias, adelantarse a la industria global y obtener este galardón?

La clave está en el equipo humano local altamente cualificado, el apoyo de la industria canaria del agua, con más de 60 años de experiencia en desalación, y al modelo de negocio que promueve y nuestro DESAL+ LIVING LAB. El desarrollo de nuestra investigación es casi al 100% público, mediante fondos del Gobierno de Canarias o fondos europeos competitivos, y en particular, fondos que surgieron tras la pandemia. Aplicamos a ellos con un diseño que ya teníamos conceptualizado previamente. No se trata de inyecciones masivas puntuales de capital, sino de una inversión sostenida en I+D durante el tiempo.

Otro factor que ha sido crucial es el fomento del hub de I+D+i DESAL+ Living Lab coordinado por el ITC y en el que se integra, como uno más, el proyecto DESALRO^® 2.0®, Nuestro living lab funciona como un ecosistema donde participan las dos universidades canarias, administración pública y entidades públicas y privadas relacionadas con el agua. Este ambiente colaborativo y la existencia de una necesidad crítica en las islas han acelerado el proceso. Además, la escala industrial que abordamos es mediana, por lo que nos permite implementar estas innovaciones de manera ágil, sin los riesgos inherentes a los proyectos de megaplanta, lo que ha facilitado la obtención de este GWR. Nuestra capacidad de actuar como un «testbed» para tecnologías de desalación es nuestra gran ventaja.

El diseño se ha implementado tanto en rack de hasta 5.000 m³/d como en plantas contenerizadas de 2.500 m³/d hacia abajo lo cual es muy práctico para situaciones de emergencia o instalaciones rápidas. Pero ¿qué tan escalable es este concepto de diseño? ¿Puede llevarse a plantas gigantes de 700.000 metros cúbicos diarios?

A ese nivel tan grande, nuestro concepto de diseño aún no tiene diseños. Nuestro límite lo imponen los equipos electromecánicos y por ahora, estamos evaluando escalas por encima de los 5.000 m³/d pero seguramente tendremos límites técnicos para alcanzar bastidores mucho más grandes. 

Actualmente, el concepto se probó en 2.500 m³/día, se han fabricado plantas contenerizadas a esa escala y a 1.600 m³/d, y ya está escalado a 5.000 m³/día en concepto bastidor (duplicando la capacidad). El próximo hito es llegar a bastidores de hasta 7.500 m³/día, utilizando varias unidades de bombas en paralelo. Más allá de eso, tendríamos que reconsiderar la arquitectura de las bombas y, por lo tanto, la esencia del diseño. Esto significa que nuestro concepto es ideal para el mercado de plantas medianas y pequeñas, que a menudo requieren soluciones modulares, portátiles, de fácil mantenimiento y de alta eficiencia energética, incluyendo aplicaciones industriales o de desarrollo rural costero.

¿Cree que este sistema puede impactar significativamente en las tarifas del servicio de agua que proviene de las plantas desaladoras?

Sin duda. Como sabemos, el coste energético representa alrededor del 30 o 40% del coste total del agua producida. Si bien nuestro diseño tiene un CAPEX (inversión inicial) ligeramente superior a un diseño tradicional (3-5% más) debido al uso de equipos en paralelo y el trabajo con flujo bajo, este coste extra se amortiza en muy poco tiempo. Hemos calculado que el CAPEX adicional se amortiza en menos de dos años gracias a la reducción en el OPEX (coste operativo) por el ahorro energético. Esta rápida amortización es un argumento comercial muy sólido, especialmente en mercados donde el coste de la electricidad es volátil o alto, lo que impactará positivamente en la tarifa final al usuario o al agricultor. 

En cuanto a la línea de energías renovables, ¿cuál es la fuente que mejor se ha acoplado con la desalación según sus investigaciones?

La combinación renovable-desalación más extendida y efectiva en términos de coste-beneficio, y en la que de hecho tuvimos una patente internacional (DESSOL), es la solar fotovoltaica con ósmosis inversa. Alrededor del 33% de los sistemas instalados mundialmente utilizan esta combinación, a menudo en sistemas pequeños y aislados de la red. Hemos instalado plantas con esta tecnología en Cabo Verde, Marruecos y Túnez, demostrando su viabilidad en lugares sin acceso a la red. Hoy en día es la tecnología que se utiliza en plantas grandes. Si bien la eólica puede tener mejor rentabilidad, el viento no está disponible en todos los lugares en los que se desala. Otro potencial energético interesante es el mar. La energía de nuestros océanos, ya sea en forma undimotriz o mareomotriz, es altamente aprovechable, aunque está en fase de testeo aplicada a la ósmosis inversa. Participamos en un proyecto europeo LIFE, llamado DESALIFE, liderado por la empresa Ocean Oasis, que puede ser el punto disruptivo a la aplicación industrial de este tipo de energía renovable para la desalación.

En el caso específico de DESALRO 2.0®, aún no está contemplado conectarse a energía solar fotovoltaica o eólica, no obstante, ya tenemos estrategias de diseño, realizadas junto con la firma de ingeniería canaria INGENIERÍA CALERO LUNA para trabajar en sistemas de desalación a mediana escala 100% renovables con alta rentabilidad, sin huella de carbono. Este será uno de nuestros siguientes pasos…

¿Hablando de siguientes pasos, en qué están trabajando ahora?

Estamos mejorando el diseño DESALRO 2.0® como parte de nuestra participación en el XPrize Challenge, donde hemos pasado a la segunda fase. Estar en esta competición nos permite seguir evolucionando y reduciendo décimas a ese 1,794 kWh/m³. El objetivo es probar la resiliencia y la operatividad del sistema bajo condiciones variables, lo que reforzará su perfil para la comercialización global.

Además, estamos explorando la integración inteligente del sistema de control para optimizar la operación con las variaciones de energía renovable, asegurando que la planta pueda modular su producción de forma dinámica sin sacrificar la eficiencia.

¿Hay planes o acuerdos para enviar esta innovación contenerizada a Latinoamérica, donde ALADYR tiene un gran campo de acción, a países como Chile o Perú, donde ya han colaborado anteriormente?

Todavía no tenemos acuerdos para la transferencia de DESALRO 2.0® a América, pero es importante decir que hay empresas canarias disponibles para ello. Es importante recalcar que el ITC, como empresa pública, no fabrica ni vende plantas desaladoras. Hacemos I+D, y los diseños, fabricación e integración están ya compartidos con ingenierías y empresas canarias, que son las que se encargan del mercado. Por lo tanto, llegado el caso, no habría ningún problema en liderar procesos y transferir a Latinoamérica.

¿Algún comentario final para la comunidad de ALADYR?

Estamos muy contentos del interés demostrado por ALADYR y su comunidad. Tenemos una relación muy buena y fructífera; hemos realizado cursos de desalación con renovables hace unos años. estamos siempre abiertos a colaborar, a compartir nuestro conocimiento y a llevar esta tecnología de récord a los lugares donde más se necesita.

———–Despiece———–

Los detalles técnicos de DESALRO 2.0® objeto del GWR

Componente	Marca/Modelo	Función Principal	Detalle de la Optimización
Bombas de Alta Presión (BAP)	Danfoss APP65/1500	Suministrar la presión necesaria para forzar el agua a través de las membranas de Ósmosis Inversa (OI).	Se utilizan dos bombas de desplazamiento positivo en paralelo, lo que es crucial para la eficiencia. Estas bombas son intrínsecamente más eficientes que las centrífugas en este rango de caudal, y son accionadas por variadores de velocidad.
Recuperadores de Energía (ERD)	Energy Recovery PX Q400	Recuperar la energía de la salmuera concentrada (que aún está a alta presión) antes de su descarga.	Intercambiadores de presión de muy alta eficiencia. Su uso es esencial para lograr el bajo Consumo Específico de Energía (SEC). En este caso, están accionados por variadores de frecuencia.
Membranas de Ósmosis Inversa	LG Chem	Realizar la separación de sales del agua de mar.	Se emplea una combinación de dos tipos de membrana de este fabricante para maximizar el flujo y optimizar el rendimiento. La hibridación optimiza el balance flujo/rechazo.
Pretratamiento	Tecnología Estándar	Pre-filtración del agua de mar antes de la OI.	Filtros de cartucho de una micra. Su uso es obligatorio por el fabricante de las bombas. El proceso se beneficia de una excelente captación de agua por pozos, lo que permite operar sin químicos y sin filtración por arena.
Pos-tratamiento	DRINTEC – Tecnología Canaria	Ajuste final de la calidad del agua producto.	Sistema compacto basado en calcita + CO₂. Este sistema garantiza la potabilidad y estabilidad corrosiva del agua sin comprometer la eficiencia energética general.
Accionamiento	Sin Marca Específica	Control de los equipos electromecánicos.	Todos los motores son accionados por variadores de velocidad (VFD), lo que permite un control preciso del caudal y de la presión.