Proyecto propone desalación de agua a bajo costo en sinergia con energías alternativas

Si Chile tiene un problema que abordar en la post pandemia de manera directa e inmediata es el de la sequía, que se ha extendido silenciosamente a lo largo del territorio nacional hasta sectores de la Región de Los Lagos. Desde el ámbito de la técnica emergen variadas soluciones; algunas buscan optimizar la eficiencia de los sistemas actuales que producen agua, otras se enfocan en las formas de reciclaje de diversos volúmenes de agua y un tercer grupo apuesta por llevar agua desde donde hay hasta donde no hay, en grandes volúmenes y de sur a norte del país.

Por último está la opción de extraer agua dulce del mar, principalmente a través de procesos de desalación de osmosis inversa, aunque también existen opciones como la desalinización térmica, que se realiza gracias a la evaporación y condensación, u otros como la destilación del agua de mar, la congelación y la llamada electrodiálisis, donde se ioniza el agua de mar, entre otros. Para la desalación urge un marco legal y es lo que se discute hoy en el Congreso Nacional.

COSTOS Y FINANCIAMIENTO

La forma tradicional de abordar el financiamiento de un sistema de plantas desaladoras es a través del cobro directo a los potenciales usuarios del agua producida y, eventualmente, se propone un subsidio estatal en alguna de las fórmulas del modelo de concesiones que abarate el costo.

Se acepta en la actualidad que el costo del agua a la salida de la desalinizadora bordea el US$ 1/m3, aunque empresas mineras informan en los últimos tiempos que sus costos han bajado a un poco más de 0,8 e incluso 0,6 US$/m3. Por otra parte se indica que cuesta US$ 1/m3 cada 1.000 metros de diferencial de cota en altura, así si los requerimientos están a esa altura, y la distancia al interior de una determinada cuenca se extiende, entonces el costo de producir y trasladar el agua a los puntos de consumo se acerca a un poco menos de los US$ 2/m3; sobre ese valor, a esa altura (o el equivalente a 100 km de distancia), se determina el margen de utilidad que permitirá que el proyecto sea sustentable financieramente en un periodo de tiempo determinado. Este es el denominado proceso clásico. La cuestión es que hasta hoy son muy pocas las empresas que pueden pagar esos precios en el mundo agrícola, en especial los pequeños agricultores y los sistemas de agua potable rural.

Así las cosas, a no ser que exista un gran subsidio del Estado, las propuestas de llevar agua de mar desalada en grandes volúmenes al interior de las cuencas suponen una alta inversión y, ante un alto precio al usuario para encontrar el equilibrio financiero, por lo pronto a esos precios de venta, salvo excepciones, parecen irreales para el sector agrícola rural, y habría que esperar una nueva generación de tecnología que abarate los costos.

Los investigadores de todo el mundo están estudiando formas de mejorar los procesos de desalinización, principalmente a través del diseño de membranas más eficaces y durables, o bien analizando la eficiencia de procesos de nano desalinización, todo con el propósito de producir más agua por unidad de energía y hacerla más accesible a los usuarios desde el punto de vista del costo.

El problema no ha dejado impávido al sector universitario, y es momento de considerar su aporte con soluciones nuevas, distintas, creativas e innovadoras, que integren los principios de la sustentabilidad y, en lo posible, los de la economía circular como sellos distintivos.

PENSARLO AL REVÉS

Una manera innovadora de enfrentar este dilema es “pensarlo al revés”, lo que a nivel de modelo de negocio significa preguntarse si es posible entregar al usuario rural y agrícola un precio que pueda abordar sin mayor recelo.

El equipo de trabajo que tengo el honor de dirigir ha venido planteando de un tiempo a la fecha que eso es posible si se hace uso inteligente de tecnologías de energías alternativas para producir agua desalada en grandes volúmenes. La clave, como se verá, está en la sinergia que genera el uso de energías alternativas en conjunto al uso de una planta desaladora y los sistemas de impulsión al interior de las cuencas, asociado al conocimiento de la estacionalidad del uso del agua.

Es posible entonces que se fije un precio atractivo para el mundo agrícola, digamos tentativamente de 0,5 US$/m3 para toda una cuenca. La pregunta entonces es qué hace posible lo aparentemente imposible.

Pensando al revés, la respuesta primero es intensificar el uso intensivo de la energía solar fotovoltaica, cuyos costos han bajado durante los últimos veinte años de manera continua y extraordinaria. Se ha de tener entonces plantas propias de energía solar, una inversión más en una granja solar propia además de las plantas desaladoras, los tendidos de tuberías y los sistemas de impulsión. En contra de eso un valor bajo de la energía es producida en plantas solares propias. El problema es que no opera en la noche, salvo que almacenemos energía sobrante durante el día y la ocupemos en la noche.

Un análisis de alternativas de almacenamiento, y considerando el bajo costo de la energía solar, nos permite redescubrir las Centrales Hidráulicas de Bombeo (CHAB), que fueron impulsadas las primeras décadas del siglo XX. No es la única alternativa, pero es la que hoy, al año 2021, está disponible para almacenar grandes volúmenes de energía. Esta tecnología es un clásico de estudios en la ingeniera mecánica y eléctrica, y consiste en subir con una bomba agua de un estanque o piscina a una cota más alta, acumulando la energía eléctrica solar fotovoltaica en forma de energía potencial. En algún momento se invierte el sentido del flujo y el agua baja, tomando velocidad y pasando ahora por una turbina, lo que genera energía eléctrica que permite que funcionen los sistemas en la noche (ver figura 1).

Así tendremos entonces otra inversión más que hacer, y alguien dirá que es lo mismo que los grandes proyectos del norte para abastecer de energía, principalmente a los grandes centros mineros. Y es verdad, salvo por un detalle. Aquí queremos el sistema para abaratar el costo del agua, por lo que la clave está en hacer las granjas solares más grandes y vender las energías sobrantes diurnas y además elevar más agua y vender energías sobrantes nocturnas al sistema eléctrico nacional (SEN), mercado siempre creciente y que aprecia el aporte de energías limpias como las que aquí se han identificado.

Habría que agregar que en el norte de Chile se han instalado profusamente un conjunto de granjas solares y, en menor medida, plantas desaladoras; por consiguiente, existe conocimiento y experiencia práctica de sus diseños, construcción y operación, a distintas escalas de producción. En el capítulo de las centrales hidráulicas, siendo el despiece de sus equipos y componentes de sumo conocidos (bomba, turbina, tuberías, piscinas o estanques de agua), se puede concluir que hay en el país la capacidad para desarrollar perfectamente este tipo de proyectos.

EJERCICIO TÉCNICO ECONÓMICO

Como eso es tecnológicamente posible, lo que sigue es un ejercicio técnico económico: qué tan grandes deben ser esas plantas para obtener un precio de agua razonable y que el proyecto sea financieramente atractivo.

Es el ejercicio que se ha realizado para las emblemáticas cuencas de Petorca y La Ligua, caracterizada por sufrir escasez hídrica e incluso conflicto social por el tema del agua. El resultado es atractivo, primero porque el costo de la energía eléctrica generada por las granjas solares y CHAB es muy bajo, porque el costo de producción del agua también es bajo y tercero porque si bien las plantas deben estar diseñadas para funcionar 24/7 y atender una alta demanda en algún punto predeterminado del año, lo cierto es que eso no ocurre todos los días, semanas y meses, sino que cada cuenca y cada cultivo tiene, por así decirlo, su propia estacionalidad y en esas ocasiones podrá venderse la energía que no se ocupe.

 La conjugación de todos estos elementos hace posible que toda inversión se recupere con indicadores atractivos a un precio de 0,5 US$/m3 para el mundo agrícola, entre ellos que el retorno de la inversión se sitúe en todos los modelos en torno a los diez años, incluyendo el que se subsidie completamente el agua para los sistemas de agua potable rural.

Es más, el modelo de negocios puede sensibilizarse de manera de lograr un precio más bajo. Si, por ejemplo, el Estado aporta el 10% de la inversión, el retorno de la misma baja en un año, o bien hace posible que el precio del agua sea de 0,4 US$/m3.

Líneas actuales de inversión de la CNR a proyectos de entubación o subvenciones del MOP destinada a los sistemas de agua potable de rural podrían son instancias que un estudio de factibilidad de esta iniciativa o similares debe considerar como aporte del Estado.

Por consiguiente, es posible un bajo precio del agua para el mundo agrícola y rural, esto si el Estado coopera y no pone trabas. Obviamente que las comunidades de Petorca y La Ligua no las podrán pues serán los directos beneficiarios de ellas. El Estado puede permitir que las tuberías se vayan por las riveras de los lechos secos de los ríos, facilitando algún cerro con la altura necesaria para instalar la CHAB, y por sobre todo legislando oportunamente para hacer posible la integración sinergética del mundo del agua y las energías alternativas, la inversión privada, o mejor aún la público privada para desarrollar una infraestructura adecuada para enfrentar exitosamente el más grande desafío que tendrá el país en los próximos años.

Por consiguiente, a abril del 2021 desde la técnica existe un modelo de negocios que hace viable que el agua dulce que se extrae del mar por procesos de desalación sea trasladada a centros rurales y agrícola a un bajo precio. Supone mayor inversión, pero los retornos son absolutamente atractivos para cualquier financista. ¿Qué dificultades debe enfrentar el proyecto? Las mayores están asociadas a que nos invita a innovar a nivel de modelo de negocios y a eso, a la innovación, actores como el Estado son reticentes.

El valor del proyecto está en la integración y en la sinergia que genera. Los instrumentos actuales del Estado invitan a la desagregación, a presentar proyectos de energía, impulsión y producción de agua por separado y, por lo tanto, a la pérdida de las sinergias. En contraposición, el Estado debiera evaluar el valor público de propuestas como estas para la agricultura, y por consiguiente para toda la sociedad, sobre todo en momentos en que la escasez hídrica se expande por el país.

Y por cierto, si lo anterior es posible para las cuencas de La Ligua y Petorca, lo es para cualquier cuenca de Chile.