Post-tratamiento de Desalinización: Proceso de eliminación de Boro
El cuerpo humano contiene aproximadamente 0.7 ppm de boro, un elemento que no es considerado como requerimiento dietético. Aun así, absorbemos este elemento de los alimentos, ya que es un requerimiento dietético para las plantas. El consumo diario es de unos 2 mg. La cantidad de boro presente en las frutas y verduras está por debajo de niveles considerados tóxicos.
Un consumo diario superior a 5 g de ácido bórico tiene claros efectos negativos para el cuerpo humano, causando náuseas, vómitos, diarrea y coagulación de la sangre. Cantidades superiores a 20 g podrían ser letales. El ácido bórico causa irritación de la piel y ojos.
Existe una posible correlación entre la cantidad de boro en suelos y agua potable, y la aparición de artritis en humanos.
Por qué debería eliminarse el boro del agua de riego?
El boro puede ser tóxico incluso en bajos niveles de concentración. Una concentración de boro inferior a 1 mg/L es esencial para el desarrollo de las plantas, pero niveles superiores pueden causar problemas en plantas más sensibles. La mayoría de las plantas muestran problemas de toxicidad cuando la concentración de boro excede los 2 mg/L, tal y como se muestra a continuación en la tabla.
| Tolerancia* | Concentración de boro en agua del suelo (mg/L)** | Cultivo |
| Muy sensible | <0.5 | Mora |
| Sensible | 0.5-1.0 | Melocotón, cereza, ciruela, uva, frijol, cebolla, ajo, boniato, trigo, cebada, girasol, sésamo, fresa |
| Moderadamente sensible | 1.0-2.0 | Pimiento rojo, guisante, zanahoria, rábano, patata, pepino |
| Moderadamente tolerante | 2.0-4.0 | Lechuga, repollo, apio, nabo, avena, maíz, alcachofa, tabaco, mostaza, calabaza |
| Tolerante | 4.0-6.0 | Tomate, alfalfa, perejil, remolacha azucarera |
| Muy tolerante | 6.0-15.0 | Espárragos |
Fuente: Extraído de Australian Water Quality Guidelines for Fresh & Marine Waters (ANZECC)
* La tolerancia puede variar con el clima, las condiciones del suelo y la variedad de cosechas
** La concentración máxima tolerada en el agua de riego sin reducción en el rendimiento es aproximadamente igual a los valores de agua del suelo.
Por qué el agua ya desalada necesita un proceso de eliminación de boro?
La cantidad de boro en el agua de mar varía de 4 a 5.5 mg/L, proporcional a la salinidad. Proviene principalmente de la descarga de las plantas de tratamiento de agua residuales, en donde se comienza a utilizar jabones y detergentes, así como fertilizantes agrícolas.
El boro está presente en el agua como ácido bórico H3BO3 y borato H3BO2-. La especie de boro predominante depende del pH del agua. El valor pKa de H3BO3/H3BO2- es 9.2, por lo tanto, el equilibrio H3BO3 H3BO2-+ H+ está normalmente desplazado a la izquierda, ya que el valor de pH estándar del agua de mar es 8.
Las membranas de ósmosis inversa son muy eficientes en la eliminación de especies cargadas como el ion borato, en vez de moléculas neutras como el ácido bórico.
Las tasas típicas de eliminación de boro en pH 8 son entre 73 y 90% para membranas estándar de ósmosis inversa de agua de mar de alto rechazo, dependiendo de la temperatura del agua. Membranas especiales de alta eliminación de boro pueden alcanzar valores de hasta 95%.
Normalmente el agua de mar de alta salinidad tiene alto contenido en boro y se encuentran en áreas con clima muy cálido, como el Golfo Persa, el Mar Rojo, el Mar Mediterráneo oriental y el Mar Caribe. A 30 °C, la eliminación de boro se reduce al 78%, dejando 1.15 mg/L en la corriente de permeado del Pase-1. Por lo tanto, es necesario un proceso específico de eliminación de boro para alcanzar los 0.5 mg/L exigidos por la OMS.
Cómo se puede eliminar el boro del agua desalinizada?
Existen dos procesos principales para producir agua potable con menos de 0.5 mg/L de boro, dependiendo de la salinidad del agua, la concentración de boro y la temperatura.
- Proceso A SWRO de 2 pasos:
En el Pase-2 de ósmosis inversa se añade sosa caustica para subir el pH a 9.5. Parte del permeado del Pase-1 puede ser bypaseado para mantener cierta cantidad de minerales en el agua. El segundo pase puede estar compuesto por membranas de agua de mar de baja energía si la temperatura y salinidad son elevadas o membranas de alto rechazo de agua salobre en caso de condiciones menos severas.
- Proceso B SWRO+ IX:
Se añade una resina de intercambio iónico con o sin by-pass, dependiendo de la concentración de boro residual necesaria. La resina, que debe ser selectiva para el cloro, se regenera in-situ con sosa caustica y ácido clorhídrico. Para que la producción sea de forma continua, es necesario un sistema de doble columna.
Parámetros de comparación
Concentración residual de boro
Coste energético
Coste de inversión
Coste de productos químicos
Huella medioambiental
Calidad del agua
Recomendaciones
Proceso A
0.3-1.0 mg/L
Mayor – consumo energético HPP2
Mayor – Segundo Pase OI
-
Mayor
Baja mineralización sin by-pass, bajo contenido de cloruro de sodio
Rentable para la producción de agua potable con un máximo de 0.5 mg/L de boro residual
Proceso B
0-1.0 mg/L
-
-
Mayor – Regeneración de la resina con NaOH, HCl
-
Alta mineralización con o sin by-pass debido a la selectividad de la resina, alto contenido de cloruro de sodio
Rentable para la producción de agua de riego para cosechas sensibles con un contenido de boro entre 0.5 y 1 mg/L.
Los ingenieros de LENNTECH diseñan y dimensionan los procesos de eliminación de boro más rentables que se ajustan a sus requerimientos..