lunes, 11 de junio de 2018

Integración y redacción del informe final






Investigación documental y de campo
INFORME FINAL




Desalinización
¿Propuesto viable para la crisis de agua en México?





Elaryv Yáñez Godínez
Junio 2018





Investigación documental y de campo
INFORME FINAL



Desalinización
¿Propuesto viable para la crisis de agua en México?




Elaryv Yáñez Godínez
Junio 2018










INDICE

INTRODUCCIÓN..............................................................................................................3.. 3
METODOLOGÍA...............................................................................................................4
RESULTADOS..................................................................................................................7
CONCLUSIONES……………………………………………………………………………….9
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………....…….10
ANEXOS............................................................................................................................11



















INTRODUCCIÓN


El agua para uso doméstico, que se ocupa para beber, servicios públicos, establecimientos comerciales y viviendas, concentra el 10% del agua dulce en México, mientras que en el mundo el promedio es de 8%.

Entre más habitantes hay en las ciudades, más vivienda se necesita, y se demandará más agua. Esta relación puede convertirse en una pesadilla si no se implementan estrategias y sistemas que permitan ahorrar y reutilizar el líquido vital.

La Ciudad de México y el Estado de México tienen problemas en el suministro de agua porque ha crecido su consumo, pero no ha aumentado el volumen de lo que se obtiene de mantos freáticos y del sistema Cutzamala (que permite transportar este recurso desde Michoacán, pasando por el Edomex, hasta la Zona Metropolitana del Valle de México), dijo Ignacio García de Presno, socio líder de asesoría en infraestructura de KPMG en el país.

De acuerdo con el Consejo Consultivo del Agua, la zona centro–norte del país concentra 27% de la población, genera el 79% del producto interno bruto (PIB) y  solo hay 32% de agua renovable.

En la zona sur, donde está el 68% del agua del país, se encuentra únicamente el 23% de la población y se genera el 21% del PIB, indicó la organización civil del país dedicada a temas de dicho recurso.

La desalinización es un proceso mediante el cual se elimina la sal del agua de mar o salobre. Las plantas donde se lleva a cabo este proceso se denominan desalinizadoras o desaladoras y son instalaciones industriales destinadas a tratar, generalmente el agua de mar o de lagos salados para obtener agua potable.

El agua de mar tiene sales minerales disueltas. Debido a la presencia de estas sales, el agua del mar es salobre y no es potable para el ser humano y su ingestión en grandes cantidades puede llegar a provocar la muerte. El 97,5 % del agua que existe en nuestro planeta es salada y sólo una cantidad inferior al 1 % es apta para el consumo humano.
La desalinización se presenta como una de las distintas opciones para combatir la creciente escasez del agua, pero ¿Es en realidad una opción viable y rentable, que ofrezca solución, sobre todo a estados que no sean costeros?


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METODOLOGÍA

Objetivo general

            Establecer las bases para la determinar la implementación extendida del proceso de desalinización en México.

Objetivos puntuales
1.    ¿Qué tan extendido esta en la actualidad el uso de esta tecnología?
2.    ¿Operan plantas de desalinización en México?
3.    ¿Qué impacto ambiental tiene la desalinización?
4.    ¿Es un proceso rentable?
5.    ¿Existe legislación que regule esta técnica?
6.    ¿Es una tecnología viable para atacar el problema de la crisis de escasez de agua en nuestro país?


Cronograma




Selección y recopilación de información
Para llevar a cabo la búsqueda inicial de información sobre el tema elegido, se hizo uso del buscador Google Académico; también se suscribió a Academia.edu y se utilizó el motor de búsqueda general de google. De los resultados obtenidos, se dio prioridad a los artículos emitidos por instituciones, como la UNAM, y aquellos publicados en páginas con extensión .org


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        Una vez obtenidas y verificadas las fuentes, se procedió a realizar el registro bibliografico en formato APA, haciendo uso de la herramienta en línea:
http://www.cva.itesm.mx/biblioteca/pagina_con_formato_version_oct/apa.htm


Antecedentes

El agua es un compuesto esencial para la vida y las actividades que se efectúan en pro del sustento del ser humano, como los procesos industriales, y la producción agrícola y ganadera, entre otros; este líquido también es un factor influyente para impulsar la economía de un país; sin embargo, ya se están presentando problemas en la actualidad por el déficit del vital elemento, ya que el tamaño de la población es muy grande y esto origina grandes esfuerzos para abastecer de agua a todos, incluyendo a los sectores productivos, por ello la preocupación mundial por la escasez de agua es inobjetable y cada día se encuentran más problemas por falta de agua dulce y procesos que contaminan e impactan al medio ambiente.


Bases teóricas

En la actualidad, la población mundial crece a un ritmo de 78 millones de personas al año. Inclusive, de mantenerse las tasas de natalidad invariables, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) calcula que la población mundial para el año 2050 será de 11 900 millones de personas. En México, la escasez de agua también ha limitado el desarrollo económico y social del país.Cada vez es menor la proporción de agua que pueden poseer los mexicanos. La disponibilidad natural media per cápita, que resulta de dividir el valor nacional entre el número de habitantes, ha disminuido de 9 880 m³/hab/año en 1970 a tan sólo 4 312 en el 2007, y una proyección a 3 822 m³/hab/año para el año 2025. Bajo este contexto, instancias gubernamentales están viendo la manera de solucionar el problema de déficit de agua a través de varias opciones, una de ellas es la desalinización. Así, se han buscado soluciones para aportar agua en el corto y mediano plazos. Si bien no se puede obtener agua de forma directa, sí por medio de distintas tecnologías. La desalinización se vislumbra como una tecnología viable que aporta agua al ciclo hidrológico y que no compite con otros sistemas, como los trasvases.

En el siglo pasado se empezaron a utilizar algunos destiladores pequeños en barcos. Las primeras unidades para producir agua para consumo humano en gran escala usaban la tecnología de destilación en múltiples efectos con tubos sumergidos, donde la seguridad de funcionamiento era más importante que el costo del agua producida.


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En la década de 1940, aparecen en Kuwait, Aruba y las Antillas Holandesas, los primeros destiladores de 1 o 2 m3 /d para uso en barcos. En la década de 1950 se inician las primeras investigaciones sobre desalinización, con el objeto de construir grandes instalaciones de producción de agua dulce, y se obtienen resultados importantes, como el sistema de destilación súbita en 1957, lo que permite construir la primera planta comercial en 1960. Hoy día, el agua desalinizada se utiliza para consumo humano, en procesos industriales y, en forma muy limitada, para riego agrícola, pues los costos de desalinizar agua son relativamente altos para usar este líquido con los métodos tradicionales de riego; resulta más económico importar los productos agrícolas de aquellos países que cuentan con las condiciones climatológicas adecuadas para producirlos.

Existen diversas tecnologías desarrolladas en la actualidad para desalinizar el agua de mar y aunque tienen características distintas de acuerdo con el tipo de energía, diseño y producción que requiere cada una, todas tienen el mismo objetivo: reducir la concentración de sales disueltas del agua de mar; ello permite distinguir entre los procesos que separan el agua de las sales y los que realmente efectúan la separación de las sales de la solución (cuadro 2). La disponibilidad de agua no implica que su calidad permita el uso. La contaminación natural y por el hombre han provocado que sea necesario tratarla antes de destinarla a consumo humano, agrícola o industrial. La calidad del agua varía de acuerdo con la región y el tipo de subsuelo de los contaminantes.

Debido a la gran importancia que ha despertado el proceso de la desalinización de agua de mar para poder hacerla apta para consumo humano y como una solución al desabasto de agua en el mundo, existen varias estrategias que estudian este proceso, mismas que se explican a continuación.

Tecnología de la desalinización. El sistema de desalinización consiste en alimentar agua salobre o marina a una planta desaladora, que tiene como función acondicionar y eliminar sales al agua para obtener un producto, y un rechazo o salmuera. La desalinización de agua salobre y de mar se realiza con dos sistemas principalmente: los que utilizan el uso de combustibles fósiles, como los sistemas térmicos, y por otro lado, los que utilizan membranas y alta presión. Los costos de desalinización por unidad de agua producida varían ampliamente, y obedecen al tipo de agua salobre o de mar de alimentación, y a la cantidad de energía necesaria en el sistema de desalinización elegido. Los costos para acondicionar el agua en un sistema tradicional van de 3.18 a 8.01 pesos/m3 . Cuando se utiliza la desalación y la alimentación es agua salobre, el costo va de 5.31 a 10.62 pesos/m3 ; cuando la alimentación es de agua de mar, el costo varía de 10.62 a 24 pesos/m3 .


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Por otra parte, cuando se combina el sistema tradicional con agua salobre, el costo es de 4.24 a 9.73 pesos/m3 ; cuando se trata de agua de mar con el sistema tradicional, el costo es de 3.92 a 10.79 pesos/ m3 (AMTA, 2012). Sistemas térmicos Los procesos de destilación necesitan calor para provocar el cambio de estado del líquido a vapor, que prácticamente es independiente de la salinidad que tenga el agua y es el proceso en el cual el agua de mar se calienta hasta evaporarla; después el vapor se condensa formando agua dulce y el agua sobrante se desecha como salmuera concentrada. Entre los principales sistemas de destilación se cuentan la destilación por compresión mecánica de vapor (MVC), destilación relámpago flash multietapa (MSF) y destilación multiefecto (MED). Las instalaciones de destilación pueden producir agua en un rango de entre 1 y 50 miligramos de sólidos disueltos (TDS) por litro (WHO, 2007). Destilación por compresión mecánica de vapor (MVC) Los sistemas MVC funcionan comprimiendo vapor de agua, lo que causa condensación sobre una superficie de transferencia de calor (un tubo), lo cual permite al calor de la condensación ser transferido a la salmuera del otro lado de la superficie, resultando en la vaporización de ésta.




RESULTADOS


Perfil mundial. Existen alrededor de 13 000 plantas instaladas, con una producción de 25 millones de m3 /d; entre las tecnologías más utilizadas para desalinización se tiene la ósmosis inversa con un 50%, MSF con 33%, MED con 7%, la nano filtración y electrodiálisis con el 4% y el EDI con un 1%. La capacidad mundial de desalación ha crecido. En 1980, la capacidad de producción era de 950 000 m3 /d y en 2006 fue de 3 350 000 m3 /d (figura 8). Como fuente de abastecimiento al proceso, se tiene que la más utilizada es la proveniente de agua de mar, con un 66% y el agua salobre con un 22%. Por otra parte, los sectores con más uso del agua producto son el municipal, con un 66%, y el industrial, con un 23%.


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Los países que cuentan con mayor cantidad de plantas instaladas son los siguientes: Estados Unidos (34% del total mundial), con 2 174 plantas, de las cuales el 72% corresponde a OI; Arabia Saudita (32%), con un total de 2 086 plantas, de las cuales un 65% corresponde a MSF; Japón (22%), con un total de 1 457 plantas, de las cuales un 90% corresponde a OI; España (12%), con 760 plantas, de las cuales el 90% corresponde a OI. Entre los países que tienen entre 100 y 300 plantas están Libia, India, China, Australia, Argelia, el Reino de Baréin y la Sultonía de Omán (figura 10) (IDA, 2007). Opciones de desalinización Es evidente que los requerimientos energéticos, uso de combustibles, uso de membranas, rango de salinidad, complejidad operacional y mantenimiento requerido, entre otros factores, varía según la tecnología a utilizar. Por otro lado, el proceso a utilizar y tamaño de planta deberán sujetarse a las necesidades de la región, calidad y cantidad de agua disponible, así como el uso final del agua producto generado del proceso, y la solvencia económica de gobiernos, industrias y agricultores.

Existen más de 10 000 plantas instaladas de desalación en el mundo. Es importante resaltar que menos del 4% de la capacidad instalada corresponde a México, donde el principal uso es para abastecer las necesidades del sector turístico, con producciones menores a los 600 m3 /d en promedio, a diferencia de la tendencia mundial, donde el uso principal se da en los municipios. El consumo energético por metro cúbico es de 3 a 6 kWh/m3 en promedio en sistemas térmicos; en sistemas de membranas por ósmosis inversa, el consumo es en promedio de 0.8 a 6 kWh/m3 desde agua salobre hasta agua marina.

Las tecnologías de desalación pueden desalar una calidad en el agua producto menor de 40 mg/l, inclusive los sistemas térmicos hasta niveles de agua destilada; sin embargo, su uso es para la generación casi exclusiva de vapor para termoeléctricas, a diferencia de los sistemas por ósmosis inversa, que el agua producto puede implementarse en sistemas de riego, consumo humano e industrial. Solamente se tiene registro de una planta desaladora por ósmosis inversa en el municipio de Los Cangrejos, en Baja California Sur, con una capacidad nominal de 200 LPS con alimentación de agua de mar.

Los estados con mayor crecimiento de plantas desalinizadoras son el de Baja California, Baja California Sur y Quintana Roo. Este último tiene la mayor cantidad de plantas desaladoras, con un 28.5%. La mayoría de las plantas desalinizadoras pertenece al sector turismo (cuadro 6). Por otra parte, se tiene el registro de que el 32% de las plantas está fuera de uso, principalmente por fallas de operación de las desalinizadoras, falta de personal capacitado, carencia de asistencia técnica de los proveedores y alto costo de las refacciones. El proceso más utilizado en México es la ósmosis inversa. El 59.7% de las plantas desaladoras (260) es de aplicación turística, 29.8% para uso municipal (130) y 10.5% (45) para manejo industrial. En el año 2006 entró en operación la planta desalinizadora municipal más grande de México, con una capacidad nominal de 200l/s, en Los Cabos, Baja California Sur.


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Actualmente se proyectan varias plantas desalinizadoras en el noroeste de México, en particular en las ciudades de Tijuana y Ensenada, en el estado de Baja California, predominando la tecnología de OI.

CONCLUSIONES

 Analizando el inicio y la situación actual, se tiene que en 1980, las capacidades instaladas de desalinización (miles de m3 /d) por regiones era la siguiente: África (538), Europa (368), antigua URSS (120), Japón y otras islas de Asia (183), Medio Oriente (4 200), Estados Unidos (880), México (45), islas del Caribe (150) y América del Sur (30).

El Medio Oriente representaba el 61% del total, seguido de los Estados Unidos con 13% (Europa sólo alcanzaba 5%). Arabia Saudita era el primer país en cuanto a capacidad desaladora (24.4%), seguido de cerca por los Emiratos Árabes Unidos y Kuwait. Por el número de unidades instaladas, Estados Unidos ocupaba el primer lugar, ya que tenía plantas de pequeño tamaño, en comparación con las del Medio Oriente y Arabia. En cuanto a tecnologías, las de destilación, MVC y MSF suponen 52%; las de ósmosis inversa, 38% y el resto, 10%.

En conclusión nos damos cuenta de que no toda el agua del planeta, conocido como el planeta azul por su gran cantidad de agua, se puede beber. La desalación es el futuro prometedor para las próximas generaciones, el agua que tenemos no durara para siempre y este proceso servirá para que podamos seguir distribuyendo agua a lo largo de los países y del mundo asi sea a los lugares avanzados como a las pequeñas comunidades. También nos hemos dado cuenta que la desalinización es un proceso que en los últimos años ha sido de mucha ayuda para la mayor obtención de agua en los distintos países del mundo y como el agua es indispensable para procesos industriales se ha hecho obligatorio construir mas de estas fabricas. Aun aunque existan las fabricas desaladoras hay que cuidar el agua. El agua es la base para la vida pero desgraciadamente en el planeta, aunque haiga demasiada agua, no siempre estará disponible para beber así que la desalación es el método que hará sobrevivir a las próximas generaciones.

Aunque las plantas desaladoras pueden ser muy costosas, contaminantes entre otras cosas, prácticamente son el futuro del agua. Dentro de unos años será un método que abastezca de agua a países enteros en todo el mundo.

El planeta esta repleto de agua desgraciadamente no toda se puede beber ni usar para actividades productivas por este y muchos motivos mas la desalación es el presente y futuro del agua para el hombre, los animales y las plantas.


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BIBLIOGRAFÍA

Eduardo Zarza Moya. (2005). Desalinización de agua del mar mediante energías renovables. Mayo 2018, de IEA Sitio web: http://www.dipalme.org/servicios/anexos/anexosiea.nsf/vanexos/iea-sa-c10/$file/sa-c10.pdf

Germán Eduardo Dévora-Isiordia, Rodrigo González-Enríquez, Saúl Ruiz-Cruz. (2013). Evaluación de procesos de desalinización y su desarrollo en México. Mayo 2018, de Instituto Tecnológico de Sonora Sitio web: http://www.scielo.org.mx/pdf/tca/v4n3/v4n3a2.pdf

Rodrigo Gutierrez Rivas. (2007). Desalación del agua en México: Una visión desde la teoría de los derechos sociales fundamentales. Mayo 2018, de Biblioteca Jurídica Virtual del Instituto de Investigaciones Jurídicas de la UNAM Sitio web: https://archivos.juridicas.unam.mx/www/bjv/libros/6/2524/18.pdf

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. (2015). Inventario Nacional de Plantas Municipales de Potabilización y de Tratamiento de Aguas Residuales en Operación. Diciembre 2015. Mayo 2018, de Comisión Nacional del Agua Sitio web: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/197610/Inventario_2015.pdf






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ANEXOS


Bitacora de investigación

Actividad: Visita a la planta potabilizadora Madin, en Atizapán, México
Objetivos:
1.    Conocer el proceso de potabilización
2.    De donde se alimenta y a donde abastece
3.    Capacidad instalada
4.    Costos de operación y mantenimiento

Actividades no realizadas


 No se encontró al ingeniero encargado de la planta, solo se pudo hablar con operador. Por cuestiones de mantenimiento, no se pudo realizar un recorrido completo de las instalaciones.


Hallazgo de resultados
La planta Potabilizadora Madin, se encuentra en el municipio de Atizapán de Zaragoza en el Estado de México, muy cerca de la presa que da nombre al lugar, Madin.



Planta Potabilizadora Madin

            Esta planta se abastece de sistema Cutzamala y entrega un afluente de aproximadamente 250 L/s, siendo responsable del suministro del 2% del agua que se utiliza en toda la Zona Metropolitana y Ciudad de México.
Por su parte, La Presa Madín recibe las descargas domésticas directas de los poblados aledaños, los desechos arrastrados por el rio Tlalnepantla a lo largo de todo su cauce y en suma, sus orillas sirven de tiraderos de basura.
La presa es un lugar que sirve a pobladores como espacio de pesca para su propio consumo, actividad que debido a concentraciones de metales como el mercurio, fierro y en especial el aluminio dentro del agua, pone en riesgo la salud de quienes se alimentan de las especies de esta presa.

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La planta potabilizadora se observa con poco movimiento de personal. Hay trabajadores usando un equipo de aire de alta presión para retirar pintura del tanque de reposo de concreto. En otro punto, hay soldadores retirando rejillas oxidadas. En diversos puntos de observa oxidación propia de un ambiente húmedo.

La planta se encuentra actualmente en mantenimiento general como se comentó, siendo una de las acciones el cambio de algunos equipos.






Tanques de almacenamiento y mezclado de sulfato de aluminio a ser reemplazados




            El abastecimiento de agua es un reto que se actualiza con el tiempo puesto que la demanda crece. Se muestran algunos ejemplos del número de plantas por entidad federativa:


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La potabilización del agua son una serie de fases que en general comprenden: captación, coagulación, sedimentación, filtración y desinfección. Sin embargo, dependiendo de la fuente donde se extraiga el agua, se requieren procesos adicionales para asegurar la calidad del agua.



La desalinización es un proceso que se puede llevar a cabo a través de distintas técnicas, siendo la de Osmosis inversa la más común. En base a ello, observando la siguiente tabla y relacionando el uso de la osmosis inversa con la desalinización, sin que ello signifique que el 100% de plantas la utilizan para ello, se puede tener un estimado de la extensión de su uso:





Fuente: Inventario Nacional de Plantas Municipales de Potabilización y de Tratamiento de Aguas Residuales en Operación. Diciembre 2015

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Una parte de la bibliografía indica que Quintana Roo, junto con Baja California, es pionero en el uso de la Desalinización. Por otra parte, el Inventario nacional de Plantas Municipales de potabilización, en su última edición disponible en red, 2015, parece indicar lo contrario.

La desalación en México no es una práctica nueva, sin embargo una inadecuada implementación no ha permitido que sea una opción viable a largo plazo.

Los problemas siguen vigentes: la falta de regulación provoca conflictos entre proveedores, usuarios y autoridades, y origina problemas de impacto ambiental y abandono. Es urgente definir el marco regulatorio.

Se debe hacer notar que los procesos desalinización han sido desarrollados prácticamente en su totalidad por el sector privado.



Planeación y aplicación de la entrevista

Aspirante: ¿Qué es RWL Water?
Entrevistado: RWL Water se estableció con la visión de convertirse en el proveedor global de soluciones de agua, aguas residuales y reúso de agua en el mercado intermedio. La compañía ofrece soluciones globales para la desalinización de agua, tratamiento de agua, aguas residuales, generación de energía, recuperación y reutilización, y procesamiento de alimentos y bebidas



Aspirante: ¿En cuantos países esta presente?
Entrevistado: En más de 70 países de todo el mundo

Aspirante: ¿Están presentes en México?
Entrevistado: RWL Water y Química Apollo crearon una empresa conjunta en México, llamada RWL Water México, enfocada en solucionar necesidades de agua y agua residual de los clientes industriales, asegurando sus requerimientos de agua a largo plazo, cumpliendo con las regulaciones cada vez más estrictas,  reduciendo su huella de agua y  optimizando sus costos. Estamos muy contentos de trabajar con Química Apollo en México para ofrecer las mejores soluciones posibles para la industria.

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Aspirante: ¿Cuál fue su primer planta de desalinización en México?
Entrevistado: RWL Water se adjudico de manera exitosa del proyecto de Construcción, Operación y Transferencia  de  desalinización de agua de mar de San Quintín a por el estado de Baja California.

Aspirante: ¿Cuál es el proceso que utilizan para la desalinización?
Entrevistado: NIROBOX de Fluence es una planta de tratamiento de agua de vanguardia, de instalación tipo ¨plug and play¨ ubicada en un contenedor de 40 pies estándar. Está diseñado para suministrar agua de calidad potable o procesar agua de cualquier fuente. Nuestra línea de productos Nirobox está estandarizada para la desalinización de agua salobre y agua de mar, o el tratamiento de aguas superficiales. Están diseñados para maximizar la capacidad de producción y minimizar el impacto con bajos requerimientos de operación y mantenimiento.


Aspirante: ¿Cuántos años tienen de experiencia?
Entrevistado: Fluence tiene más de 30 años de experiencia en el financiamiento, diseño, construcción y operación de plantas de desalinización, usando sus tecnologías patentadas para clientes municipales, comerciales e industriales. Ofrecemos plantas de desalinización, prediseñadas y personalizadas que entregan de manera confiable agua potable a entidades gubernamentales, municipios y empresas privadas, así como agua de proceso de alta calidad para operaciones industriales.

Aspirante: ¿Cuál es el estatus del proceso de desalinización en México?

Entrevistado: Los estados con mayor crecimiento de plantas desalinizadoras son el de Baja California, Baja California Sur y Quintana Roo. Este último tiene la mayor cantidad de plantas desalinizadoras, con un 28.5%. La mayoría de las plantas desalinizadoras pertenece al sector turismo.

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Aspirante: ¿Qué pasa con los residuos de éste proceso?

Entrevistado: Nuestros sistemas de alta recuperación reducen la necesidad de eliminación de salmuera y maximizan la producción de permeado en la manera más rentable y ambientalmente sostenible. Hemos estado desarrollando en forma activa soluciones técnicas para la concentración de la salmuera con el objetivo de minimizar los costos de descarga y de huella ambiental.

Aspirante: ¿Puede la desalinización ser la solución para la crisis del agua en México

Entrevistado: Yo creo que en América Latina, la desalinización va a ser su motor de desarrollo humano.

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