La energía es el corazón de una empresa, el agua es la sangre

La energía puede ser, en efecto, un factor dominante tanto en la separación del aire como en la producción y cogeneración de hidrógeno, pero la gestión del agua no se deja de lado.

Con un consumo de agua de 79 millones de metros cúbicos al año, Air Liquide iguala el consumo de agua de sus clientes. Unos setenta profesionales en todo el mundo se ocupan actualmente del tema del agua. Paul McNicholas dirige a estos expertos en agua y ofrece su visión sobre un suministro de agua asequible, fiable y sostenible.

Air Liquide es uno de los conocidos proveedores de diversos gases para la industria siderúrgica, petroquímica, química, de procesos y alimentaria. Otros entornos típicos en los que se utilizan estos gases son la industria del vidrio y del automóvil. Además, la empresa suministra gases altamente especializados y de gran calidad para la industria electrónica de alta tecnología, así como gases médicos.

Algunos de estos gases se producen mediante la división del aire. La empresa también produce gas hidrógeno mediante el reformado de vapor de biogás o gas natural, o mediante la electrólisis del agua. Un subproducto de este proceso es el monóxido de carbono, que también tiene su propio mercado. Dependiendo de su volumen, los gases llegan al cliente por tubería, camión o bombona. Los gases suelen ser esenciales para el proceso. Por ello, la empresa opta por una producción cerca del cliente, o "over the fence", como lo llama la empresa. De este modo, Air Liquide puede ofrecer un índice de fiabilidad del 99,99%, que se consigue tanto por la redundancia como por la distribución de los gases. Air Liquide cuenta con 324 grandes instalaciones de separación de aire y 46 fábricas de hidrógeno y monóxido de carbono en todo el mundo.

Una segunda parte importante de la empresa es la rama de la cogeneración, que garantiza el suministro de vapor y electricidad para varias grandes empresas internacionales de la industria (petro)química. Por ejemplo, la planta de Pergen, situada en las instalaciones de Shell Pernis, está totalmente explotada por Air Liquide. Las instalaciones de Huntsman también incluyen una central eléctrica de Air Liquide. Hay diecisiete instalaciones de este tipo en todo el mundo.

Una de las divisiones de la empresa francesa que no es tan conocida entre los holandeses son las actividades de tratamiento de aguas (residuales). Se trata de una actividad lógica, debido al uso del oxígeno para producir ozono en el mundo del agua. Sin embargo, la investigación y las aplicaciones van más allá de los gases. El departamento de I+D de la empresa también investiga el uso de membranas para optimizar la distribución de gases en el agua.

Consumo de agua

No es de extrañar que la energía sea un factor dominante tanto en la separación del aire como en la producción de hidrógeno y la cogeneración. Pero la gestión del agua no se pasa por alto. Unos setenta profesionales de todo el mundo están examinando el tema del agua. El británico Paul McNicholas lidera a estos expertos en agua y, mientras se encuentra junto a la instalación de Pergen, explica su visión de un suministro de agua asequible, fiable y sostenible: "En cuanto al consumo de agua, casi coincidimos con nuestros clientes", explica McNicholas. Revela una tabla de 2015 en la que el consumo de agua de 79 millones de metros cúbicos al año es apenas inferior al de DOW Chemical, e incluso supera el uso de BASF. Las empresas petroquímicas superan ampliamente a Air Liquide en lo que respecta al consumo de agua, pero gran parte de esta agua acaba volviendo al sistema hídrico: "Al dividir el aire, utilizamos agua para refrigerar el aire comprimido", prosigue McNicholas. "Aproximadamente el setenta por ciento del agua se evapora durante este proceso, mientras que el treinta por ciento restante se trata in situ o se vierte en la instalación local de aguas residuales más cercana. Este proceso representa el sesenta por ciento de nuestro consumo de agua, el otro cuarenta por ciento se debe a otros procesos, como la cogeneración. La mayor parte de esta agua desaparece en los procesos de los clientes".

Desaparecer puede ser un poco exagerado, ya que el vapor de agua forma parte, en última instancia, de todo el sistema, pero la empresa siempre necesita agua y energía para seguir suministrando vapor tratado a sus clientes. 'Nuestros clientes, además, exigen cada vez más la calidad del vapor', añade McNicholas. 'En algunos casos, producimos nosotros mismos esta agua, como en nuestra sucursal de Bayport (Estados Unidos, ed.), donde no sólo separamos el aire y producimos hidrógeno, sino que también producimos vapor a partir de nuestra propia agua producida. La ventaja de un sistema integrado de este tipo es que se puede producir de forma mucho más rentable y eficiente desde el punto de vista energético. La combinación de procesos exotérmicos y endotérmicos requiere relativamente poca energía adicional. Además, podemos reutilizar el calor residual en el agua de retorno. Lamentablemente, este enfoque integral no siempre es posible. En el caso de Shell Pernis, suministramos vapor al emplazamiento y energía a Eneco. Desde la puesta en marcha de Pergen en 2008, el agua la suministra Evides Industriewater. En este tipo de colaboraciones, es obvio que buscamos la mayor eficiencia posible, pero la fiabilidad del suministro es igualmente importante".

La fábrica de demiagua se ha ampliado recientemente con una instalación de tratamiento de condensados. Esta unidad de pulido de condensados (CPU) trata el agua que queda después de que el vapor haya transferido su calor al proceso, con el fin de alcanzar una calidad adecuada para crear vapor inmediatamente.

Estrés hídrico

La recuperación del agua tiene menos prioridad en los Países Bajos que en cualquier otra parte del mundo: "El agua que utilizamos suele ir a parar a un tratamiento colectivo de aguas residuales, o a una instalación de tratamiento de aguas residuales comunitaria", continúa McNicholas. "En el caso de la separación del aire, sólo utilizamos el agua para refrigerar el aire, lo que apenas contamina el agua. La reutilización del agua puede ser interesante para las instalaciones de cogeneración, ya que suele contener energía en forma de calor'.

El estrés hídrico es más notorio en otros países, donde se realizan importantes inversiones para disminuir la demanda de agua: "Los mejores ejemplos provienen de Singapur y China", según McNicholas. El estrés hídrico en estas zonas se nota hasta tal punto, que las autoridades tienen que intervenir en el consumo de agua' En China, por ejemplo, estamos obligados a reciclar y reutilizar el 65% del agua. Lo mismo ocurre en Brasil, donde hemos conseguido reducir el 63% del consumo de agua. Hay algunos casos en China en los que no podemos verter ni una sola gota de agua. Los requisitos son muy estrictos: lo único que puede salir de la fábrica es el polvo. Cada gota de agua debe reutilizarse.

Cero vertidos de líquidos

McNicholas duda de que este tipo de soluciones de vertido cero de líquidos sean, desde el punto de vista energético y medioambiental, las mejores: "En muchos casos es mejor dejar que la naturaleza haga lo suyo y tratar el agua de forma natural. En las zonas con mucho estrés hídrico, hay que tener en cuenta otras consideraciones, aunque sólo sea porque las autoridades locales pueden imponer estas exigencias. La legislación es, por tanto, el mejor aliciente para innovar e invertir en el ahorro y el tratamiento del agua. McNicholas está convencido de que esta legislación se hará más estricta: "A medida que el cambio climático continúe, surgirán más zonas de estrés hídrico. Las previsiones para 2050 son que la demanda de agua aumentará con un 55%. La mayor parte de este porcentaje se debe a la industria manufacturera, que verá aumentar su demanda en este periodo de tiempo en un cuatrocientos por ciento. El consumo de agua de las empresas de servicios públicos también aumentará, y se estima que lo hará en un 140 por ciento. La población mundial también está aumentando rápidamente, lo que se corresponde con un incremento del 130 por ciento en el uso de agua doméstica. Si la industria sigue así, podría haber escasez. Las personas siempre se anteponen a los procesos, por lo que la industria tendrá que encontrar formas de reducir su consumo de agua.

Calidad del agua

Además de la cantidad, la calidad del agua es otra preocupación: "La microcontaminación y los subproductos de los biocidas, en particular, crean un problema cada vez mayor en el tratamiento del agua. En muchos países, también en Europa, se está estudiando una legislación para reducir esta contaminación. Muchas de estas contaminaciones pueden solucionarse con el uso del ozono. Nosotros suministramos oxígeno puro, que puede utilizarse para fabricar ozono".

McNicholas no está del todo convencido de que el agua reciba la atención que merece por parte de la industria: "Nuestro consumo de energía y los costes que conlleva superan con creces al del agua. Hay una relación directa entre la energía y el agua, en la que la energía es el corazón de una empresa, y el agua es la sangre'.

Pergen

La planta de cogeneración de Pergen en las instalaciones de Shell Pernis suministra setecientas toneladas de vapor por hora y genera aproximadamente trescientos megavatios de electricidad. Para una planta de cogeneración altamente eficiente como Pergen, la calidad es, junto con la seguridad del suministro de agua, otra cuestión importante. Uno de los requisitos es una conductividad inferior a 0,2 micro Siemens y un contenido total de carbono orgánico inferior a doscientas partes por billón.

Con una capacidad total de 1.055 metros cúbicos de agua desmineralizada por hora, la instalación es una de las mayores de su clase en Europa. La instalación se alimenta con agua industrial de Evides Industriewater. Como el agua es de una calidad constante y elevada, las dimensiones de la instalación de agua de proceso son bastante modestas. El proceso de demiagua se basa en el intercambio de iones, ya que esta tecnología de tratamiento tiene una recuperación relativamente alta. Esto supone un ahorro de agua de alimentación y una disminución del vertido de aguas residuales. El agua de alimentación fluye a través de dos tuberías hasta dos depósitos de ruptura de 10.000 metros cúbicos cada uno. Desde estos depósitos, el agua se bombea a la instalación demi, que consta de cinco líneas de producción en total. Cada línea de producción incluye un filtro catiónico con una resina débil y otra muy ácida, una torre de desgasificación de CO2, un filtro aniónico con una resina alcalina débil y otra muy fuerte, y un filtro de lecho mixto como pulidor. El paso final de pulido incluye la conducción del agua a través de una instalación de ósmosis inversa, para alcanzar finalmente los valores bajos de COT establecidos en el contrato.

Este artículo se publicó originalmente en UTILIDADES páginas 9-11 NUMMER 01 - Febrero 2017, ACHTTIENDE JAARGANG.