Por medio de la tecnología de ultrasonidos de baja potencia, las plantas generadoras de energía eléctrica pueden para prevenir la proliferación de algas y asegurar la calidad del agua de refrigeración.
Los canales y estanques de refrigeración son una forma eficaz de disipar el calor residual de producido por las plantas generadoras de energía eléctrica, pero no constituyen una solución exenta de problemas. Uno de los factores que puede alterar el funcionamiento de los estanques y de las instalaciones en general es la proliferación de las algas. Sin embargo, existen soluciones para controlar las algas, que a su vez pueden reducir los niveles de pH, turbidez y demanda biológica de oxígeno (DBO).
Los estanques de refrigeración son conocidos por su bajo índice de evaporación, ya que principalmente transfieren el calor residual a la atmósfera por convección, ayudando así a minimizar el consumo de agua de la planta. Además, se considera que los estanques de refrigeración tienen un menor impacto ambiental al compararlos con los sistemas de refrigeración directa.
La fuente de agua para los estanques de refrigeración puede variar según cada lugar, pero suele incluir agua de río o efluentes de alcantarillado tratados. Las impurezas presentes en el agua, como por ejemplo los niveles altos de sólidos disueltos, se eliminan vertiendo una parte del agua en un proceso conocido como purga o blowdown. A continuación, se vuelve a introducir en el reservorio el mismo volumen de agua más la pérdida por evaporación, lo que se denomina reposición o makeup. Organizaciones como la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los EE.UU. (la EPA) establecen limitaciones en los efluentes para preservar las normas de calidad de las masas de agua receptoras. Estos límites suelen ser específicos para cada lugar.
Parámetros como el pH, la DBO, los niveles de nutrientes (nitrógeno y fósforo) y la turbidez del agua suelen estar sujetos a límites permitidos. Cuando se alcanzan estos límites, las instalaciones pueden verse obligadas a interrumpir el proceso de purga para evitar infracciones. Sin embargo, esto puede agravar los problemas en los estanques e influir negativamente en el rendimiento y la vida útil del condensador al aumentarse la formación de incrustaciones.
Causas del aumento del pH, la DBO, los nutrientes y la turbidez del agua
La causa degradación de la calidad del agua de los estanques de refrigeración que produce un exceso de pH, turbidez y nutrientes puede obedecer a diversos factores tales como la calidad del agua de origen y el uso de productos químicos. Cuando se utilizan efluentes de aguas residuales tratadas, el agua ya contiene altos niveles de nutrientes y mayores niveles de pH y turbidez que las aguas no tratadas. Los productos químicos añadidos al agua para evitar la formación de incrustaciones, la corrosión y el crecimiento microbiano también pueden afectar negativamente la calidad del agua, ya que aumentan el pH y añaden fósforo.
Los estanques de enfriamiento son poco profundos, fluyen lentamente y tienen temperaturas elevadas, lo que unido a un exceso de nutrientes produce un ambiente ideal para el crecimiento de las algas. Las algas eliminan el CO2 del agua a través de la fotosíntesis, aumentando así el pH. La proliferación de las algas también aumenta los SST y la DBO en el agua. Cuando estas floraciones de algas terminan generando infracciones del permiso de vertido, se suspende la purga de la planta, lo que a su vez agrava el problema.
Las algas son un grupo diverso de organismos que pueden clasificarse en diferentes reinos. Algunas, como las eucariotas, tienen células similares a las de las plantas, mientras que otras, como las procariotas, se clasifican como bacterias. Estas algas procariotas, también conocidas como algas verdeazuladas o cianobacterias, pueden causar importantes problemas de toxicidad, sabor y olor del agua. Además, pueden producir diversas enfermedades, como irritación de la piel, parálisis e incluso en algunos casos se sospecha que puedan ser precursoras de cáncer de hígado. Cada año, muchos lagos alrededor del mundo se ven obligados a suspender su uso recreativo debido a la proliferación de algas verdeazules. Los gobiernos entonces se ven en la obligación de destinar importantes presupuestos a medidas de limpieza. Sólo en los Estados Unidos de América, se calcula que las floraciones de algas nocivas (FAN) en agua dulce cuestan unos 4.000 millones de dólares al año.
Soluciones para la proliferación de algas en el agua de refrigeración
Prevenir las floraciones de algas es crucial para evitar superar los límites de vertido y no introducir posibles toxinas en el agua receptora. La eliminación de los aditivos que contienen fósforo utilizados en los procesos de tratamiento puede ayudar, pero no siempre resulta del todo claro qué parte de la carga de nutrientes procede de estos productos químicos. Además, el agua de manantial utilizada para la reposición puede introducir nutrientes adicionales y estimular la proliferación de las algas en el estanque. Otros métodos para controlar la proliferación de algas incluyen el uso de aditivos como el sulfato de aluminio o metales que fijan el fósforo, pero sólo son eficaces si no se introducen cargas externas de fósforo. Los alguicidas como el sulfato de cobre pueden controlar directamente la proliferación de algas, pero a menudo resulta necesario dosificarlos debido a la continua introducción de agua de reposición. Estos productos químicos también pueden dañar a organismos que no se busca controlar, como es el caso de los peces y el zooplancton, a consecuencai del proceso de purga.
Los ultrasonidos constituyen un método utilizado habitualmente para controlar las algas en otras masas de agua, como es el caso de los embalses de agua potable y los lagos de uso recreativo. En su utilización se aplican dispositivos generadores de ultrasonidos de baja potencia que no producen la lisis de las células de las algas ni dañan a los organismos pluricelulares. Su mecanismo de funcionamiento se basa en fijar las células de algas en la columna de agua, impidiendo que absorban la luz solar de la superficie y evitando así las floraciones. LG Sonic ha llevado a cabo más de 10 años de investigaciones sobre el control ultrasónico de algas y su efecto sobre tipos específicos de algas en diferentes tipos de masas de agua y variaciones en la calidad del agua. Ha compilado una base de datos de parámetros óptimos de ultrasonidos para las diversas especies de algas y las diferentes características de calidad del agua y la actualizan continuamente para evitar resistencias. El sistema MPC-Buoy monitorea, analiza y predice automáticamente la presencia de algas en la masa de agua y ajusta los parámetros ultrasónicos en función de esos parámetros.