Agua ultrapura para la industria de bebidas

Makkah Water pondrá en servicio en Arabia Saudita a mediados de 2021 una nueva planta de tratamiento de agua de Krones. Esta planta Hydronomic se distingue por una novedad: porque con un valor TSD (total de sólidos disueltos) por debajo de 0,1 miligramos por litro, la pureza de esta agua después del tratamiento es la más alta en la industria de bebidas. Lo anterior es posible gracias a la combinación de una planta Krones Hydronomic y un módulo de electrodesionización (EDI).

Article 24281 — *Una electrodesionización como parte de una planta de tratamiento de agua reduce ulteriormente de manera considerable el valor TSD a menos de 0,1 miligramos por litro.*

Señor Scheu, ¿cómo funciona la electrodesionización?
Mediante la EDI, los iones y las sustancias ionizables son eliminadas prácticamente por completo del agua, lo que resulta en una desalinización casi total. Para ello se combinan en el módulo EDI un intercambiador iónico de lecho mixto y una membrana selectiva de iones. En principio el agua primero es desintegrada, a continuación los iones a eliminar son separados y los restantes iones H⁺ y OH^-reaccionan nuevamente. De esta manera se obtiene agua ultrapura y libre de iones.

¿De qué manera Krones ha combinado su planta de tratamiento de agua Hydronomic con la tecnología EDI?
Previamente al módulo EDI, dos plantas Hydronomic realizan un pretratamiento muy importante: primero el agua es ultrafiltrada por el módulo UF. Para ello empleamos la tecnología más moderna de membrana con fibras huecas, con un tamaño de poros de 0,02 micras. El posterior módulo RO de ósmosis inversa desaliniza el agua hasta alcanzar un valor TSD de 5 a 10 miligramos por litro.
El siguiente paso es la EDI, la cual reduce ulteriormente de manera considerable el valor TSD, hasta llegar a concentraciones de menos de 0,1 miligramos por litro. Esta agua ultrapura logra con frecuencia incluso valores de conductividad inferiores a los 0,1 microsiemens por centímetro acá ambicionados. El agua completamente desalinizada ahora está perfectamente preparada para ser remineralizada mediante un módulo Hydronomic MDS según la fórmula del cliente.

¿Es decir que mediante la electrodesionización el agua es desalinizada completamente?
Sí, pero no solamente. Porque además de las sales también es eliminado CO_². El agua tratada tiene un valor pH de 7 y por lo tanto, es neutral. Esto permite eliminar la adición de bicarbonato de sodio (NaHCO₃), lo que permite producir también agua con poco o nada de contenido de sodio.

La unidad EDI puede alcanzar el mismo rango de rendimiento que la Hydronomic. Puede tratar hasta 120 metros cúbicos de agua por hora, opcionalmente con un volumen de producción variable.

Cómo funciona la electrodesionización

Durante la electrodesionización tiene lugar un intercambio continuo de iones mediante bolitas de resinas: después de la ósmosis inversa (Reverse Osmosis, RO), el agua es separada primero en iones H⁺ y OH^-. Estos son fijados respectivamente a la resina y pasan a los electrodos (aniones y respectivamente cationes). Mientras los iones a ser eliminados son encerrados en unas celdas C y evacuados del sistema, los restantes iones H⁺ y OH^- pueden reaccionar nuevamente. Así se obtiene agua de alta pureza y libre de iones para su remineralización.

¿Cuáles son las ventajas si se emplea un módulo EDI durante el funcionamiento en curso?
Muchas: en primer lugar permite un funcionamiento 24/7. Porque la regeneración no tiene lugar, a diferencia del intercambiador clásico de lecho mixto, por ácidos y soluciones alcalinas, sino mediante energía eléctrica, y de manera continua mientras sigue funcionando. Si en cambio se desea trabajar de manera continua sin parar con un intercambiador convencional de lecho mixto se necesitan mínimo dos equipos para no tener que esperar a que termine el tiempo de regeneración.
Además, cuando los valores del agua de alimentación* son inferiores al nivel máximo permitido, el módulo EDI puede ser empleado directamente después del primer tratamiento de ósmosis inversa. En este caso no se requiere una bomba adicional de alta presión, la cual generalmente es necesaria cuando se conectan dos equipos de ósmosis inversa. La gran ventaja: el ahorro de energía. En nuestro proyecto, el consumo de energía de la etapa EDI para la planta MPure36 – SB desarrollada conjuntamente con la empresa MEGA es de 0,088 kilovatios hora por metro cúbico.

* FCE < 20 µS/cm, siendo calculado el FCE (Feed water Conductivity Equivalent) de la siguiente manera: Conductivity (conductividad) + mg/l CO₂*2,66 + mg/l SiO₂*1,94

¿Para cuáles fabricantes de bebidas resulta interesante integrar un sistema EDl?
Un módulo EDI adicional es siempre conveniente si el agua cruda presenta fluctuaciones de calidad. Esto es especialmente importante para la producción de agua de mesa sin gas. Porque en este caso la composición mineral indicada en la etiqueta solo puede diferir máximo en un 20 por ciento. Pero si el agua de alimentación ya fluctúa antes de la remineralización en +/- 15 por ciento, queda muy poco margen para la mineralización. Y el módulo EDI elimina precisamente esta fluctuación: en este caso el agua es desalinizada siempre correctamente y la calidad del agua tratada no depende del producto de partida después de la OI. En la posterior dosificación de minerales es posible ajustar la cantidad más cerca al valor mínimo, lo cual permite reducir los costes para los minerales y que son relativamente costosos. De esta manera se ahorran consumibles, o dicho de otra manera: con la misma cantidad de minerales se puede producir más producto. Así el empleo de un módulo EDI permite ahorrar entre cinco y diez por ciento de sales puras costosas, las cuales son empleadas en la producción de agua de mesa.
Pero también para los fabricantes de aguas alcalinas es interesante la tecnología EDI: en este caso, la calidad constante, así como el valor pH 7 alcanzado proporcionan condiciones ideales para producir a continuación agua con pH 9, la cual goza de cada vez mayor demanda en el mercado.

¿Cuáles son los rendimientos que se pueden alcanzar con la combinación de Hydronomic y EDI?
La unidad EDI puede alcanzar el mismo rango de rendimiento que la Hydronomic. Puede tratar hasta 120 metros cúbicos de agua por hora, opcionalmente con un volumen de producción variable. El proceso de tratamiento es ajustado siempre exactamente a la calidad del agua cruda, así como a las exigencias del producto final.
Dicho de paso, la planta de tratamiento de agua para Makkah Water es una de las más grandes construidas por Krones hasta ahora: trabaja con un rendimiento de hasta 3 veces 110 metros cúbicos de agua por hora, siendo por lo tanto, tres veces más grande que nuestras plantas Hydronomic convencionales.