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Todos somos conscientes de la importancia de un suministro de agua eficiente en cualquier ciscunstancia. Pero, ¿cómo se consigue gestionar este recurso vital en una nave espacial donde no llegan los repartidores de botellas ni las redes de suministro? En este artículo nos cuentan que la gestión del agua en los sistemas de soporte vital de la ISS se desarrolla en dos direcciones: la economía y la reutilización. ¿Algo como lo que hacen los destiltrajes de Dune? ¿O el destilador de Kevin Costner en Waterworld? Pues sí. La verdad es que suena asqueroso pero no lo es. Veamos cómo funciona. Cuando cada gota cuenta La escasez y falta de calidad de los recursos acuáticos es un grave problema en muchos lugares del planeta por lo que se aplican medidas de ahorro, se buscan nuevas fuentes y se potencia la reutilización. ¿Qué pasaría en un lugar a 450 km de la fuente de agua potable más cercana y donde llevar un litro de agua cuesta 35.903€
Si está leyendo esta noticia significa que le interesa todo lo relacionado con el agua. Si es así no es necesario recordar que el agua es un bien escaso que es necesario preservar y cuidar y que no se debe malgastar, por lo que desde distintos estamentos se está concienciando con campañas publicitarias a la población de esto. Imagine ahora que está trabajando en un lugar a 400 km de la fuente de agua potable más próxima y que llevar agua hasta ese lugar cuesta 35.903 €/L; sí, ha leído bien, treinta y cinco mil novecientos tres euros el litro (lo escribo en letra como los cheques para no liarnos con puntos y comas). A su lado la exclusiva bling H2O, cuyo precio es 60 €/litro, es una nimiedad. ¿Existe ese lugar? Sí. ¿Dónde? En la Estación Espacial Internacional (ISS). Este prohibitivo precio ha hecho que las agencias espaciales participantes en el proyecto, basadas en sus experiencias anteriores, hayan prestado especial atención al suministro de agua en el desarrollo de los sistemas para el mantenimiento de la vida (life support system, LSS) para poder mantener la tripulación durante largos periodos de tiempo. El suministro de agua se desarrolla en dos direcciones la economía y la reutilización. En la ISS no hay grifos de agua, los astronautas para lavarse pulverizan una toalla con agua y se lavan con ella. El consumo medio de agua en la tierra en una ducha es de 50 litros, en la ISS es alrededor de 4 litros. Estas medidas de ahorro por sí solas no serían suficientes ya que es necesario un aporte constante de agua a la estación desde la Tierra con el coste que implica, por lo que es necesario reutilizar el agua. ¿Cuáles son las fuentes de agua a bordo de la estación espacial? Muchas proceden de los propios astronautas, la humedad presente en la respiración, el sudor, orina (¿no les recuerda la película protagonizada en 1995 por Kevin Costner Waterworld?); otras fuentes son la transpiración de plantas y animales, agua proveniente de la higiene personal, o el agua proveniente de las pilas de combustibles destinadas a la generación de electricidad. El procedimiento utilizado es común para todo tipo de agua a excepción del la orina. Esta sufre un proceso previo de destilación en un sistema conocido como VCD. En este procedimiento la orina es vaporizada a presión reducida para formar vapor de agua que es enviado a un compresor que aumenta la temperatura y la presión de condensación. El vapor comprimido es enviado a un condensador. El calor latente producido en la condensación es utilizado para producir calor en el proceso de evaporación. Los procesos de evaporación condensación ocurren entre 32 y 38 ºC. La calidad del agua a la salida es controlada por conductividad: si el valor de esta es superior a 120 µS/cm, el agua es redestilada otra vez. Después de la destilación el agua se junta que el resto de las fuentes de agua en un tanque de acero inoxidable. El agua se filtra por filtros de 0,5 µm para eliminar las partículas y pasa a un sistema de filtración consistente en dos filtros puestos en serie con distintos adsorbentes y resinas de intercambio iónico diseñadas para la adsorción eliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos. Los filtros incluyen intercambiadores aniónicos iodados, intercambiadores aniónicos y catiónicos fuertes y débiles, carbón activo y adsorbentes poliméricos. La calidad del agua a la entrada y a la salida es controlada nuevamente por conductividad, lo que permite determinar la necesidad de reemplazar estos filtros cuando se hayan agotado. Este sistema de filtros no puede retener moléculas de bajo peso molecular o moléculas orgánicas polares como etanol o urea, por lo que es necesaria la utilización del sistema VRA (volatile removal assembly). Este sistema consiste en un intercambiador de calor, un inyector de oxígeno, un reactor catalítico y un separador gas-líquido. El VRA oxida los compuestos orgánicos provenientes del sistema de filtración, generalmente metanol, etanol, isopropanol, acetona y urea, a dióxido de carbono (mineralización de la materia orgánica). La oxidación ocurre a temperatura moderada, el agua es calentada en el intercambiador de calor hasta una temperatura de 130 ºC y es saturada con oxígeno antes de entrar en el reactor catalítico a una presión de 2 atm. El reactor, un “packed bed”, cuenta con un catalizador de metal noble soportado que promueve la oxidación de la materia orgánica por el oxígeno disuelto. El catalizador utilizado está patentado por Hamilton Standard pero se cree que es platino soportado sobre alúmina. Las condiciones oxidantes y la elevada temperatura ayudan a mantener la contaminación microbiana en menos de 100 CFU por cada 100 mL de agua. Después del reactor catalítico el efluente pasa otra vez por el intercambiador de calor antes de pasar por una resina de intercambio, la cual elimina ácidos orgánicos (materia orgánica que no ha sido completamente mineralizada) y otros contaminantes iónicos. Finalmente se añaden dosis de 2-4 mg/L de yodo al efluente como desinfectante residual. Una membrana de separación gas líquido ayuda a eliminar el exceso de oxígeno y otros gases subproductos de la oxidación, como el CO2, del agua enfriada proveniente del reactor. La calidad del agua obtenida es igual o superior a la distribuida en muchas redes municipales. El consumo de materiales para la regeneración de un litro de agua es de 0.08 a 0.15 kg/L H2O, lo que da idea del ahorro en el transporte desde la tierra, teniendo en cuenta que el factor más caro en el transporte es el peso. Este sistema puede producir diariamente alrededor de 160 litros de agua potable, lo que evitará el desplazamiento de 7200 kilos anuales y supondría un ahorro anual de 600.000€. Lógicamente el sistema no es perfectamente cerrado y hay pérdidas de agua que habría que reponer pero estas son mínimas. Para evitar cualquier incidencia en el proceso la estación espacial cuenta con tanques de agua de reserva. El agua regenerada no solo se utiliza para el consumo directo de los astronautas, bebida, comida, aseo sino también para la producción de oxígeno mediante su electrolisis. Autor: José Antonio Perdigón (Departamento de Química Analítica e Ingeniería Química, Universidad de Alcalá
Este artículo se publicó el 8 de marzo de 2010 en el weblog El Agua, de Madri+d, organizado por la Red Madrileña de Tratamientos Avanzados para Aguas Residuales con Contaminantes no Biodegradables (REMTAVARES) y gestionado por José Aguado Alonso.
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