El reactor de “TITANIO” del buque oceanográfico “SARMIENTO DE GAMBOA”

Figura 1: Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)
Figura 1: Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)

Entrevista Cope + Galicia viernes 05/03/21 a las 1310h:

En España tenemos más de una docena de buques oceanográficos entre los que destaca, con algo más de treinta años en servicio, el “Hespérides”, el oceanográfico de mayor eslora, con ochenta y dos metros. Detrás de él, en tamaño, nos encontramos al “Sarmiento de Gamboa” y al “Miguel Oliver”, ambos con setenta metros. Con esloras de hasta cincuenta metros tenemos al “Vizconde de Eza” y a los buques gemelos “Ramón Margalef” y “Ángeles Alvariño”, mientras que el resto de buques oceanográficos poseen esloras de entre quince y treinta metros. De todos ellos, el “Sarmiento de Gamboa” salió a navegar a finales del pasado año 2020, para llevar a cabo la campaña antártica, dotado de un “reactor de titanio”, un pequeño ingenio que permitirá que la dotación utilice el agua para su uso diario en unas condiciones bacteriológicas mejores de las habituales, en perfecto estado, libre de patógenos, y sin hacer uso de productos químicos.

Figura 1: Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)
Figura 1: Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)

BUQUES OCEANOGRÁFICOS DESTACADOS:

El Buque de Investigación Oceanográfica (BIO) “Hespérides”, botado en Cartagena en 1990, es un buque de investigación polar de ámbito global. Desplaza 2750 toneladas a plena carga, puede alcanzar los 14 nudos de velocidad, y posee una autonomía de 12000 millas a 12 nudos (120 días). Es operado por la Unidad Tecnológica Marina (UTM), organismo creado en el año 2000 y dependiente del área de Recursos Naturales del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas). Este buque, perteneciente a la Armada, posee una tripulación de 57 personas, a las que se suman otras 37, entre científicos y personal técnico. El barco está dotado de laboratorios e instrumentos que le permiten realizar trabajos de geología, geofísica marina, hidrografía, oceanografía física y química, biología marina y monitorización del océano con vehículos remolcados o a distancia (ROV´s). Posee un casco reforzado para navegar en las zonas polares de la Antártida y el Ártico, por lo que, además, sirve de apoyo logístico a las bases españolas del Polo Sur. Las investigaciones realizadas a bordo de este buque están dirigidas y financiadas por el Plan Nacional de I+D+i. En diciembre de 1991 realizó su primera campaña Antártica dando el relevo al remolcador “Las Palmas”, habiendo realizado hasta la fecha ya más de treinta campañas Antárticas.

El Buque Oceanográfico (B/O) “Sarmiento de Gamboa” es un buque de investigación multidisciplinar de ámbito global no polar, perteneciente al CSIC, y con base en Vigo, donde fue botado en 2006 en los astilleros Freire. La instrumentación y los laboratorios con los que cuenta le permiten llevar a cabo estudios de la circulación oceánica global, la biodiversidad marina, los recursos pesqueros y el cambio climático. Con este buque, dotado de las tecnologías más avanzadas en cuanto a sistemas de navegación, también se realizan trabajos de geología, geofísica marina, hidrografía, oceanografía física y química, biología marina, y monitorización del océano con vehículos operados a distancia y a grandes profundidades (ROVs, AUVs, submarinos, etcétera). Como en el caso del Hespérides, la investigación que desarrolla está financiada por el Plan Nacional de I+D+i. Desplaza dos mil toneladas, y posee una autonomía de cuarenta días. Además, cuenta con una tripulación de 16 personas, a los que se suman 26 científicos y técnicos.

Figura 2: Sarmiento de Gamboa navegando (Fuente: Freire Shipyard)
Figura 2: Sarmiento de Gamboa navegando (Fuente: Freire Shipyard)

El “Miguel Oliver” es un barco de investigaciones pesqueras y oceanográficas operado por el Instituto Español de Oceanografía (IEO). Este buque fue el primero en cumplir la normativa ICES 209 reguladora de la emisión de ruidos y vibraciones al agua desde los barcos. El astillero hace diez años extinguido, “M. Cíes”, construyó este buque multidisciplinar, botado en 2006, y apto para navegación en hielos, con gran nivel de automatización. Su tripulación está compuesta por un total de 22 personas y tiene capacidad para alojar adicionalmente a 23 científicos.

También en Vigo fueron botados otros tres buques científicos. Por un lado, el “Vizconde de Eza”, en el año 2000, que es un buque de investigaciones pesqueras y oceanográficas operado por el IEO que destaca por poseer una quilla retráctil, propulsión eléctrica, sistema de posicionamiento dinámico y un diseño para conseguir un nivel mínimo de ruidos y vibraciones. Su tripulación está compuesta por un total de 19 personas y posee habitabilidad adicional para alojar a 19 científicos. Por otro lado, los buques gemelos “Ramón Margalef” y “Ángeles Alvariño”, son buques también operados por su armador, el IEO. Llevan a cabo estudios de geología marina, oceanografía, física, química, biología marina, pesquerías y control medioambiental, contando con tecnología puntera para realizar y estudiar estas disciplinas. Poseen habitabilidad para 12 tripulantes y hasta 11 técnicos o científicos. Botados por astilleros Armón en Vigo en los años 2011 y 2012, respectivamente, han realizado tareas de vigilancias de erupciones submarinas, como las que se produjeron en la isla de “Hierro” en el año 2011.

Figura 3: Angeles Alvariño navegando (Fuente: Armón)
Figura 3: Angeles Alvariño navegando (Fuente: Armón)

CAMPAÑA ACTUAL DEL “SARMIENTO DE GAMBOA”:

El Buque Oceanográfico Sarmiento de Gamboa es uno de los cuatro barcos que el CSIC dedica a la investigación científica. Todos ellos prestan servicios tanto a equipos científicos de diferentes centros del CSIC, como a otras instituciones nacionales e internacionales, pero además tanto el Hespérides como el Sarmiento de Gamboa, por sus particulares dimensiones, características y costes, son también considerados “Infraestructuras Científicas y Tecnológicas Singulares (ICTS)”, que permiten llevar a cabo proyectos de vanguardia que por su propia naturaleza necesitan espacios y equipamientos especiales que no suelen existir en los laboratorios convencionales. El “Gamboa” ya ha cumplido quince años dedicados a la ciencia, y ha navegado cerca de 300.000 millas náuticas.

En diciembre de 2020 el “Sarmiento de Gamboa”, por cierto, buque con nombre de un marino y científico ilustre del siglo XVI, partió de Vigo para llevar a cabo la “XXXIV Campaña Antártica Española”, financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación, con trece millones de euros. Este buque abandonó la ciudad olívica para navegar en demanda de Punta Arenas (Chile), desde donde inició a finales de enero de 2021 tránsito a la Antártida para participar en la Campaña Antártica. El Comité Polar Español ha coordinado la preparación de esta campaña marcada por los protocolos COVID-19 necesarios para poder desarrollar el programa científico en la Antártida con seguridad. Este año España se ha visto obligada a limitar la participación de proyectos extranjeros en sus instalaciones debido a las dificultades impuestas por las condiciones de la pandemia. Se debe destacar que es a través del Comité Polar Español desde donde se coordinan las actividades que los diferentes organismos desarrollan durante las campañas.

La Campaña Antártica Española constituye un modelo de cooperación entre diferentes instituciones públicas y privadas al servicio de la I+D+I, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación. El Ministerio de Ciencia e Innovación financia la operación y mantenimiento de los buques “Hespérides” y “Sarmiento de Gamboa”, y los gastos asociados a la logística general de la campaña.

Figura 4: Puente de gobierno del Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)
Figura 4: Puente de gobierno del Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)

Los científicos a bordo del “Sarmiento de Gamboa” llevarán a cabo este año un proyecto para estudiar cómo llegan los contaminantes de origen humano a la Antártida y cómo influyen en los microorganismos marinos que afectan a los animales marinos. Para este estudio efectuarán tomas de muestras en el aire y en el agua, tanto en superficie como en aguas profundas. Será una campaña muy condicionada y reducida por los efectos de la pandemia mundial, que obliga a observar unas muy estrictas medidas de prevención para acceder a las instalaciones polares, siendo este año más corta de lo habitual y con menor participación de personal, e incluso sin la participación del “Hespérides”, también por causas de la pandemia.

INSTALACION DEL REACTOR DE TITANIO EN EL “SARMIENTO DE GAMBOA”:

El buque insignia del CSIC, partió a finales del año pasado de Vigo para realizar una navegación, dotado de un sistema adicional a sus bombas de agua y tratamientos de depuración, muy novedoso. El nuevo sistema consiste en un reactor de titanio, inocuo para los animales y humanos, pero muy efectivo contra diversas bacterias y materia orgánica, tal como se indicará a continuación.

Figura 5: Cargando el reactor de titanio en el buque Sarmiento de Gamboa en 2020 (Fuente: José Manuel Villar de Medioambiental Oitaben)
Figura 5: Cargando el reactor de titanio en el buque Sarmiento de Gamboa en 2020 (Fuente: José Manuel Villar de Medioambiental Oitaben)

El reactor de titanio modelo “H2o-MARINE-AOP5” fue instalado en el Sarmiento de Gamboa el 3 de diciembre de 2020, antes de su salida de Vigo, al objeto de poder eliminar la materia orgánica que procedía de los acumuladores (depósitos) de agua potable. El reactor fue instalado justo a la salida del depósito, y antes de que el agua se distribuyera a la zona de habitabilidad de marinería (baños, aseos y duchas), al objeto de eliminar la materia orgánica que se generaba en esos acumuladores, evitándose de esta manera la existencia de cualquier tipo de virus o bacteria que pudieran dañar a la tripulación.

Figura 6: Instalación del reactor de titanio en el buque Sarmiento de Gamboa en 2020 (Fuente: José Villar de Medioambiental Oitaben
Figura 6: Instalación del reactor de titanio en el buque Sarmiento de Gamboa en 2020 (Fuente: José Villar de Medioambiental Oitaben)

El reactor sirve para poder implementar una tecnología, cien por cien libre de productos químicos, robusta y confiable, que permite cumplir con los exigentes estándares de calidad necesarios en el agua potable, que a su vez garantizan un escenario ecológicamente sostenible.

La marca “h2o.marine”, que representa la versión naval del “h2o.titanium”, sustituye la unidad de “dióxido de cloro” que se ha estado utilizando hasta el momento en tratamientos de este tipo. Tras la instalación del reactor, y después de varios meses de funcionamiento en pruebas, se ha comprobado que la desinfección del agua se lleva a cabo de forma totalmente satisfactoria, sin necesidad de tener que utilizar productos químicos biocidas adicionales, con un mínimo y sencillo mantenimiento, y de manera muy sostenible. Además, este sistema consigue reducir los niveles de contaminación microbiológica del agua, superando los resultados de los reactores UV (luz ultravioleta) tradicionales.

Tras un periodo de estudio y análisis de más de doce meses, y gracias a la confianza depositada por Luis Ansorena Pérez (coordinador de la UTM Sede Atlántica) y a la tecnología del reactor de titanio que la empresa “Medioambiental Oitaben” incorporó en dicho buque, el agua potable procedente de los procesos de ósmosis inversa (de convertir el agua salada en agua dulce) es ahora más salubre en el “Sarmiento de Gamboa” sin la necesidad de tener que utilizar tratamientos con altos contenidos químicos y biocidas, mejorando de esta forma la calidad del agua y reduciendo los daños que se producen en las tuberías de los barcos, y aumentando por lo tanto su vida media. Este sistema aligera el volumen y peso de los equipos, reduce el número de lámparas UV necesarias y minimiza la necesidad de tratamientos de hipercloración.

Este sistema podría ser la respuesta a la necesidad del sector marítimo de la existencia de un tratamiento de aguas para solucionar problemas que no se han podido solventar haciendo uso de los productos existentes en el mercado actual. El misterio de este reactor, con ya más de diez años de vida en algunas instalaciones en tierra, radica en el uso de dióxido de titanio para el tratamiento de agua. Fabricado en bloque con estructura de reactor, y con lámparas de radiación UV en su interior capaces de generar radicales hidroxilos, sin hacer uso de productos químicos se convierte en una técnica muy limpia.

La tecnología “h2o” introduce al dióxido de titanio (TiO2) como elemento clave en los procesos de tratamiento de agua. El método se apoya en la activación como catalizador del dióxido de titanio, lo que se consigue irradiando sobre él luz UV. Con ello se provocan una serie de reacciones químicas cuya consecuencia es la generación de enormes cantidades de radicales hidroxilos (OH). Después el agua pasa por el interior del reactor (fabricado íntegramente con dióxido de titanio) que además contiene lámparas UV, cuya radiación, al incidir sobre el metal, lo activa como catalizador (y por lo tanto no se consume), desencadenando una serie de reacciones que forman los radicales que oxidarán inmediatamente todo microorganismo y materia orgánica que el agua lleve consigo. Este proceso es conocido con el nombre de “fotocatálisis oxidativa avanzada”, y solo se produce en el interior del reactor, pues la vida del radical libre hidroxilo se cuenta por nanosegundos y no afecta a las propiedades del agua.

Figura 7: Reactor de Titanio (Fuente: H2o.Titanium)
Figura 7: Reactor de Titanio (Fuente: H2o.Titanium)

El objetivo de los radicales no es otro que el de mineralizar la materia orgánica, o al menos reducir su contenido en el agua, gracias a que son agentes extremadamente activos, rápidos, inestables y reactivos. La rotura de enlaces químicos de moléculas promovida por los radicales hidroxilos genera efectos colaterales que mejoran enormemente el rendimiento de los equipos, ya que derivan en una eliminación de microorganismos y en una reducción de la turbidez del agua, y todo ello sin hacer uso de productos químicos, y sin generar residuos o subproductos. Además, el monobloque de dióxido de titanio no posee recubrimiento interior, por lo que no existe posibilidad de que se produzca desprendimiento de dióxido de titanio al fluido y, en cualquier caso, no sería perjudicial para el consumo humano.

Entre las características principales del reactor de titanio se pueden destacar las siguientes:

  • Bajo consumo energético.
  • No exige una instalación compleja (se realiza en by-pass).
  • Bajos costes de operación y mantenimiento.
  • Sistema compacto, con pequeño volumen de ocupación.
  • Tecnología que no utiliza productos químicos.

Con estos equipos la mejora de la eficiencia en el uso del agua conseguida además supone un aumento de la productividad, es decir, la reducción de la intensidad de su uso. Por ello existen diferentes modelos de reactores, según el caudal de agua necesario en cada buque. En el caso del Sarmiento de Gamboa, se ha instalado un equipo pequeño de 5 m3/h, de gama media.

EL FUTURO CERCANO DE LOS BUQUES OCEANOGRÁFICOS:

El 15 de diciembre de 2020 el gobierno español autorizó el contrato para la construcción de un nuevo buque oceanográfico para el IEO bajo un presupuesto máximo de 70 millones de euros, que incluía el proyecto de ingeniería y su construcción. Es uno de los compromisos del Plan de Choque para la Ciencia y la Innovación, que busca reforzar las capacidades de la flota de investigación de España. Será un nuevo buque oceanográfico multipropósito de ámbito global (BOMAG), que se construirá en treinta meses, incluyendo la realización del proyecto de ingeniería, con hitos de pago repartidos en tres anualidades: 17,5 millones de euros en 2021, 31,5 millones en 2022 y 21 millones en 2023. Además, se contempla la inversión de otros 15 millones de euros en equipamiento. El 80% del total será aportado a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), una contribución que ya ha sido aprobada por la Comisión Europea.

El BOMAG, con capacidad para realizar investigación pesquera, permitirá abordar nuevas responsabilidades y retos en el ámbito de la investigación oceanográfica a nivel global. Este buque podrá trabajar en un contexto multidisciplinar, tanto de investigación pesquera, como de otras disciplinas de la oceanografía (física, química, geología marina, etcétera), permitiendo al IEO ampliar su capacidad operativa y abordar nuevas responsabilidades y retos en el ámbito de la investigación oceanográfica. Entre estos nuevos retos estará la puesta en marcha de varias líneas de investigación que se consideran fundamentales. Además, la capacidad global de este buque permitirá explorar zonas lejanas y zonas polares sin tener que depender del único buque ahora disponible en España con capacidad polar, el BIO Hespérides, y ofrecerá otras posibilidades de trabajo, como es el descubrimiento y exploración de pecios, yacimientos arqueológicos u otros recursos no renovables.

Figura 8: Recreación del nuevo buque oceanográfico (Fuente: CSIC)
Figura 8: Recreación del nuevo buque oceanográfico (Fuente: CSIC)

El BOE publicó el 11 de febrero de 2021, el anuncio de licitación del nuevo buque oceanográfico para el IEO, con plazo de entrega de solicitudes que finalizó el 24 de febrero. El anuncio de licitación recoge los criterios de adjudicación. La oferta económica será la que más peso tenga, con un 22 % de ponderación. El diseño y distribución de espacios científico-técnicos, así como la solución de equipamientos técnicos en cubierta aportarán un 14 %. El confort a bordo, y el consumo de combustible supondrán un 8 %. La autonomía y otras mejoras de equipamiento adicional supondrán un 5 % cada una, mientras que el sistema de gestión eficiente de las condiciones de navegación del buque ponderará un 4 %.

El objetivo principal de este proyecto radica en disponer de un buque de gran porte que sea propulsado de manera dual (híbrida), y que mejore y optimice las operaciones de muestreo. De este modo, persigue tener una capacidad de entrar y salir de los puertos con propulsión eléctrica y sin humos contaminantes, aunque el gasoil seguirá siendo el principal combustible propulsor del buque. El IEO afirma que incluso podrán realizar campañas pesqueras en el Índico o el Pacífico, áreas que hasta el momento nunca se han podido investigar.

Figura 9: Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)
Figura 9: Sarmiento de Gamboa (Fuente: Freire Shipyard)

¡HASTA LA PRÓXIMA ENTRADA!

Raúl Villa Caro

En el año 1999 me licencié en Marina Civil (sección Náutica) en la Universidad del País Vasco. En 2001 obtuve el empleo de A.N. del Cuerpo General de la Armada y en 2005 la patente del Cuerpo de Ingenieros de la Armada. En el año 2001 obtengo el título de Ingeniero Técnico Naval (Estructuras Marinas) en la Universidad de A Coruña y posteriormente el título de Ingeniero Naval y Oceánico y el Diploma de Estudios Avanzados. En 2003 obtuve el título profesional de Capitán de la Marina Mercante. Desde Octubre de 2010 estoy contratado por parte de la UDC como profesor asociado. Actualmente además de realizar tareas de investigación en el Grupo Integrado de Ingeniería, y desde octubre 2010, imparto docencia en la Escuela Politécnica Superior (Grado y Máster en Ingeniería Naval y Oceánica). Mi actividad principal, fuera de la UDC, se desarrolla en la Ingeniería de Construcciones de Buques (Arsenal de Ferrol) como Jefe de la Ingeniería de Plataforma. Desde abril de 2012 hasta diciembre de 2013 fui Secretario de la Delegación Territorial en Galicia del COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS NAVALES, y desde enero 2013 soy Secretario de EXPONAV (Fundación para el Fomento del Conocimiento de la Construcción Naval y de las Actividades Marítimas).En 2015 obtuve el título de Doctor por la Universidad de A Coruña.

6 Responses

  1. Enrique dice:

    Los reactores de titanio son una tecnología definitiva y elimina toda la materia orgánica del agua del circuito. La realidad de la contaminación de los ACS (entre el 12% y el 80% de las instalaciones según clima húmedo y temperatura) es una realidad. Estos reactores ya son usados hace años en hospitales en UK y algunos españoles, en zonas quirúrgicas. Por lo que he investigado son «made in Spain» y se venden en todo el mundo. Un gran acierto, felicidades CSIC, hay cosas con las que hay que estar seguro al 100%.

  2. Antonio dice:

    Gracias Raúl.
    Qué bueno que sacaran una partida de dinero para el reactor de titanio. Me parece muy interesante la utilidad de este reactor. En cuanto al nuevo buque, esperemos que en Vigo tengan la suficiente fuerza para llevarse ese proyecto. Un abrazo

  3. Andrés joven Rivero dice:

    Buenas Tardes Raul:

    Gracias por éste interesantísimo artículo. Vaya buques oceanógraficos más modernos e interesantes que tenemos. Todo un lujo. He dusfrutado y aprendido con la lectura de éste artículo. Gracias de nuevo y un abrazo desde el bajo Aragón.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *