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¿Por qué no se hierve directamente el agua de mar para obtener sal?

Categoría: Mar y pesca

El agua del mar sabe muy salada, pero la sal es solo una parte pequeña: por cada kilo de agua de mar hay, en promedio, unos 35 gramos de sales disueltas, es decir, cerca del 3,5 % del peso [1]. El resto, más del 96 % del peso, es agua. Si quieres sal, casi todo lo que hay en la olla es lo que sobra.

Por eso, en casi todo el mundo se hace lo mismo antes de hervir o dejar cristalizar: primero se concentra el agua, para que lleve mucha más sal y menos agua que quitar. Lo que cambió con los siglos fue cómo se concentra.

Cuánta agua hay que quitar para conseguir un kilo de sal

Haz la cuenta. Si cada kilo de agua de mar lleva unos 35 g de sales, para juntar 1 kg de sales harían falta 1000 ÷ 35, unos 29 kg de agua de mar. Eso son casi quince botellas de dos litros, y el 96,5 % de ese peso habría que evaporarlo [1].

La cuenta es solo una aproximación. Los 35 g son todas las sales disueltas, y la sal de mesa (cloruro de sodio) es la mayor parte, pero no la única [1]. Además, la salinidad cambia de un mar a otro. Lo que sí es seguro es que el trabajo principal no es hacer sal, sino quitar agua. La pregunta del título se reduce a esto: ¿qué sale más barato para quitar el agua: hervirla o concentrarla de otra manera?

Dónde basta el sol y el viento: estanques que se secan solos

En costas soleadas, secas y con mucho viento, la respuesta es sencilla: no hace falta fuego. El agua se deja en una serie de estanques poco profundos. El sol y el viento la evaporan poco a poco, el agua se vuelve cada vez más salada y al final la sal cristaliza. Una empresa salinera de Australia describe este recorrido en unos nueve estanques durante cerca de un año, y señala que los estanques de concentración ocupan alrededor del 90 % de la superficie de la salina [4].

Fíjate en un detalle de esa misma fuente: cuanto más salada está el agua, más despacio se evapora, así que hace falta aún más superficie para quitar la misma cantidad de agua [4]. El método es barato en energía, pero cuesta espacio y tiempo.

Una fuente japonesa explica por qué esto no siempre funciona. En Japón llueve mucho y el aire es húmedo, así que el agua de mar dejada al sol no se convertía en sal. La misma fuente compara: en países con mucho terreno, el agua se lleva a la tierra y se deja uno o dos años; en Japón, donde el agua de mar tiene apenas un 3 % de sal, para obtener solo 30 g de sal habría que evaporar casi un litro de agua [2]. De ahí salió una solución en dos pasos.

Primero se concentra, después se hierve: la solución en dos pasos

El método japonés tiene dos pasos: primero, concentrar el agua de mar hasta obtener una salmuera muy salada (en japonés se llama かん水, kansui) y, después, hervir esa salmuera para que cristalice. Según la fuente, el principio no ha cambiado desde hace mucho tiempo, aunque la técnica haya avanzado enormemente [2].

La idea se entiende con un ejemplo de cocina: hervir un vaso de agua muy salada gasta mucho menos combustible que hervir un cubo de agua con poca sal para sacar la misma cantidad de sal. Entonces, ¿cómo se concentraba el agua antes de que existieran las fábricas modernas?

Cómo concentraban el agua las algas y la arena de la playa

La tradición japonesa más antigua se llama moshio, «sal de algas». Se sabe que se usaban algas, pero no cómo exactamente: la fuente enumera varias hipótesis (quemar las algas y echar agua de mar sobre las cenizas, o amontonar algas y verter agua de mar encima), y señala como la más probable la que usa las algas secas al sol dentro del paso de concentración [2]. Conviene tener presente esa duda: no sabemos con certeza cómo se hacía.

Después se pasó a la arena. Se esparce agua de mar sobre arena, el sol y el viento evaporan el agua y la sal queda pegada a los granos. Cuando la arena se seca, se recoge y se enjuaga con agua de mar, que sale mucho más salada: esa es la salmuera para hervir. En el sistema llamado «de elevación», las personas subían el agua con cubos y la echaban sobre la arena; en el sistema «de entrada», que aparece a mediados del siglo XVII junto al mar interior de Seto, ya no se subía el agua a mano: la marea metía el agua en las salinas y la arena se humedecía por capilaridad. Ese sistema duró hasta la década de 1955 a 1964, que corresponde a los años treinta del periodo Shōwa (Shōwa 30 a 39) [2].

Todo esto seguía dependiendo del tiempo: sin sol ni viento, no hay concentración. Y en muchos sitios no se trabajaba en invierno ni los días de mal tiempo [2].

Cómo una torre de ramas de bambú sustituyó a la arena

Entre 1952 y 1959 (años 27 a 34 de Shōwa), las salinas de arena japonesas fueron sustituidas por otro invento: la salina «de caída». El agua de mar se bombea y se deja caer en capas finas sobre un suelo inclinado cubierto de grava y, después, por una estructura de ramas de bambú colgadas en escalera. Al caer en una película muy delgada, el viento evapora el agua. Se repite varias veces hasta que el agua queda concentrada [2].

La ventaja es que se podía concentrar durante todo el año y ya no hacía falta acarrear arena de un lado a otro, de modo que se necesitaba mucha menos mano de obra [2]. Pero seguía siendo un sistema que evapora agua, y la lluvia seguía siendo su enemiga.

Cómo la electricidad aparta la sal del agua sin evaporar nada

El cambio más radical fue dejar de quitar agua. La sal disuelta está en realidad separada en partículas con carga eléctrica (iones): sodio con carga positiva y cloruro con carga negativa. Se colocan, alternadas, membranas que dejan pasar solo los iones positivos y membranas que dejan pasar solo los negativos, y se aplica corriente eléctrica por los extremos. Los iones se mueven hacia un lado u otro y quedan atrapados entre membranas: en unos huecos queda salmuera (con un 15 a un 20 % de sal) y en otros agua diluida (con cerca de un 2 %) que se devuelve al mar [2][3].

Es decir, en vez de sacar el agua, se junta la sal. La salmuera se hierve después en calderas cerradas con el calor del vapor [3]. La fuente indica que se empezó a investigar en la década de 1940 y a probar en la de 1950, y que no depende del tiempo atmosférico. En total, gracias a todos estos avances, hoy se produce sal con una eficiencia más de 30 veces mayor que hacia 1955 [2].

Las salinas solares siguen existiendo donde el clima ayuda, y ambos caminos responden a la misma pregunta: dónde sale más barato quitar el agua. Donde hay sol y espacio, la naturaleza lo hace gratis pero despacio. Donde no, se inventa algo que lo haga de otra manera.

Cómo ver en casa que el agua se va y la sal se queda

Disuelve unos 35 g de sal en un litro de agua (más o menos como el mar). Echa un poco en un plato y ponlo en un lugar seguro donde le dé el sol, por ejemplo, cerca de una ventana. No uses fuego ni lo pongas fuera si hay riesgo de que llueva. Durante varios días, mira cómo baja el agua y cómo aparecen granitos blancos en el borde. Anota qué pasa en un día nublado y en uno soleado.

Esto no reproduce una salina real; solo te enseña que, al irse el agua, la sal se queda. Si pruebas la sal, que sea apenas una pizca en la punta del dedo, y pide a una persona adulta que te acompañe. La pregunta para investigar después: ¿hay salinas cerca de donde vives o de donde has ido de vacaciones, y cómo concentran el agua?

Fuentes

  1. NOAA (Servicio Nacional Oceánico de EE. UU.), «Why is the ocean salty?» https://oceanservice.noaa.gov/facts/whysalty.html (Texto completo leído. Salinidad media de unos 35 g por kg, cerca del 3,5 % del peso; la sal de mesa no es la única sal disuelta.)
  2. Centro de la Industria de la Sal de Japón (塩事業センター), «Historia de la producción de sal en Japón» https://www.shiojigyo.com/siohyakka/made/history.html (Texto completo leído, en japonés; la traducción es mía. De aquí salen: las razones del método en dos pasos, las hipótesis sobre la sal de algas, la salina de arena, la salina de caída de 1952 a 1959, las membranas de intercambio iónico y la cifra de eficiencia. Es una fuente de una institución del sector salinero. Las fechas de las eras japonesas las convertí yo a años occidentales.)
  3. Centro de la Industria de la Sal de Japón, «Método de membranas iónicas y evaporación en caldera cerrada» https://www.shiojigyo.com/siohyakka/made/ion.html (Texto completo leído, en japonés. Describe las membranas alternadas, la salmuera y el hervido posterior en caldera cerrada.)
  4. BCI Minerals, «Salt 101 – how it's made» https://www.bciminerals.com.au/salt-101-how-its-made/ (Página de una empresa, leída casi completa. Describe sus estanques de evaporación solar en Australia: unos 12 meses de recorrido, estanques de concentración que ocupan cerca del 90 % de la superficie y evaporación más lenta cuanto más salada está el agua. Es un ejemplo de una empresa concreta, no de todas las salinas.)