Varias fuentes de agua de mar comúnmente utilizadas en la recirculación de ecosistemas marinos.

Sal de los procesos de desalinización
El proceso de eliminación de solutos del agua de mar se emplea en regiones (en particular, regiones áridas) donde el agua apta para beber por la población es muy escasa. Este proceso constituye la desalinización, que se logra en aplicaciones comerciales a través de varios medios, incorporando uno o más de los siguientes: filtración por membranas; filtración de iones; destilación; congelación; proceso evaporativo (humidificación y deshumidificación).

Los países con costa en el Mar Rojo utilizan este proceso para proporcionar agua potable a los ciudadanos y para aplicaciones industriales y agrícolas. El propósito principal del proceso es la obtención del agua depurada, con la recolección de solutos (si son de interés para los operadores de la planta) utilizados para disminuir el costo de operación mediante ventas a las partes interesadas, punto al que regresaremos en breve. En el caso de que el soluto no sea deseado y / o indeseable para los operadores de la planta, entonces se extrae agua de mar adicional del Mar Rojo para enjuagar el residuo de sal y la salmuera resultante se bombea de regreso al Mar Rojo. Los productos químicos empleados para disminuir la acumulación de minerales (particularmente calcita, dolomita y yeso) que se acumulan dentro de los recipientes de recolección y tratamiento se bombean hacia el Mar Rojo junto con la salmuera. Además, los biocidas, en particular los compuestos de cloro, se utilizan para esterilizar el agua, y los desechos se bombean al Mar Rojo con la otra descarga. Como era de esperar, el impacto sobre la biota marina varía con respecto a su proximidad al sitio de descarga y la tolerancia que una especie tiene para el agua hipersalina constituyente y los productos químicos antes mencionados. Tomando todo esto en consideración, no es difícil apreciar el punto de vista expuesto por muchos en la comunidad científica mundial de que estos procesos son destructivos para el medio ambiente, no solo en el Mar Rojo, sino en cualquier entorno que haga uso de estas medidas comerciales de desalinización. En términos de consumo de energía, se cree que las plantas de desalinización comerciales, como las que operan a lo largo del Mar Rojo, requieren tanta energía como la que se consumiría en el transporte de agua dulce desde otros lugares, aunque obviamente los costos reales asociados son específicos del lugar. .

Como se mencionó anteriormente, el soluto, o más simplemente "sal", es un subproducto del proceso de desalinización y puede venderse en forma completa o refinarse aún más para aislar los compuestos constituyentes para su venta a diversas industrias especializadas, si el operador de la planta así lo desea. (en lugar de bombear la sal al mar). La sal del Mar Rojo se ha vendido durante muchos años, bajo varias marcas. La consistencia de la composición iónica adecuada y la ausencia de nutrientes y toxinas deberían ser los criterios principales por los que se juzga una sal destinada a producir agua de mar para su aplicación en un ecosistema marino en recirculación. El contenido iónico y la presencia de materia orgánica en la sal obtenida mediante desalación varía. En el caso de la sal destinada a su uso en un ecosistema marino en recirculación, la precipitación antes mencionada de minerales que contienen iones de calcio, magnesio y / o carbonato requiere que la sal se analice por lotes para determinar la composición iónica, aumentada con minerales suficientes para restablecer la composición iónica adecuada. contenido iónico, y luego se mezcla para incorporar estos minerales de modo que se obtiene una sal homogénea que produce valores iónicos consistentes cuando se mezcla con agua hasta un valor de salinidad estándar. Las empresas que comercializan mezclas de sal marina que consisten principalmente en subproductos de la desalinización, y que promueven fácilmente el origen de la sal como proveniente de un cuerpo de agua natural (como el Mar Rojo), pueden ser contactadas y preguntadas sobre el alcance del procesamiento que la sal se somete a la preparación para su uso en un ecosistema marino recirculante, empleando el usuario su propio juicio para determinar la idoneidad de dicho producto en los sistemas bajo su supervisión. El impacto medioambiental mencionado anteriormente que la desalinización supone sobre la masa natural de agua de la que se deriva la sal puede, por sí solo, ser un disuasivo suficiente para muchos usuarios preocupados por el bienestar de los delicados ecosistemas marinos.

Agua de mar natural preenvasada
Varias empresas ofrecen a la venta agua de mar natural filtrada. Conceptualmente, el uso de agua de mar natural que haya: pasado a través de un filtro mecánico con un tamaño de poro no mayor de 0,1 micrones; se sometió a un método de filtración para la eliminación completa de material orgánico (incluido el bacterioplancton y compuestos químicos complejos estables (por ejemplo, residuos farmacéuticos, hormonas, etc.)); se sometió a un método de filtración para la eliminación completa de nutrientes como el fosfato y el silicato, parece plausible. En la aplicación, suponiendo que se hayan tomado las medidas antes mencionadas para producir agua de mar "limpia", no hay nada principalmente malo en utilizar esta agua en un ecosistema marino en recirculación. Sin embargo, la práctica de hacerlo si el agua de mar tiene que enviarse desde el punto de recogida hasta el usuario final genera una carga medioambiental considerable. El agua representa casi el 98% del peso total del agua de mar. La huella de carbono asociada con el envío de agua de mar desde un lugar como el Caribe o la costa oeste de los Estados Unidos a destinos del interior es enorme. Con un valor de salinidad de 35, el peso de 1 galón (EE. UU.) De agua de mar es de 8.54 libras. De eso, 8.33 libras. es agua. Si un proveedor envía una paleta que consta de 2,500 libras (como ejemplo) de esta agua de mar preenvasada, entonces el agua representa 2,438 libras. Considere el impacto ambiental de las emisiones de carbono de los vehículos de entrega encargados de mover esta paleta, o los paquetes individuales, desde un origen a lo largo de la costa de Florida hasta los usuarios finales en el medio oeste de los Estados Unidos, o peor aún, el PNW.

El agua procedente de un grifo, que ha sido filtrada por el usuario de modo que las características químicas cumplan con sus requisitos, no implica el envío de agua propiamente dicha. Por supuesto, requiere que el usuario posea un equipo de filtración confiable; sin embargo, el costo de dicho equipo se ha reducido drásticamente en la última década debido al suministro mejorado de los fabricantes y distribuidores que trabajan dentro de la industria del tratamiento de agua para aplicaciones potables. De manera similar, los avances tecnológicos continúan mejorando la eficiencia de filtración de los sistemas modernos. Un sistema de punto de uso capaz de purificar 100 galones de agua de origen a diario cuesta menos de 100 dólares estadounidenses al momento de escribir este artículo (junio de 2020), y las membranas de ósmosis inversa de repuesto están disponibles por 20 dólares estadounidenses.

Otro motivo de preocupación es la cantidad de material de embalaje, específicamente la masa de plástico necesaria, que contiene agua de mar preenvasada. La producción de este plástico requiere recursos naturales que, nuevamente, conllevan una huella de carbono sustancial.

Mezclas de sal marina sintética económica y aumentada
Dos de las posibles clasificaciones a las que puede pertenecer una sal marina sintética son: Economía (contenido de iones específicos por debajo de los valores de NSW a salinidad estándar); Aumentada (contenido de iones específicos que exceden los valores de NSW a salinidad estándar).

Inicialmente, las mezclas económicas se formularon para su aplicación en sistemas de recirculación de acuicultura, en los que los valores de ciertos iones a una salinidad estándar se consideraron menos importantes que el costo reducido asociado de fabricación y adquisición. Las cohortes compuestas totalmente por crustáceos, como las granjas comerciales de camarón y los tanques de almacenamiento de langosta mantenidos por restaurantes y tiendas de comestibles, se han operado con mezclas de sal marina tan económicas durante décadas. Se han invertido considerables recursos en la comercialización de estas mezclas económicas debido a su bajo costo en relación con muchas mezclas competidoras; sin embargo, el costo inicial de compra es una base pobre para la selección de una mezcla de sal marina sintética y, en realidad, el costo de utilizar dicha mezcla. El producto en un ecosistema marino en recirculación puede ser mayor que la utilización de una mezcla que contenga las proporciones y el contenido iónicos correctos a la salinidad estándar. Este es particularmente el caso de los ecosistemas marinos en recirculación que albergan cohortes de invertebrados constructores de arrecifes. Para entender por qué este es el caso, es necesario abordar los iones específicos que se reducen en la mezcla económica para producir un producto de bajo costo, así como la forma en que la mezcla se etiqueta para la venta.
Al abordar el contenido iónico del agua de mar, lo que más preocupa al cuidador de los organismos constructores de arrecifes es el contenido de magnesio, calcio, potasio, estroncio y el valor de alcalinidad cuando el agua de mar se mezcla con la salinidad estándar. El componente menos costoso de una mezcla de sal marina sintética, en términos de costo por unidad de masa, es el cloruro de sodio. Actualmente, las sales de potasio, estroncio, magnesio, bicarbonato, carbonato y calcio (en ese orden exacto) son considerablemente más caras que el cloruro de sodio. Al revisar el contenido iónico del agua de mar natural, es evidente que el magnesio es el segundo catión más abundante presente (solo el sodio tiene mayor abundancia). Proporcionar magnesio en la cantidad apropiada (y en cualquier forma anhidra), independientemente de si la sal está basada en cloruro o sulfato, es el mayor gasto individual en el costo del componente de una formulación de mezcla de sal marina. El siguiente en la fila es el costo asociado con el cloruro de sodio. Después de eso está el costo de las sales de potasio y luego las sales de calcio. Cuando el magnesio se deriva de una sal hidratada, el costo del cloruro de sodio puede exceder el costo de las sales de magnesio en la mezcla, sin embargo, la masa agregada a la mezcla terminada por medio del agua incorporada a la sal de magnesio hidratada aumenta el costo de transporte. (y también tiende a introducir impurezas en la mezcla, perjudiciales para la salud de la cohorte). De ello se deduce que un productor que desee comercializar una mezcla de sal marina barata reducirá la cantidad de magnesio presente, en la medida en que satisfaga sus requisitos de costes. Si han prestado alguna atención al contenido de potasio, entonces este sería el siguiente ion lógico a reducir en relación con el contenido de NSW. Finalmente, la cantidad de calcio se reduciría para reducir aún más el costo de los componentes.

Los usuarios de estas mezclas económicas de sal marina se enfrentan a la realidad de que las concentraciones de varios componentes iónicos críticos del agua de mar recién mezclada están por debajo de los valores de NSW a la salinidad estándar. Hasta qué punto los valores son más bajos depende completamente de la formulación, sin embargo, el resultado es que el cuidador del ecosistema marino en recirculación ahora debe realizar un análisis del agua para cada ión de interés y luego complementar el agua con los compuestos apropiados de manera que el contenido iónico cumpla los requisitos de la cohorte. No es necesario que la cohorte esté compuesta total o incluso en parte por organismos constructores de arrecifes. Las organizaciones que trabajan con la cría en cautividad de especies de peces marinos, y / o que las crían desde etapas muy tempranas de vida hasta la madurez, dan fe de que existe un impacto positivo obvio en la salud de los individuos que componen la cohorte cuando la química del agua inorgánica refleja la iónica. proporciones de agua de mar natural. Este entorno no se puede producir fácilmente mediante el uso de una mezcla de sal marina que esté desequilibrada al principio o que requiera una entrada adicional de iones críticos antes de que sea adecuada para su uso. Irónicamente, el costo de compra de los componentes individuales es siempre más alto que el costo que el productor pagaría para incorporarlos a la mezcla de sal al inicio. Los costos asociados con el aumento de dicha mezcla de sal pueden fácilmente anular los ahorros iniciales.

Como se mencionó anteriormente, el etiquetado de una mezcla de sal marina sintética económica que trata x galones de agua puede ser engañoso para el consumidor, específicamente porque el volumen indicado en el paquete no le indica al consumidor que, en realidad, la salinidad de eso, x galones de agua serán menos de 35. Por ejemplo, considere un paquete de cualquier sal marina sintética que afirme ser suficiente para producir 150 galones de agua de mar. Cuando el consumidor mezcla 150 galones de agua con todo el contenido del paquete, puede descubrir que el valor de salinidad es solo 31 (1.020 a 25 ° C / 77 ° F), por ejemplo. Si el valor de salinidad objetivo en el ecosistema marino en recirculación es 35, entonces deberán agregar más de esta mezcla de sal marina sintética a su recipiente de mezcla (el volumen de agua de mar producida ahora superará los 150 galones por desplazamiento debido a la sal adicional masa agregada). En este ejemplo, se requerirá ~ 13% más de sal para lograr S = 35. Otra forma de ver este ejemplo es que el paquete producirá S = 35 en ~ 133 galones de agua.

Teniendo en cuenta todos estos puntos, se deduce que el uso de una mezcla de sal marina económica en cualquier ecosistema marino en recirculación implica:

• Un valor de salinidad <35 para el volumen indicado de agua tratada, según el productor y / o el embalaje externo;

• Análisis cuidadoso de la solución de agua de mar mezclada en el valor de salinidad objetivo para determinar el curso de suplementación requerido antes de que el agua pueda introducirse en un ecosistema marino recirculante en funcionamiento;

• La adición de sales (magnesio, calcio, potasio, estroncio, bicarbonato y / o carbonato) para producir una solución de agua de mar con los valores iónicos deseados;

• La asignación general de recursos monetarios y temporales para el ajuste de la solución de agua de mar producida con una mezcla de sal marina económica que excede los recursos asociados con la compra de una mezcla de sal marina sintética equilibrada desde el inicio.

Mezclas de sal marina aumentadas (o "mejoradas")
A diferencia de las mezclas económicas de sal marina, las mezclas de sal marina aumentada están formuladas para proporcionar concentraciones elevadas de algunos iones con salinidad estándar.

Parece haber una ventaja pragmática en utilizar una mezcla de sal marina aumentada en los ecosistemas marinos en recirculación que albergan organismos constructores de arrecifes, siempre que la formulación aumentada mantenga proporciones de cationes de Nueva Gales del Sur que se comporten de manera no conservadora. Algunas empresas comerciales de acuicultura de coral han observado que el uso de una mezcla de sal marina formulada para administrar las concentraciones iónicas reales presentes en el agua oceánica produce resultados equivalentes o superiores a algunas formulaciones aumentadas. Es probable que la cohorte, formada por organismos que han evolucionado dentro y ocupado un ambiente químico que ha sido, hasta hace muy poco, extremadamente estable, simplemente responda mejor a residir dentro del agua con características químicas "familiares" que a las persistentes. exposición a un contenido elevado de los cationes antes mencionados, a pesar del hecho de que muchos de estos iones se incorporan al material esquelético secretado colectivamente por la cohorte.