Agua de producción, reinventada: reutilización beneficiosa y recuperación de minerales
Por | 14 de abril de 2026
14 de abril de 2026
Los retos del agua de producción
Una de las preocupaciones más acuciantes del sector del petróleo y el gas es qué hacer con los enormes volúmenes de agua de producción, el mayor flujo de residuos de la industria.[1] El gráfico siguiente muestra los volúmenes de agua de producción de las cuencas de Midland y Delaware, en la cuenca del Pérmico, y su uso final o destino. Rystad Energy informa de que en 2024 se produjeron 8.700 millones de barriles, de los cuales 1.600 millones se reciclaron para su uso en fracturación hidráulica y 800 millones se reinyectaron para la recuperación mejorada de petróleo (EOR). Sin embargo, la mayor parte del agua —6300 millones de barriles— se vertió en pozos de eliminación de agua salada.[2] Esos 6300 millones de barriles bastarían para llenar dos veces el lago Canyon de Texas, con casi 18 000 millones de galones de sobra.[3]
El vertido de agua de producción en pozos de eliminación de agua salada (SWD) plantea problemas. La capacidad de eliminación por pozo en la cuenca del Pérmico está disminuyendo rápidamente, y los requisitos de autorización y notificación para estos pozos son cada vez más estrictos, lo que encarece los costes para los operadores.[4]
Otro problema relacionado con la eliminación de residuos es que la inyección de aguas residuales de perforación puede provocar una acumulación de presión que se propague por la formación y perturbe el desarrollo de los pozos de petróleo y gas cercanos. De hecho, este problema ha obligado a varios operadores a instalar columnas de revestimiento adicionales para controlar las presiones elevadas, lo que supone un factor más que incrementa los costes.[5]
Una solución consiste en transportar el agua de producción fuera de la cuenca y/o verterla en zonas menos profundas. Aunque esto podría suponer un alivio temporal, no es realmente sostenible a largo plazo.
Otra solución consiste en reciclar el agua de producción para reutilizarla en la fracturación hidráulica, algo que, de hecho, están haciendo cada vez más operadores. Según Rystad, los diez principales productores de petróleo del Pérmico en 2024 obtuvieron, de media, el 60 % de sus necesidades de agua para fracturación a partir de agua de producción reciclada, casi el doble del 36 % registrado en 2021.[6] Se trata de una tendencia positiva, pero aún no es suficiente.
Incluso si todos los operadores optaran por obtener el 100 % del agua de fracturación a partir de agua de producción reciclada, no sería suficiente para absorber todos los volúmenes que actualmente se destinan a su eliminación. La producción de agua de producción siempre superará a la actividad de terminación, ya que, para cualquier trabajo dado, los volúmenes que salen de la formación son siempre varias veces superiores a los que se introducen en el pozo para fracturar la formación. Además, cuando las fuerzas del mercado u otras circunstancias provocan un descenso importante en la actividad de terminación, el excedente de agua de producción aumenta, ya que no se recicla.
Esto no quiere decir que debamos renunciar al reciclaje para su uso en la fracturación hidráulica, sino que debemos ampliar nuestras herramientas para gestionar mejor los volúmenes de agua de producción.
La solución a largo plazo
Creemos que una forma excelente de gestionar el exceso de agua de producción es mediante la desalinización, eliminando las sales y otros componentes para que el agua resulte apta para su reutilización en la agricultura, el riego, la industria y, en última instancia, el consumo humano y ganadero. La desalinización del agua de producción en la cuenca del Pérmico no solo proporcionaría agua a una región árida y con escasez hídrica, sino que el proceso también permitiría la extracción de minerales esenciales.
La desalinización es un sector mundial consolidado y en rápido crecimiento, dedicado principalmente a la desalinización del agua de mar para uso municipal, impulsado por la escasez de agua dulce y el crecimiento demográfico. Oriente Medio y el norte de África son los mercados más grandes debido a la escasez de agua dulce que sufren desde hace tiempo en esas regiones, pero la desalinización también es una infraestructura fundamental en Australia, China, India, México y Estados Unidos.[7] Los dos métodos principales de desalinización son los procesos térmicos y los procesos de membrana. Este último es el más popular e incluye la nanofiltración y la ósmosis inversa, que se encuentran en la mayoría de los sistemas de filtración domésticos.[8]
Los retos de la desalinización
Aunque la desalinización del agua de mar es una práctica muy extendida, la aplicación de este proceso al agua de producción salobre es una novedad y plantea mayores dificultades debido a la composición de dicha agua. La tabla 1 ofrece un desglose de algunos de los componentes que se encuentran en el agua de mar y en el agua del Pérmico, con dos puntos que cabe destacar. El primero es el contenido significativamente mayor de sólidos totales disueltos en el agua del Pérmico —con una media de unas 120 000 partes por millón— en comparación con el agua de mar, que tiene una media de 40 000 ppm.
TABLA 1: Muestra de componentes del agua de mar y del agua de producción del Pérmico.
| CONSTITUYENTE | EN AGUA DE MAR (PPM)* EN | EN AGUA DE PRODUCCIÓN (ppm)** |
|---|---|---|
| Sólidos totales disueltos | 34 000–45 000 | 5 000–250 000 |
| Sólidos en suspensión totales | 3–20 | 60–800 |
| Amoníaco | Rastro | 300–800 |
| Bario | 0,005–0,023† | 0,1–262 |
| Boro | 4–5 | 17–76 |
| Calcio | 440–500 | 60–8 000 |
| Hierro (Fe II) | < 0.1 | 0,5–7 |
| Magnesio | 1.140–1.670 | 10–1 900 |
| Estroncio | 7–8† | 29–1 400 |
| Sulfato | 2.600–3.000 | 100–1 300 |
| Radionucleidos‡ | 0,04–0,16 pCi/L | 1–1 000 pCi/L |
| Carbono orgánico total | 0,2–2, 8–10 (floraciones de algas) | 2–250 |
| Productos ecológicos diversos | Polisacáridos, Sustancias húmicas, Ácidos de bajo peso molecular, Sustancias neutras‡‡ | Compuestos orgánicos volátiles, semivolátiles, ácidos orgánicos, hidrocarburos aromáticos policíclicos ( ) |
En segundo lugar, están los tipos de componentes presentes en el agua, entre los que destacan:
- Metales pesados, algunos de los cuales son tóxicos (mientras que otros son nutrientes esenciales);
- Radionucleidos formados por los isótopos naturales del radio-226 y el radio-228, cuya presencia en el medio ambiente humano queremos evitar debido a su radioactividad; y
- Los compuestos orgánicos, algunos de los cuales son perjudiciales para el medio ambiente y afectan de manera significativa a la vida útil y al rendimiento de la tecnología de membranas utilizada para la desalinización.
Esta complejidad composicional es la razón por la que no podemos limitarnos a replicar una planta de desalinización de agua de mar costera en el Pérmico, y por la que actualmente no vemos una gran cantidad de plantas de desalinización repartidas por el oeste de Texas y el este de Nuevo México. Es también la razón por la que necesitamos una tecnología multifacética para desalinizar el agua de producción. La solución debe ser además económica, de modo que pueda competir con el coste de la eliminación de SWD, el transporte del agua de producción fuera de la cuenca u otras soluciones como la evaporación.
La solución rentable
El enfoque más viable desde el punto de vista financiero consiste en combinar en una única solución los dos métodos principales de desalinización: los procesos de membrana y los térmicos. Como ilustra la figura 2, el coste de los sistemas de membrana es menor cuando el nivel de sólidos totales disueltos es bajo, pero tiende a aumentar considerablemente a medida que este nivel se eleva. Por el contrario, los sistemas térmicos suelen presentar unos costes totales menos variables en función de la salinidad y resultan ventajosos para el tratamiento de niveles elevados de sólidos totales disueltos. Un sistema dual aprovecha ambos procesos para maximizar la eficiencia y la rentabilidad en todo el rango de sólidos totales disueltos y, en última instancia, resulta más rentable que los procesos de destilación exclusivamente térmicos.
Extracción de minerales
Para mejorar la rentabilidad, podemos incorporar la extracción de minerales a la solución. El agua de producción suele contener minerales valiosos, como bromo, cesio, cobalto, galio, yodo, litio, magnesio, manganeso, níquel, platino, rubidio y estroncio.[10] Una vez extraídos y comercializados, estos valiosos minerales pueden compensar el coste de la desalinización y, por lo tanto, mejorar la rentabilidad del proyecto.
Otra razón para extraer minerales es contribuir a reforzar la seguridad del suministro mineral en Estados Unidos, que es muy insuficiente. En la actualidad, el país depende de las importaciones para cubrir más de la mitad de sus necesidades de minerales críticos. De estos, Estados Unidos importa el 100 % de su cesio, galio, manganeso, rubidio y estroncio. Y la demanda de litio, como sabemos, seguirá aumentando significativamente dado su uso en baterías y tecnologías de almacenamiento de energía a gran escala.[11]
La solución TETRA
En diciembre de 2024, TETRA anunció la presentación de la nueva solución integral de desalinización TETRA Oasis (TDS), una tecnología patentada de extremo a extremo que transforma el agua de producción en dos recursos valiosos: agua desalinizada para su reutilización beneficiosa y minerales esenciales que pueden compensar los costes operativos. El diseño de la solución se basa en nuestras décadas de experiencia en química para el tratamiento del agua de producción con vistas a su reutilización en fracturación hidráulica, y en la aplicación de esos conocimientos para garantizar la longevidad rentable de las membranas de desalinización y, por lo tanto, una solución comercialmente viable. También hemos aplicado nuestra experiencia en la extracción de minerales, así como en la formulación de salmueras acuosas y el reciclaje de dichas salmueras para su reutilización.
TETRA Oasis es una solución adaptable diseñada para tratar aguas de producción con una gran variedad de composiciones, volúmenes y especificaciones de uso final. La solución incluye pretratamiento, desalinización y postratamiento, y ofrece la extracción de minerales como una capacidad adicional que aporta un valor añadido. En combinación con un sistema de control automatizado, la tecnología funciona de forma inteligente para maximizar la eficiencia y lograr una desalinización de calidad excepcional.
Nuestro sistema de tres etapas comienza con el pretratamiento, un paso crucial que consiste en eliminar diversos compuestos orgánicos, sólidos en suspensión y sustancias que provocan la formación de incrustaciones. Esto favorece la durabilidad de las membranas y prepara el agua para una mejor desalinización.
En segundo lugar está el proceso de desalinización, que se optimiza seleccionando la tecnología o combinación de tecnologías más adecuada para alcanzar la máxima eficiencia. TETRA Oasis puede utilizar la ósmosis inversa asistida osmóticamente (OARO) basada en membranas, la destilación por vacío con membranas (VMD) basada en procesos térmicos, o una combinación de ambas, para ofrecer un método de desalinización preciso y adaptado al agua de entrada y a las especificaciones del cliente.
En tercer lugar está el postratamiento, en el que se pueden aplicar diversos tipos de procesos al agua desalinizada para eliminar los componentes residuales no deseados, añadir minerales, ajustar el pH y aplicar otras técnicas en función del uso final, incluidos los usos industriales y las aplicaciones de vertido a la superficie que requieren superar con éxito las pruebas de toxicidad total del efluente (WET).
Estudio de campo de TETRA
En una prueba de campo realizada en la cuenca del Pérmico, se utilizó el sistema TETRA Oasis para desalinizar agua de producción con una turbidez de 15 NTU, un contenido total de sólidos disueltos de 136 000 partes por millón, un contenido total de carbono orgánico de 49,7 ppm y un contenido total de metales de 2105 ppm (excluyendo calcio, magnesio y sodio). El agua también contenía 500 ppm de nitrógeno amoniacal y 55,8 ppm de boro, así como 6,6 picocuries por litro (pCi/L) de los radionucleidos radio-228 y radio-228.
El sistema TETRA Oasis produjo con éxito agua desalinizada con una turbidez inferior a 0,5 NTU, un contenido de sólidos totales disueltos de 19 ppm, un contenido de carbono orgánico total de 2,47 ppm y un contenido total de metales de 0,03 ppm. Todas las sales y metales se redujeron a trazas insignificantes, y el nitrógeno amoniacal a 0,11 ppm, el boro a 0,66 ppm y los dos isótopos de radio a 0,82 pCi/L. El nivel de sólidos totales disueltos (19 ppm) fue significativamente inferior al del agua municipal típica de Estados Unidos, que contiene entre 300 y 500 ppm.
TABLA 2: Muestra de los componentes del agua de producción del Pérmico frente al agua desalinizada mediante TETRA Oasis en un ensayo de campo realizado en 2024.
| CONTENIDO | AGUA DE PROCESO SIN TRATAR | AGUA DESALINIZADA TETRA |
|---|---|---|
| Turbidez | 15 NTU | < 0.5 NTU |
| Sólidos totales disueltos | 136,000 PPM | 19.0 PPM |
| Carbono orgánico total | 49.7 PPM | 2.47 PPM |
| Total de metales* | 2,105 PPM | 0.03 PPM |
| Nitrógeno amoniacal | 500 PPM | 0.11 PPM |
| Boro | 55.8 PPM | 0.66 PPM |
| Ra-226 y Ra-228 | 6,6 pCi/L | 0,82 pCi/L |
*Excepto el calcio, el magnesio y el sodio.
El agua desalinizada por TETRA Oasis también obtuvo una puntuación del 100 % en las pruebas WET agudas y crónicas realizadas con dos organismos de agua dulce. La prueba se desarrolló de conformidad con la Ley de Agua Limpia de 1972 y determina los efectos de los efluentes vertidos sobre los organismos acuáticos. Además, es un requisito para la concesión de permisos por parte del Sistema Nacional de Eliminación de Descargas Contaminantes (NPDES), que se aplica en Nuevo México y Texas.
En definitiva, las pruebas de campo y los ensayos demostraron que el agua desalinizada procedente de TETRA Oasis sería apta para su reutilización beneficiosa, dependiendo de la aplicación, lo que demuestra que esta tecnología es una herramienta eficaz para ayudar a gestionar el exceso de agua de producción.
Escasez de agua dulce y agua de producción
Hace cien años, la escasez de agua desencadenó las infames «guerras del agua» de California entre Los Ángeles y los agricultores de los alrededores, un conflicto que constituye el telón de fondo fundamental de la película Chinatown, de 1974. Más recientemente, en enero de 2025, una grave sequía y unos embalses vacíos propiciaron que los incendios forestales arrasaran los suburbios de Los Ángeles, arrasando 58 000 acres y causando la muerte de 29 personas.[12] La situación en Texas no es tan letal, pero tampoco es buena. La sequía persistente ha mermado los suministros de agua vitales para la agricultura en el Valle del Río Grande, lo que obligó a cerrar la última fábrica de azúcar del estado en febrero de 2024.[13] En el oeste de Texas, el crecimiento de la población ha superado la capacidad de las infraestructuras y miles de personas carecen de acceso a agua corriente potable.
La escasez de agua ha sido durante mucho tiempo una característica definitoria de la mitad occidental de los Estados Unidos. En 1879, el director del Servicio Geológico de los Estados Unidos, John Wesley Powell, identificó el meridiano 100 como la línea divisoria climática entre el húmedo Este y el árido Oeste. Esta línea de longitud se extiende de polo a polo y atraviesa las Dakotas, Nebraska, Kansas, Oklahoma y Texas, formando la frontera oriental del Panhandle de Texas. En 1931, el historiador Walter Prescott Webb desplazó la frontera climática hacia el este, hasta el meridiano 98, una decisión respaldada por investigaciones actuales que indican que la aridez se está extendiendo poco a poco hacia el este.[14]
La progresiva expansión de la aridez y la escasez de agua en todo el Oeste, unida al crecimiento demográfico, seguirá aumentando la presión sobre las fuentes de agua dulce, lo que convertirá un viejo problema en uno nuevo. Al igual que los pioneros estadounidenses de antaño, nos enfrentamos de nuevo al desafío ancestral que definió la civilización de la frontera: la escasez de agua. Esta vez, sin embargo, tenemos a nuestro alcance una solución perfecta: ahora contamos con la tecnología para transformar el flujo de residuos de agua producida en recursos valiosos: agua desalinizada para su reutilización beneficiosa y minerales esenciales utilizados en numerosas aplicaciones.
El reto más inmediato es el nudo gordiano que rodea los derechos sobre el agua y los minerales en Nuevo México y Texas. Necesitamos que los representantes electos y los organismos reguladores de estos estados agilicen las políticas y ofrezcan a las empresas tecnológicas y a los operadores claridad y un proceso de concesión de permisos sencillo, para que podamos aprovechar el enorme potencial del mar subterráneo del Pérmico y saciar la sed de la frontera estadounidense.
Notas finales
[1] A. Gangwar, et al., 2024, «Avances actuales en las tecnologías de tratamiento del agua de producción: una perspectiva del análisis tecnoeconómico y la evaluación del ciclo de vida», Environment, Development and Sustainability, vol. 27, pp. 15077-15111, 16 de febrero.
[2] Rystad Energy, 2025, «Informe sobre servicios de gestión del agua – 1.º trimestre de 2025».
[3] El lago Canyon, situado entre Austin y San Antonio, tiene una capacidad de 378 852 acres-pies, lo que equivale aproximadamente a 123 400 millones de galones. 6200 millones de barriles equivalen a 264 600 millones de galones. Si duplicamos la capacidad del lago (123 400 millones x 2), obtenemos 246 800 millones de galones; si restamos esta cifra del volumen descargado en los pozos de SWD (264 600 millones de galones), nos quedan 17 800 millones de galones de sobra.
[4] Comisión Ferroviaria de Texas (TRRC), 2023, «Aviso a los operadores: Requisitos de supervisión y notificación de pozos de eliminación en la cuenca del Pérmico», 19 de diciembre.
[5] R. Bruant, 2023, «The Growing Pressures of Produced Water Disposal», Journal of Petroleum Technology, 14 de noviembre.
[6] Rystad Energy, 2025 y 2022, «Informe sobre la gestión del agua – 1.º trimestre de 2022».
[7] J. Williams, 2022, «La desalinización en el siglo XXI: una revisión crítica de las tendencias y los debates», Water Alternatives, vol. 15, n.º 2, pp. 193-217.
[8] J. Kucera, 2014, Desalinización: Agua del agua (Scrivener Publishing).
[9] M. Wilf, et al., 2011, The Guidebook to Membrane Desalination Technology: Reverse Osmosis, Nanofiltration, and Hybrid Systems Process, Design, Applications, and Economics (Balaban Publishers); W. Jiang, et al., 2022, «Characterization of Produced Water and Surrounding Surface Water in the Permian Basin, the United States», Journal of Hazardous Materials, vol. 430, n.º 128409; M. Bernat, et al., 1972, «Concentraciones de bario y estroncio en el agua del Pacífico y del Mediterráneo mediante espectrometría de masas con dilución isotópica directa», Earth and Planetary Science Letters, vol. 16, n.º 1, pp. 75-80.
[10] W. Jiang, et al., 2022.
[11] G.W. Lederer y E.A. McCollough, 2018, «Satisfacer las necesidades de minerales de los Estados Unidos», Eos, 18 de julio.
[12] Cal Fire, 2025, «Archivo de incidentes de 2025», Estado de California (en línea).
[13] M. Borden, 2025, «En West Odessa, los vecinos buscan formas de ampliar el acceso al agua corriente», Texas Standard, 19 de marzo (en línea); J. Tomascik, 2024, «La única fábrica de azúcar de Texas cerrará definitivamente», Texas Farm Bureau, 22 de febrero (en línea).
[14] J.W. Powell, 1879, Lands of the Arid Region of the United States, 2.ª edición (Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos); J.W. Powell, 1890, «Institutions for the Arid Lands», The Century Magazine, mayo, pp. 111-116; W.P. Webb, 1931, The Great Plains (Ginn); H. Leifert, 2018, «Dividing Line: The Past, Present and Future of the 100th Meridian», Earth Magazine, 9 de enero.
