En estos días de escasez aparentemente interminable de chips, la demanda de semiconductores es cada vez mayor. Las fábricas de chips de todo el mundo se apresuran a cubrir las numerosas necesidades microelectrónicas del planeta. Y las fábricas de chips necesitan mucha agua para funcionar.

Según algunas estimaciones, una gran fábrica de chips puede consumir hasta 10 millones de galones de agua al día, lo que equivale al consumo de agua de unos 300.000 hogares.

Aunque las empresas de semiconductores saben desde hace tiempo que el acceso al agua es un elemento clave de su negocio, en la última década esa conciencia se ha agudizado. Ya en 2015, una sequía en Taiwán (donde se encuentran 11 de las 14 fábricas más grandes del mundo), llevó a Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. a abrir sus plantas a la inspección para demostrar sus esfuerzos de conservación del agua. También en 2015, Intel dio a conocer que había reducido su consumo de agua en más de un 40% con respecto a los niveles de 2010 en respuesta a las condiciones de aridez de los emplazamientos donde se encuentran sus plantas.

Desde entonces, el reciclado de agua en las plantas de semiconductores no ha dejado de aumentar, según Prakash Govindan, director de operaciones de Gradiant, una empresa que ofrece tecnologías integrales de reciclado de agua a toda una serie de industrias, incluidos los semiconductores.

"El tratamiento convencional de las aguas residuales en las plantas de semiconductores había reciclado entre el 40 y el 70 por ciento del agua utilizada en sus procesos", explica Govindan. "Algunos fabricantes siguen reciclando sólo el 40 por ciento del agua que utilizan".

Sin embargo, en los dos últimos años Gradiant ha estado trabajando con plantas de semiconductores, mejorando su reutilización del agua para que sean capaces de reciclar el 98% del agua que utilizan. Así, en lugar de traer del exterior 10 millones de galones de agua dulce al día, estas nuevas tecnologías de reciclado hacen que sólo necesiten extraer 200.000 galones de agua del exterior de la planta para funcionar.

La tecnología que Gradiant ha desarrollado se basa en la ósmosis inversa a contracorriente (CFRO), que es una adaptación de una técnica de ósmosis inversa bien establecida. Las corrientes a contracorriente permiten que la tecnología impulse la recuperación de agua a niveles mucho más altos de lo que podrían hacerlo las técnicas de ósmosis inversa preexistentes.

Mientras que las técnicas de ósmosis inversa dependen de una alta presión que normalmente exige mucha energía, Gradiant ha desarrollado una técnica de equilibrio termodinámico que minimiza la fuerza motriz a través de la membrana filtrante, reduciendo así el consumo de energía para una cantidad determinada de agua tratada.

El problema de la escasez de agua para las fábricas de Taiwán se ha agravado aún más en el último año debido a las nuevas condiciones de sequía. Esto ha llevado a las fábricas taiwanesas a adoptar las últimas tecnologías de reciclaje de agua más rápidamente que las fábricas de otras zonas geográficas, con el fin de evitar cualquier interrupción de la producción.

"Hay tres motivos para adoptar tecnologías de reciclado de agua más eficaces", afirma Govindan. "El primero es la interrupción de la continuidad de la actividad, como les ocurrió a las fábricas de Taiwán cuando empezaron a enfrentarse a condiciones climáticas inusualmente secas. La segunda es la preocupación por la sostenibilidad, que impulsa a las fábricas de Singapur y otros lugares. Y el tercero es simplemente el ahorro de costes, que es la principal preocupación en este momento para las fábricas estadounidenses".

Aunque la interrupción de la continuidad de la actividad empresarial es claramente el factor más acuciante, la sostenibilidad y el ahorro de costes también acaban afectando a la continuidad de la actividad, según Govindan.

"La mayoría de los consejos de administración de las empresas, si no todos, reciben informes sobre factores de sostenibilidad", afirma Govindan. "Algunos fabricantes de microchips incluso han firmado el compromiso de consumo neto cero de agua de la ONU. Así que la sostenibilidad es un motor masivo".

La preocupación de la industria de los semiconductores por las cuestiones de sostenibilidad sigue la evolución del sector en los últimos 20 años. Al reducirse el tamaño de las características, ha cambiado el nivel de contaminantes que pueden tolerar los chips y el nivel de sustancias químicas tóxicas que utilizan. Lo que era aplicable hace 20 años en Mountain View (California), cuando Fairchild fabricaba allí chips, es completamente distinto de lo que hace hoy la planta de Micron en Idaho.

Aunque la sostenibilidad se perfila como un motor externo clave para los esfuerzos de reciclaje de agua, el motor principal es casi siempre el ahorro de costes. En Arizona, por ejemplo, el coste de encontrar, obtener y utilizar agua dulce es lo suficientemente elevado como para que una empresa como Gradiant pueda ahorrar mucho dinero simplemente reciclando el agua que consigue adquirir. "Nuestro coste de tratamiento suele ser inferior al coste de abastecimiento y eliminación", añade Govindan.

Aunque las fábricas estadounidenses no se enfrentan a una amenaza para la continuidad de su negocio debido a la escasez de agua -a pesar de su ubicación en regiones áridas como Arizona-, el cambio climático en general es un riesgo inminente para la disponibilidad de agua. Según los informes, el cambio climático y la disponibilidad limitada de agua dulce afectan ya al 40% de la población mundial.

"Debido al cambio climático", señala Govindan, "los niveles de disponibilidad de agua dulce han descendido en algunas regiones, y esas cifras podrían acelerarse fácilmente con respecto a los modelos de predicción. La escasez de agua puede ser aún más urgente de lo que se predice hoy".