La reutilización del agua como elemento de la gestión integrada

Rafael MujeriegoCatedrático de Ingeniería Ambiental (jubilado) UPC

Presidente de ASERSATaller de Reutilización de Aguas RegeneradasXIII Congreso Español de Sanidad Ambiental

Universidad Politécnica de Cartagena Cartagena, 24 a 26 junio 2015

Cinco grandes apartados…

• Los retos para implantar la gestión integrada del agua en las condiciones sociales y climatológicas actuales

• El papel que la regeneración y la reutilización del agua pueden tener en la gestión integrada

• Los procesos técnicos disponibles para regenerar agua destinada a diversos usos

• La experiencia técnica, económica y de gestión de los proyectos implantados durante las últimas décadas

• Una propuesta de colaboración entre usuarios, gestores y autoridades sanitarias y ambientales para adaptar el RD 1620/2007

Los recursos hídricos…

• El agua del planeta forma parte de un sistema: el Ciclo del Agua, el Ciclo Hidrológico

• Su gestión debe ser integrada o sistémica• Incluyendo fuentes superficiales, subterráneas y nuevas

fuentes (no convencionales)• Dentro de una unidad hídrica: la cuenca hidrográfica• El medio ambiente es usuario de pleno derecho: tras

destacados avances legales y sociales• Considerando las estrechas relaciones (nexus) con los

sistemas energético y climático

Panorama hídrico…

• Disponemos de recursos hídricos finitos para atender el medio natural y una población creciente (7.300 millones, a 150 p/min; 180.000 p/día…)

• Consumos que se intensifican y concentran en zonas urbanas, en un devenir de crecimiento inevitable

• Un sector agrícola que propone abastecernos de alimentos • Unos modelos climáticos que anticipan una mayor

incertidumbre (irregularidad) pluviométrica‒ Con variaciones geográficas y temporales‒ Con sequías meteorológicas más intensas y más prolongadas‒ Con alternancias de sequías e inundaciones catastróficas

La gestión integrada…

• Disponemos de estrategias para atender los consumos de agua con los recursos disponibles (mitigando las sequías):‒ Preservación y mejora de las fuentes de agua‒ Ahorro (conservation) y uso eficiente del agua‒ Regulación y almacenamiento de recursos: embalses

(existentes y en derivación) y acuíferos (bancos de agua)‒ Intercambio y transferencias entre usuarios (concesionarios):

Consorcios, Mancomunidades….‒ Regeneración y reutilización del agua‒ Desalación de aguas salobres y marinas

Con criterios operativos…

• Esas estrategias deben implantarse:‒ Planificando las actuaciones: evitando las emergencias ‒ Diversificando las fuentes y las estrategias: aportando

fiabilidad y resiliencia‒ Equilibrando infraestructuras y gestión‒ Gestionando con criterios de sostenibilidad: ambientales,

sociales y económicos‒ Propiciando una gestión ágil, eficiente y transparente‒ Recordando que la gestión suele ser un factor limitante incluso

en sociedades desarrolladas

Los dilemas del futuro…

• El aumento y la concentración de poblaciones, junto con su consecuente necesidad de alimentos

• Los crecientes consumos de agua, para abastecimiento, industria y riego agrícola y de jardinería

• Una mayor incertidumbre de las precipitaciones, con previsibles sequias meteorológicas e hidrológicas

• La exigencia social y legal de alcanzar un equilibrio entre protección ambiental y consumos

• Y todo ello, en un contexto de recursos limitados y menos fiables en zonas semi-áridas

¿Cómo afrontar esos retos?

• La prospectiva del siglo XX no llegó a anticipar las principales crisis del agua o de las finanzas

• Las reflexiones propuestas durante la llegada o el desarrollo de las crisis no consiguieron evitarlas

• Pasada la crisis hidrológica, los ánimos se calman y la atención se dirige a otras prioridades. ‒ Ej.: la crisis del agua en Catalunya en 2007-09‒ La actual sequía catastrófica en California….antes en Texas‒ El desmantelamiento institucional en Australia oriental

• La regeneración y la reutilización del agua, una estrategia para evitar y superar esas crisis

¿No reutilizamos ya?....

• Reutilización indirecta, incidental, no planificada, involuntaria:‒ Ha venido ocurriendo desde tiempo inmemorial‒ Vertidos aguas arriba, diluidos y vueltos a captar‒ (Casi) todos nosotros “vivimos….aguas abajo” en sentido

estricto

• Reutilización directa, planificada o simplemente reutilización‒ Más reciente, mitad siglo XX‒ Provisión de agua regenerada (tratada en mayor o menor

grado) sin mediar dilución con otras fuentes‒ Mediante un conducto específico

Es una estrategia compleja...

• La reutilización tiene múltiples dimensiones, pues es:‒ una cuestión (de excelencia) técnica‒ una cuestión de salud pública‒ una cuestión económica y financiera‒ una cuestión reglamentaria‒ una cuestión de gestión institucional‒ una cuestión ambiental‒ una cuestión planificación territorial‒ una cuestión industrial‒ una cuestión de percepción pública (cultural, agua impura…)‒ una cuestión de política de gestión integrada de los recursos

Con dos motivaciones…

• Proporcionar nuevas fuentes de suministro:‒ para reducir/sustituir captaciones/usos actuales‒ para ampliar usos actuales: población y consumos‒ mejorando la gestión en el interior y los caudales en la costa‒ aumentando la auto-suficiencia, con fuentes locales

• Facilitar la gestión de las aguas depuradas:‒ mejorando la calidad ambiental‒ ofreciendo alternativas al vertido al medio natural‒ promoviendo la posibilidad de “vertido cero”

• Son opciones independientes o sucesivas

Con sus beneficios…

• Proporciona recursos adicionales (costa vs. interior)(nuevos, alternativos, no convencionales)

• Es una fuente local de agua• Ofrece un agua de gran calidad• Permite una gestión integrada del agua más sostenible,

respecto al clima y la energía• Mejora la gestión de la calidad y la cantidad de agua• Amplía la auto-suficiencia de los recursos• Mejora la fiabilidad de suministro, en zonas semi-áridas

…y sus exigencias…

• Unas normas de calidad (RD 1620/2007)• Un proceso de regeneración eficiente y fiable• Una (posible) doble red de suministro• Unas normas de uso del agua regenerada• Unos costes económicos y financieros• La protección ambiental de los cursos receptores• Una nueva mentalidad: elaborar un producto, en lugar de

generar un residuo• Una voluntad política de hacer de la regeneración y la

reutilización un elemento básico de la gestión integrada

Tipos de reutilización…

• Riego agrícola y de jardinería• Usos urbanos: inodoros, incendios, baldeo de calles, lavado

de coches• Usos industriales: refrigeración, proceso, lavado de

vehículos• Usos recreativos: lagos ornamentales• Preservación y mejora ambiental: humedales• Recarga de acuíferos: infiltración e inyección• Mejora de las reservas de agua de abastecimiento• Aumento de aguas abastecimiento

Una referencia institucional…

El capítulo 22 de la ley del agua…

• Se puede reutilizar agua para riego sin restricción…..• …de productos hortícolas de consumo crudo• Un buen efluente biológico secundario• Sometido a un proceso de regeneración físico-químico• Consistente en un proceso de potabilización• Dos opciones:‒ El proceso establecido en el capítulo 22 de la ley del agua:

coagulación-floculación, sedimentación, filtración en arena, desinfección con cloro

‒ El proceso alternativo (más económico): filtración directa del efluente: floculación-sedimentación, filtración en arena y desinfección con cloro

Proyecto de Monterey 1980-85

Un informe técnico…de 1990..

…con conclusiones de su época..

…favorables y aceptables…

…propiciando su aceptación..

Riego agrícola

Riego de jardinería

Tossa de Mar, CCB

Lloret de Mar, CCB

Port Aventura

Usos urbanos I

Usos urbanos II

Jardinería y baldeo, Madrid

Usos industriales

Recarga de acuíferos, Florida

Recarga de acuíferos, California

Abastecimiento en la ISS…

Fotos tomadas de NASA

Water Recovery System

Adonde hemos llegado…

• California, abril 2010‒ 800 hm3/año (330 en 1987, potencial 1.850 hm3)

• Florida, 2006‒ 915 hm3/año (capacidad 1.900 hm3/año)

• Consorci Cosa Brava, 2009‒ 6 hm3/año (20% de 30 hm3)

• Baix Llobregat (ACA-AMB), 2007‒ 50 hm3/año (capacidad de 100 hm3/año)

• Port Aventura: 170 ha zona verde en 2007‒ (445 ha en futuro) 70% de agua regenerada

• Windhoek, Berlín, Wulpen, OCWD, Essex, Australia, Singapur

…progresivamente… Costa Brava (1989-2009)

Los retos futuros…

• Adoptar una terminología coherente• Perfeccionar la normativa• Impulsar una marca de calidad• Asegurar la viabilidad y el respeto ambiental• Avanzar en la gestión integrada: agencias del agua‒ Institucional ‒ Usuarios‒ Económica y financiera

• Promover la información y la participación• Ampliar la colaboración nacional e internacional

La terminología …

• Regenerar:‒ 3. tr. Tecnol. Someter las materias desechadas a determinados

tratamientos para su reutilización www.rae.es‒ Se regenera agua (se adecúa su calidad) para un uso‒ Se realiza en Estación de Regeneración de Agua (ERA)

• Reutilizar:‒ Se suministra agua regenerada al usuario, mediante:

• una (posible) red de distribución• un (posible) sistema de regulación• unas normas de uso

• Agua reciclada (California, Australia); NeWater (Sudeste Asiático); Recycled sewage (Inglaterra), Water360

Normativa: RD 1620/2007• Resultado de un esfuerzo conjunto e histórico: 20 años• El director general Jaime Palop y la sequía de la época…• Normativa útil y pionera, que permite avanzar• Que suscita gran debate y que requiere adaptación

…5 categorías y 13 posibles usos..

…con unas frecuencias…

…el más exigente …

oEPA ~-­.......

2012 Guidelines tor Water Reuse

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Una marca de calidad…

Comunicación y aceptación…

Costes de inversión y de energía de diversas alternativas de gestión, Consorcio Costa Brava, Vitoria, ATLL, Palma de Mallorca, C. Taibilla, Málaga, Bélgica, California.

Alternativa Inversión unitaria,euros m-3 año

Amortización,años

Energía,kWh/m3

Regeneración(riego sin restricción) 0,26 (Vitoria, 1995) 15-25 0,001-0,73

(CCB, 2004)

Regulación (volumen)(en derivación)

(en acuífero)

1,7 €/m3 (Vitoria, 2004)2,0 $/m3 (Calif., 2000)

0,86 $/m3 (Calif., 2005)

> 100> 100

25----

Trasvase Ródano (ATLL, 1999)

(Estimación 2009)2,8 (900 M€; 325 hm3/año)3,9 (1270 M€; 325 hm3/año)

50 1,7-2,0

Desalación agua salobreRegeneración potableRegeneración potable

0,9 (Málaga, 2005-06)2,4 (Bélgica)

3,4 $ (2,6 €) (OCWD, 2008)

5 (membranas)15-20 (obras y

equipos)

0,8----1,5

Desalación agua de mar(Blanes, Barcelona, Mallorca,

Taibilla)3,5 – 4,0 5

(membranas) 3,5 - 4,0

Viabilidad y sostenibilidad…

…en resumen…

• Inversiones:‒ La regeneración es función de la calidad y el caudal‒ La reutilización es función de la distancia (red distribución, 5-

10 veces)

• Regeneración básica (riego son restricciones): ‒ Inversión: ≈ 0,25 € m-3 año, en España‒ Coste del agua: ≈ 0,05-0,10 €/m3, en España‒ Requisitos energéticos: < 1 kWh/m3

• Regeneración avanzada (reutilización potable): ‒ Inversión: ≈ 3,4 $ (2,6 €) m-3 año OCWD, CA‒ Coste del agua: ≈ 0,40 $/m3 en OCWD ‒ Energía: 1,5 kWh/m3 vs. 2,3 kWh/m3 trasvases en CA

El plan de Vitoria-Gasteiz…

• Una inversión de 3,25 M€ para la ERA básica, con capacidad de 35 000 m3/día (400 L/s; 12,5 hm3/año) : 0,26 € m-3 año

• Una E&M de la ERA de 0,4 M€/año, para producir 12,5 hm3/año de agua para riego sin restricciones: 0,03 €/m3

• Una inversión de 28 M€ para construir una doble red de riego para 10 000 ha, con bombeos y embalse regulador

• Un embalse regulador (en derivación) de 7 hm3 con una inversión de 11,8 M€ (1,7 €/m3)

…evaluación de riesgo…

¿Qué significa todo eso?…

• La regeneración y la reutilización han progresado en paralelo con la potabilización

• Fases de la regeneración: ‒ Disminuir la turbiedad‒ Desinfectar, bacterias y virus (cloro, UV)‒ Disminuir la materia inorgánica disuelta‒ Disminuir la materia orgánica disuelta

• Evolución de la reutilización‒ De agua regenerada básica, riego con y sin restricción‒ Hasta agua regenerada avanzada, reutilización potable (RP):

indirecta (RPI) y directa (RPD)

Visto en perspectiva…

…¿somos realistas?…

• Que el agua regenerada tenga un coste razonable (nulo)‒ Tarea casi imposible, ya que los recursos convencionales

tienen un coste casi nulo, sin recuperación de costes

• Que los límites de calidad no sean tan estrictos, ‒ lo que comporta vulnerabilidad ante posibles consumidores‒ hacer agua “analíticamente potable” es muy eficiente y

económico, partiendo de un buen efluente secundario

• Que debamos realizar evaluaciones de riesgos‒ son conocidos para aguas de calidad potable‒ confirmados por el estudio de Monterey‒ ampliados por las valoraciones de la WateReuse Foundation

En 2015…30 añ0s después…

• Sequías plurianuales como las de Texas y ahora California• Los retos del Plan Hidrológico de California:‒ reutilizan 800 hm3/año‒ desearían llegar a 1 850 hm3/año en 2020‒ y hasta 3 100 hm3/año en 2030‒ objetivos inalcanzables con reutilización no potable y RPI

• La expansión de las dobles redes es muy costoso• La energía de RP es menor que la de trasvasar• Se dispone de tecnologías efectivas y eficientes• Las instalaciones de RP son más económicas que los

trasvases y las desalinizadoras

Reflexiones científicas…

Avances analíticos…

No. I 1

2

3

4

5

6

7

8

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15

Table 3: Fifteen Pathogens Causing the Highest Level of Illness in the United States Annually (After Scallan et al., 2011)

Pathogen I Episodes I Hospitalizations I Norovirus 20,796,079 55,825

Giardia intestinalis 1, 121,864 3,289

Salmonellaspp. (non·typhoid) 1,095,079 20,608

Campylobacterspp. 1,058,387 10,599

Clostridium perfringens 966,120 438

Cryptosporidium spp. 678,828 2,438

Shigella spp. 421,048 4,672

Staphylococcus aureus 241,188 1,063

Toxoplasma gondii 173,415 8,859

STECnon·Ol 57 138,063 331

Yersinia enterocolitica 108,490 592

STEC0157 93,094 3,152

Bacz7lus cereus 63,411 20

Vibrio parahaemolyticus 40,309 116

Diarrheagenic E. coli 39,739 26 other than STEC and ETEC

Note: The CDC compiled these data as part of a foodborne lllness study; estlmates were

possible for 31 pathogens. Three addltlonal viral i:athogens (astrovlrus, rotavlrus, and

sapoVlrus) were measured, but not Included In this table due to the CDC's assumptlon

that they are only relevant for children under 5 years of age,

Deaths

569

31

403

95

26

42

32

6

654

0

32

30

0

4

0

whod:

50150

Consecuencias prácticas…

El nuevo Monterey…en 2008

Elementos del GWRS

2.500 km2

3,1 M habitantes1.200 hab/km2 ; ≈ 700 L/hab.d

Microfiltración

265.000 m3/día = 90 hm3/año 380.000 m3/día=130 hm3/año (2015)

Desmineralización con OI

Desinfección-oxidación

¿Brindamos…?

http://www.cbsnews.com/news/depleting-the-water/

Namibia…pioneros en 1968…

Proceso de regeneración

15.000 m3/día5,5 hm3/año25% del abastecimiento publico

A modo de resumen…

• La reutilización para usos no potables ‒ se ha consolidado técnica y económicamente‒ se aplica con gran aceptación del público y autoridades

• Disponemos de amplia experiencia (+ 25 años) • El coste económico y energético de la ampliación de redes

de distribución no potable es limitante• Se plantea un cambio de estrategia (paradigma?)‒ Disminuir las inversiones en distribución‒ Aumentar las inversiones en regeneración avanzada

• Producir agua de gran calidad (superior a potable)• Utilizar redes existentes….tras la aceptación pública

Retos determinantes…

• Nuestros debates: muy críticos y descalificadores• Una actitud ausente entre norteamericanos• Ellos se dirigen a los “true-believers”• Nuestra percepción singular del concepto “win-win” • Con gran lentitud, incluso parálisis de las iniciativas• En 2010, WateReuse California propuso legislación para RD• California lidera de nuevo la reflexión reglamentaria de la

reutilización potable…por necesidad y oportunidad….• Panel de expertos: informe legislativo para final de 2016• Aprobaciones caso-por-caso en OCWD y en Texas…..• Desde 2012, WateReuse Research Foundation: + 6 M$

Nuevas expectativas…

• Un Workshop como éste, en el Congreso Español de Salud Ambiental, debería realizar aportaciones significativas

• Disponemos de saber científico y técnico para ofrecer respuestas eficaces, ágiles y rápidas a los retos actuales

• Pero, la excelencia técnica no es garantía de éxito…• La colaboración ha de incorporar a las administraciones y

las agencias del agua• Impulsando el potencial para atender nuestros consumos y

convertirnos en expertos nacionales e internacionales • En colaboración con California, Florida, Namibia…..aunque

solo sea por necesidad, ante la incertidumbre climática

Llamanos al+ ~4 618 ~76 444 I •,ecretar1atecn1ca@asersagua.es

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