"La reutilización planificada del agua empezó en 1912 en Estados Unidos"

En #iAguaDyR es el turno de Isabel Martín García, técnico de proyectos en la Funadción Centa. Actualmente está trabajando en el campo de los recursos hídricos desde 1996. En 2002, se unió al equipo de CENTA, realizando proyectos en el campo del tratamiento y la reutilización de las aguas residuales urbanas, centrándose principalmente en los aspectos biológicos implicados en el tratamiento y la regeneración de las aguas residuales, así en el uso de las tecnologías no convencionales para el tratamiento y reutilización. 

Pregunta - ¿Cómo definirías la reutilización de aguas?

Respuesta - Desde un punto de vista técnico, utilizaría la definición contemplada en el artículo 2 “Definiciones” del Real Decreto 1620/2007, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. Esta es:

“aplicación, antes de su devolución al dominio público hidráulico y al marítimo terrestre para un nuevo uso privado de las aguas que, habiendo sido utilizadas por quien las derivó, se han sometido al proceso o procesos de depuración establecidos en la correspondiente autorización de vertido y a los necesarios para alcanzar la calidad requerida en función de los usos a que se van a destinar”.

La reutilización planificada del agua empezó en 1912 en Estados Unidos

Desde un punto de vista “más clarificador”, podríamos decir que la reutilización de las aguas es poner a disposición de un usuario final un agua regenerada, es decir, un agua previamente usada que ha sido sometida a diversos tratamientos con el objeto de alcanzar una calidad final que garantice que no existen riesgos para la salud pública y el medio ambiente. Dicha calidad vendrá determinada por una norma en función del uso final previsto.

P. - ¿Cómo ha evolucionado esta técnica a lo largo de la historia?

Realizando un recorrido por la historia, y basándome en citas de expertos en el tema, podríamos decir que el origen de la reutilización del agua se remonta a miles de años atrás. Empezó alrededor del año 3000 a.c. y la historia, desde entonces, se puede dividir en tres etapas: época inicial (3000 a.c.-1850 d.c), época de gran avance sanitario (1850-1950) y época de la reutilización (1950-actualidad) (Asano & Levine, 1996).

Existen indicaciones del uso del agua residual en riego agrícola que se remontan a hace 3.000 años con la Civilización Minoica en Creta, Grecia (Angelakis et al., 1999 y 2003). En la Edad Media eran frecuentes las aplicaciones para diferentes usos, de aguas residuales y excretas en las pequeñas colectividades. En los países islámicos es muy antigua la costumbre de regar con aguas residuales, aunque era necesario eliminar previamente las impurezas asimiladas a los sólidos en suspensión. En Bunzlaw (Alemania) hay constancia de un sistema de regadío con aguas residuales, en funcionamiento durante más de 400 años, desde 1559 (Hartman, 1973). En los países asiáticos existe tradición milenaria en la aplicación de abonos organógenos a la agricultura, que son obtenidos a partir de aguas residuales y excretas.

El comienzo de la regeneración y reutilización del agua se puede encuadrar mayoritariamente en la segunda mitad del siglo XIX con la llegada de las redes de alcantarillado. Las aguas domésticas procedentes de dichas redes eran vertidas al terreno constituyendo las denominadas “sewage farms” de las que en 1900 ya existían numerosas tanto en Europa, Estados Unidos como en otros países. (Pettygrove & Asano, 1985; Sterritt & Lester, 1988, Barty-King, 1992; Okun, 1997; Metcalf & Eddy, 2000; Cooper, 2001). Este tipo de aplicación empezó a funcionar en el Reino Unido desde 1865, en Estados Unidos desde 1871, en Francia en 1872, Alemania en 1876, en la India en 1877, en Australia en 1893 y en México en 1904 (Castillo et al., 1994).

La reutilización planificada del agua se está transformando en un componente integral en los proyectos de sanidad y suministro de agua en muchas regiones del mundo

A partir del desarrollo de la teoría del germen, en la segunda mitad del siglo XIX, se implementaron soluciones de ingeniería que incluían el desarrollo de fuentes de agua alternativas mediante el uso de embalses y acueductos, el traslado de las descargas de aguas residuales y la introducción progresiva del agua de filtración durante 1850 y 1860 (Barty-King, 1992; Cooper, 2001).

La reutilización planificada del agua empezó en 1912 en Estados Unidos, concretamente en los estados de Arizona y California, destinando el agua para fines agrícolas. En Colorado y Florida se desarrollaron sistemas para la reutilización en usos urbanos. La normativa sobre la reutilización se inicia en California en la misma época (1918). A partir de 1965, esta normativa impulsa de manera decisiva la regeneración, el reciclaje y la reutilización de las aguas residuales (Serra, 2007).

Los avances tecnológicos en los procesos físicos, químicos y biológicos en las aguas, incluidas las residuales, durante la primera mitad del siglo XX condujeron a la era contemporánea de la regeneración y reutilización del agua, teniendo sus comienzos en 1950.

En la actualidad, podemos asegurar que la reutilización planificada del agua se está transformando en un componente integral en los proyectos de sanidad y suministro de agua en muchas regiones del mundo. En la gráfica se puede ver la a evolución desde 2009 y previsión a 2016 del volumen de agua regenerada en diferentes países, incluida España.

Al analizar de forma particular la situación en Europa, se puede decir que en la mayoría de los países del norte, donde los recursos acuáticos son abundantes, la reutilización de las aguas residuales tratadas no se considera un objetivo prioritario. Sin embargo, la protección ambiental de los recursos hídricos sí resulta de interés general y en este sentido se llevan a cabo proyectos de reutilización, tanto para usos ambientales como industriales (Angelakis et al., 2003).

P. - ¿Cuáles son los últimos avances tecnológicos en este ámbito?

R. - Entre los procesos existentes en el ámbito de la regeneración de las aguas, destacan los físico-químicos, filtración, desinfección, desalación u otros naturales. En todos ellos se han registrado avances, pero de forma particular los más progresivos y notables se han producido en la tecnología de membranas, para eliminar la materia particulada (micro y ultra-filtración) y sustancias disueltas (nanofiltración y ósmosis inversa). De hecho, los Biorreactores de Membrana (MBR), empleo de membranas en los sistemas de lodos activos, para la separación agua tratada-fangos, se están convirtiendo en un proceso esencial en la regeneración del agua.

También son de destacar los avances alcanzados en los procesos de oxidación avanzada, que incluyen combinaciones de ozono, radiación ultravioleta, y peróxido de hidrógeno, o en el uso de materiales como carbón activado.

En la mayoría de los países del norte de la UE la reutilización de las aguas residuales tratadas no se considera un objetivo prioritario

En el caso de las pequeñas aglomeraciones urbanas, zonas rurales y áreas económicamente deficitarias, la necesidad presupuestaria está obligando a buscar otras soluciones tecnológicas para regenerar las aguas residuales. En este escenario, muchas de las tecnologías anteriores no tienen cabida, ya que su explotación y mantenimiento resultan técnica y económicamente inviables para dichas poblaciones. Por lo tanto, se hace obligatorio el uso de tecnologías de regeneración más sostenibles (sistemas naturales, de bajo coste), que a la vez garanticen la calidad del agua regenerada, de acuerdo al uso previsto.

P. - ¿En qué aspectos se centra la investigación en este sentido?

R. - Se centra principalmente en verificar y mejorar la eficacia de las tecnologías/procesos existentes, con el objetivo de que el agua regenerada presente la calidad exigida para un uso final; así como en el desarrollo de nuevas tecnologías/procesos y en la evaluación integrada de los proyectos de regeneración y reutilización.

Sin embargo, sigue existiendo una notable brecha en la I+D+i de las tecnologías o procesos más avanzados y aquellos de bajo coste, más adecuados para zonas rurales o pequeñas comunidades, donde se evidencia que los avances tecnológicos no son tan notorios, surgiendo la necesidad, cada vez mayor, de fomentar la I+D+i en dicho ámbito.

P. - ¿Cree que es suficiente la legislación actual?

La investigación se centra en verificar y mejorar la eficacia de las tecnologías/procesos existentes

R.- Cualquier norma, regulación, legislación, etc. que se implemente siempre es un buen punto de partida. De hecho, el actual Real Decreto 1620/2007, donde se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas en España, constituye una herramienta necesaria para poder realizar la reutilización de nuestras aguas. Sin embargo, toda reglamentación debe permitir modificaciones y mejoras según las necesidades.

En este sentido, hay varios aspectos que se deberían tener en cuenta:

• El establecimiento de nuevos criterios que, junto con los ya contemplados, permitan evaluar adecuadamente la calidad biológica de las aguas regeneradas, fomentando a la vez la búsqueda de técnicas analíticas menos laboriosas y adaptadas a la calidad de nuestras aguas.
  • Se recomienda ampliar el parámetro de “Nematodos intestinales” a “Helmintos intestinales”. Existen determinados usos como " el riego de pastos destinado al consumo de animales productores de carne", contemplado en el Real decreto 1620/2007, donde se han de controlar dos especies que no son Nematodos intestinales, sino Cestodos intestinales: Taenia saginata y Taenia solium. Por lo tanto, y con el objetivo de amortizar el esfuerzo analítico que requiere el Método de Bailinger y la posterior observación microscópica, se propone ampliar la identificación de los microrganismos parásitos a Helmintos intestinales.
  • Se recomienda la inclusión de otros microorganismos, no contemplados en las actuales normas sobre reutilización de aguas residuales, como es el caso de los Nematodos fitoparásitos que, aunque no representan un riesgo para la salud pública, sí pueden representar riesgos graves para la salud de los cultivos regados, con las consiguientes pérdidas económicas en el sector.
  • Igualmente, se aconseja la inclusión de los (oo)quistes de protozoos patógenos: Cryptosporidium y Giardia, presentes en nuestras aguas residuales urbanas y con afecciones a la salud pública, en ocasiones de gravedad. Dentro de los protozoos los que presentan mayor importancia en cuanto a la calidad del agua son los pertenecientes a los géneros Cryptosporidium y Giardia. Han sido responsables de numerosos brotes transmitidos por el agua debido, en parte, a su presencia en numerosos ambientes: lodos, aguas residuales, efluentes de aguas residuales, agua potable y aguas recreacionales; así como a su baja dosis infectiva y a la elevada resistencia de los (oo)quistes a los desinfectantes comúnmente utilizados.

P. - ¿Qué papel juega esta fuente de recurso en la gestión de la oferta de agua?

R. - Los desequilibrios hídricos y la falta de agua en determinados periodos del año no son situaciones nuevas en algunos países como es el caso de España u otros del área Mediterránea. Son una característica de la zona, con la que hay que aprender a convivir, anticipándose a sus consecuencias previsibles y gestionando la misma. A nivel mundial parece que se están acentuando por los efectos del cambio climático pero, sobre todo, por el incremento en la demanda de agua como consecuencia de un mayor crecimiento poblacional, riego de los cultivos, aumento del turismo o determinadas actividades industriales.

En 1995, 31 países fueron clasificados como países donde existía escasez de agua y stress hídrico. Se estima que para el 2015 sean del orden de 54 los que entren en esta categoría. Por otro lado, el crecimiento de la demanda de agua de gran calidad en las zonas urbanas y agrícolas, principalmente en regiones áridas, semiáridas y densamente pobladas, incrementará la presión sobre este recurso (WHO, 2006).

El uso de recursos no convencionales como la reutilización de las aguas residuales depuradas constituye una herramienta más que valiosa para paliar la demanda hídrica

Por lo tanto, en este contexto, el uso de recursos no convencionales como la reutilización de las aguas residuales depuradas, constituye una herramienta más que valiosa para paliar la demanda hídrica, sobre todo en usos que no requieren la calidad de las aguas potables, contribuyendo a detraer menores caudales de los cauces naturales, ayudando, a conseguir la mejora del estado ecológico de los mismos.

P. - ¿Con qué obstáculos se encuentra la reutilización/desalación para alcanzar una mayor relevancia en la gestión del agua?

R. - Son varios los obstáculos, aunque podría destacar los relacionados con:

• La escasa asimilación/concienciación del público en general, así como de parte de la clase política, sobre los recientes e importantes cambios que se están produciendo en los modelos o paradigmas en la gestión de los recursos hídricos.
• La escasa sensibilización y baja aceptación social de la reutilización segura de este recurso.
• La financiación para abordar nuevas infraestructuras en regeneración y reutilización.

P. - ¿Qué países son los más avanzados en el desarrollo y aplicación de esta técnica?

R. - Se puede decir que los desarrollos más significativos en la regeneración y reutilización del agua se han producido en países como:

• Estados Unidos, donde se registra el mayor número de sistemas de regeneración y reutilización implantados a gran escala, contando con unas 16.400 instalaciones públicas de tratamiento de aguas residuales, que descargan unos 155 x 106 m3/día de aguas depuradas. Así mismo, existen unas 1.500 instalaciones de reutilización de aguas residuales depuradas. Aproximadamente el 6% (10 Mm3/d) de las aguas residuales municipales se reutilizaron en el 2005 y se prevé un aumento del 15% cada año (Water Reuse Association, 2005).
• Australia, que en la pasada década ha llegado a ser uno de los países más activos a la hora de promover la reutilización de las aguas depuradas, básicamente para riego en agricultura, destinándose para tal fin 420 x 106 m3/año, lo que supone el 82% del total de aguas depuradas en el año 2000 (Australian Bureau of Statistics, 2004).
• Japón, donde el mayor porcentaje de aguas reutilizadas se destina a los usos público-urbano, ambientales e industrial, a diferencia del resto de países donde la reutilización mayoritaria es el uso agrícola e industrial (Ogoshi et al., 2001; Japan Sewage Works Association, 2005).
• Así mismo, números países del Mediterráneo, principalmente en zonas áridas (España, Portugal, Francia, Italia, Chipre y Grecia) han llevado a cabo proyectos de regeneración y reutilización del agua a partir de efluentes secundarios y terciarios. Otros países como: Israel, donde el 75% de las aguas residuales son tratadas y reutilizadas, contribuyendo al 30% del uso del agua en agricultura (Shuval, 2008 ); Túnez, donde la práctica de la regeneración y reutilización de las aguas residuales se realiza desde 1960, considerándose como parte integral del control de la contaminación de los cuerpos receptores y como fuente potencial de agua y fertilizantes para la agricultura, o países del Magreb (Marruecos, Argelia), han establecido programas adecuados para el riego agrícola utilizando aguas regeneradas (Mujeriego, 1990; Mujeriego & Asano, 1991 y 1999; Shelef & Azov, 1996; Angelakis et al., 1996, 1999 y 2003; Marecos do Monte, 1998; Bonomo et al., 1999; Shelef, 2000; Brissaud et al., 2001; Sala et al., 2002; Jimenez & Asano, 2004; Bahri & Brissaud, 2004; Lazarova & Bahri, 2005).

En el marco de la regeneración y reutilización de las aguas residuales, el CENTA cuenta con una amplia experiencia a nivel nacional e internacional

• Otros países donde se están llevando a cabo proyectos relacionados con la reutilización de las aguas residuales regeneradas son: México, Egipto, Zimbabwe, República de Sudáfrica, Namibia, referente internacional por ser país pionero en la reutilización directa para uso potable de las aguas regeneradas (Haarhoff & Van der Merwe, 1996); China, que desde los años 80 está realizando esfuerzos para regenerar y reutilizar sus aguas residuales; Kazajstán, Jordania, donde el gobierno considera la regeneración y reutilización del agua residual una prioridad, estableciéndose por ley que cualquier proyecto para la implantación de una EDAR debe ir acompañado de un estudio de factibilidad técnico-económica de reutilización de las aguas regeneradas (Barhi, 2001); Kuwait, Emiratos Árabes Unidos, Qatar o Bahrein.

En el caso concreto de España, la reutilización directa ha alcanzado un notable desarrollo debido a la necesidad de incrementar las disponibilidades de agua y de resolver el problema de los vertidos de aguas residuales. Así mismo, las crecientes exigencias sanitarias y ambientales sobre la calidad de las aguas continentales y marítimas, junto con los niveles de tratamiento cada vez más estrictos impuestos a los vertidos de aguas residuales, han hecho que el agua residual regenerada se convierta en una fuente alternativa de abastecimiento, económica y segura desde el punto de vista sanitario y medio ambiental. Respecto a las tecnologías de regeneración, éstas han experimentado en los últimos años un notable desarrollo, mejorándose sensiblemente su fiabilidad y la calidad de los efluentes resultantes, contándose en la actualidad con unos 180 tratamientos de regeneración (Ortega & Iglesias, 2009).

P. - ¿Qué soluciones ofrece su empresa/organización en este sector?

R. - En el marco de la regeneración y reutilización de las aguas residuales, el CENTA cuenta con una amplia experiencia, tanto a nivel nacional como internacional. Desde hace unos años, la línea de reutilización se ha convertido en una de las principales apuestas de la Fundación, enfocando sus investigaciones al establecimiento y mejora de la eficacia de las tecnologías de regeneración, de especial aplicación en pequeños núcleos o zonas desfavorecidas, adecuando dichas tecnologías a los estándares de calidad requeridos para los distintos usos. En este sentido son varios los proyectos y actividades que actualmente se están llevando a cabo, a distintos niveles, tanto regional, nacional como internacional.

Emblema de las actividades llevadas a cabo por el CENTA, es el Centro de I+D+i de Carrión de los Céspedes, en Sevilla (Figura 2).

Figura 2. Centro de I+D+i de Carrión de los Céspedes, Sevilla.

Dicho Centro cuenta con una superficie de 45.000 m² destinados al tratamiento y la reutilización de las aguas residuales urbanas mediante el uso de tecnologías extensivas o de bajo coste. 

P. - ¿Qué proyectos tiene en marcha su compañía en desalación/reutilización?

R. - PROYECTOS

• NACIONAL/REGIONAL:
  • Reutilización de aguas: más allá del Real Decreto1620/2007. Entidad financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad. Socios participantes: IMDEA-Agua, Universidad de las Palmas, CENTA.
  • Mejoras en los sistemas de depuración por lagunaje para incrementar la calidad de sus efluentes, promover la reutilización de las aguas depuradas y generar energía. Entidad financiadora: Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo. Junta de Andalucía.Beneficiario: CENTA
• INTERNACIONAL:
  • Supporting consolidation, replication and up‐scaling of sustainable wastewater treatment and reuse technologies for India (SARASWATI). Entidad financiadora: Comisión Europea. VII Programa Marco: Cooperación Eu‐India en Tecnologías del Agua: Investigación e Innovación. Socios participantes: 
    • Por parte de la UE (9 socios de 5 países): BOKU (Austria), CEMDS (Austria), A3i (Francia), BRGM (Francia), HYDROK (Reino Unido), UNEXE (Reino Unido), SIMBIENTE (Portugal), CEIT (España), CENTA (España).
    • Por parte de India (6 socios de distintas regiones de la India): IIT-Roorkee, IIT-Kharagpur, IIT-Madras, NITIE, DVWS, MSE
  • Bio-Solar Water Recycling: Demonstration wastewater treatment system dedicated to freshwater reuse and recycling. (BIOSOLWARE). Entidad financiadora: Comisión Europea. Programa: LIFE + Environment. Socios participantes: HPT (Francia), COLDEP (Francia), AQUALIA (España), CENTA (España).
  • Campus Transfronterizo para la Gestión Sostenible de los Recursos Hídricos (Campus EAgUa). Entidad financiadora: Comisión Europea. Programa de Cooperación Transfronteriza España-Fronteras Exteriores (POCTEFEX). Socios participantes: 
    • España (7 socios): Universidades de Almería, Málaga, Córdoba, Huelva, Cádiz, Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA), CENTA
    • Marruecos (3 socios): Universidad Abdelmalek Essadi (Tetuán), Universidad Mohamed (Oujda), Instituto Nacional de Investigación Agraria- INRA (Tánger-Oujda)
  • Diseño y aplicación de un sistema integral de tratamiento y reutilización de aguas residuales en el entorno del wadi Al Aroub (Hebrón, Palestina). Entidad financiadora: Ministerio de Asuntos Exteriores y Cooperación. Socios participantes: Instituto de Investigación Aplicada de Jerusalén (ARIJ), CENTA.

COLABORACIÓN CON GRUPOS DE INVESTIGACIÓN RELACIONADOS CON LA MATERIA

• Análisis y determinación de nematodos fitoparásitos y bacteriófagos en aguas regeneradas, en colaboración con el Departamento de Zoología, Grupo de Nematología Aplicada, Facultad de Biología, Universidad de Sevilla
• Modificación de técnicas analíticas para determinación y conteo de huevos de helmintos intestinales en aguas residuales urbanas y regeneradas, en colaboración con el Departamento de Microbiología y Parasitología, Grupo de Parasitología, Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla, así como con la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Hokkaido, Japón
• Análisis de protozoos patógenos (Cryptosporidium y Giardia) en las aguas residuales urbanas y aguas regeneradas, en colaboración con el Departamento de Microbiología y Parasitología, Grupo de Parasitología, Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla
• Ecotoxicología de las aguas regeneradas, en colaboración con la el Departamento de Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería Biocientífica, Universidad de Gent, Bélgica.

PARTICIPACIÓN EN ASOCIACIONES O REDES CIENTÍFICAS

• Socio Protector en la Asociación Española de Reutilización Sostenible del Agua (ASERSA)
• Comité del proyecto ISO/TC253 sobre reutilización de aguas residuales tratadas en riego, donde el CENTA participa en la elaboración de dichas normas
• Miembro de WateReuse Association, (USA)
• Miembro del Grupo de Expertos, Área Temática: Tratamientos de Regeneración, Dirección General del agua, Ministerio de Agricultura, alimentación y medio ambiente.

PUBLICACIONES CIENTÍFICAS, PARTICIPACIÓN EN EVENTOS

CENTA cuenta con numerosas publicaciones científicas, tanto a nivel nacional como internacional, en el campo de la regeneración y reutilización de las aguas residuales urbanas, destacando las GUÍAS que se han elaborado en marco del proyecto CONSOLIDER-TRAGUA (Ministerio de Educación y Ciencia), en el Área: Reutilización de aguas para recarga de acuíferos y riego.

• Guía metodológica para el uso de aguas regeneradas en riego y recarga de acuíferos. :
• Caracterización edáfica para actividades de regeneración de aguas residuales en usos ambientales
• Infraestructura y actividades de demostración
• Oferta tecnológica desarrollada durante la ejecución del programa Consolider-Tragua.

Descargables en http://www.centa.es

Finalmente, CENTA participa en numerosos congresos y jornadas, nacionales e internacionales, así como en mesas de debate y seminarios sobre la reutilización de las aguas residuales.