Agua recuperada
Convertir las aguas residuales en agua que pueda reutilizarse para otros fines
Secuencia de recuperación, de izquierda a derecha: aguas residuales sin tratar , efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales y, finalmente, agua recuperada (después de varios pasos de tratamiento).

La recuperación de agua es el proceso de convertir las aguas residuales municipales o cloacales y las aguas residuales industriales en agua que se puede reutilizar para diversos fines. También se denomina reutilización de aguas residuales , reutilización de agua o reciclaje de agua . Hay muchos tipos de reutilización. Es posible reutilizar el agua de esta manera en las ciudades o para el riego en la agricultura. Otros tipos de reutilización son la reutilización ambiental, la reutilización industrial y la reutilización para agua potable, ya sea planificada o no. La reutilización puede incluir el riego de jardines y campos agrícolas o la reposición de aguas superficiales y subterráneas . Esto último también se conoce como recarga de aguas subterráneas . El agua reutilizada también satisface diversas necesidades en residencias, como la descarga de inodoros , negocios e industrias. Es posible tratar las aguas residuales para alcanzar los estándares de agua potable . La inyección de agua recuperada en el sistema de distribución de suministro de agua se conoce como reutilización potable directa. Beber agua recuperada no es típico. [1] La reutilización de aguas residuales municipales tratadas para riego es una práctica establecida desde hace mucho tiempo. Esto es especialmente así en los países áridos . La reutilización de aguas residuales como parte de la gestión sostenible del agua permite que el agua siga siendo una fuente alternativa para las actividades humanas, lo que puede reducir la escasez y también alivia las presiones sobre las aguas subterráneas y otros cuerpos de agua naturales. [2]

Existen varias tecnologías que se utilizan para tratar las aguas residuales para su reutilización. Una combinación de estas tecnologías puede cumplir con estrictos estándares de tratamiento y garantizar que el agua procesada sea higiénicamente segura, es decir, libre de patógenos . Las siguientes son algunas de las tecnologías típicas: ozonización , ultrafiltración , tratamiento aeróbico ( biorreactor de membrana ), ósmosis directa , ósmosis inversa y oxidación avanzada , [3] o carbón activado . [4] Algunas actividades que demandan agua no requieren agua de alta calidad. En este caso, las aguas residuales se pueden reutilizar con poco o ningún tratamiento.

El costo del agua recuperada supera al del agua potable en muchas regiones del mundo donde el agua dulce es abundante. Los costos de las opciones de recuperación de agua pueden compararse con los costos de opciones alternativas que también logran efectos similares de ahorro de agua dulce, a saber, sistemas de reutilización de aguas grises , recolección de agua de lluvia y recuperación de aguas pluviales , o desalinización de agua de mar .

El reciclaje y la reutilización del agua son cada vez más importantes, no sólo en las regiones áridas, sino también en las ciudades y en los entornos contaminados. [5] La reutilización de aguas residuales municipales es especialmente alta en la región de Oriente Medio y el Norte de África , en países como los Emiratos Árabes Unidos, Qatar, Kuwait e Israel. [6]

Definición

El término "reutilización del agua" se utiliza generalmente de forma intercambiable con términos como reutilización de aguas residuales, recuperación de agua y reciclaje de agua. Una definición de la USEPA establece: "La reutilización del agua es el método de reciclar las aguas residuales tratadas para fines beneficiosos, como el riego agrícola y paisajístico, los procesos industriales, el uso de inodoros y la reposición de aguas subterráneas (EPA, 2004)". [7] [8] Una descripción similar es: "La reutilización del agua, el uso de agua recuperada a partir de aguas residuales tratadas, ha sido una realidad establecida desde hace mucho tiempo en muchos países y regiones (semi)áridos. Ayuda a aliviar la escasez de agua al complementar los recursos limitados de agua dulce". [9]

El agua que se utiliza como insumo para los procesos de tratamiento y reutilización puede tener diversas fuentes. Generalmente se trata de aguas residuales ( domésticas o municipales, industriales o agrícolas ) pero también puede provenir de escorrentías urbanas .

Descripción general

El agua de riego se bombea desde este tanque que almacena el efluente recibido de un humedal construido en Haran-Al-Awamied, Siria.
Letrero de agua recuperada en Dunedin, Florida , Estados Unidos

El agua recuperada es aquella que se utiliza más de una vez antes de volver al ciclo natural del agua. Los avances en la tecnología de tratamiento de aguas residuales municipales permiten a las comunidades reutilizar el agua para muchos propósitos diferentes. El agua se trata de manera diferente según la fuente y el uso que se le dé, así como también según el modo en que se distribuye.

Fuerzas impulsoras

La Organización Mundial de la Salud ha reconocido las siguientes fuerzas impulsoras principales de la reutilización de aguas residuales municipales: [10] [11]

  1. aumento de la escasez y el estrés hídricos ,
  2. el aumento de la población y los problemas relacionados con la seguridad alimentaria ,
  3. la creciente contaminación ambiental derivada de la eliminación inadecuada de aguas residuales, y
  4. creciente reconocimiento del valor de los recursos de las aguas residuales , excretas y aguas grises .

En algunas zonas, una fuerza impulsora es también la implementación de un tratamiento avanzado de aguas residuales para la eliminación de microcontaminantes orgánicos, lo que conduce a una mejora general de la calidad del agua. [4]

El reciclaje y la reutilización del agua son cada vez más importantes, no sólo en las regiones áridas sino también en las ciudades y en entornos contaminados. [5]

Ya se están sobreexplotando los acuíferos subterráneos que utiliza más de la mitad de la población mundial . [12] La reutilización seguirá aumentando a medida que la población mundial se urbanice cada vez más y se concentre cerca de las costas, donde los suministros locales de agua dulce son limitados o solo están disponibles con un gran gasto de capital . [13] [14] Se pueden ahorrar grandes cantidades de agua dulce mediante la reutilización y el reciclaje de aguas residuales municipales, lo que reduce la contaminación ambiental y mejora la huella de carbono . [5] La reutilización puede ser una opción alternativa de suministro de agua .

Para lograr una gestión más sostenible del saneamiento y de las aguas residuales será necesario hacer hincapié en las medidas vinculadas a la gestión de los recursos, como la reutilización de aguas residuales o de excretas , que mantendrán recursos valiosos disponibles para usos productivos. [2] Esto, a su vez, favorece el bienestar humano y una sostenibilidad más amplia .

Beneficios potenciales

La reutilización de agua y aguas residuales, como fuente alternativa de agua, puede proporcionar importantes beneficios económicos, sociales y ambientales, que son motivadores clave para implementar dichos programas de reutilización. Estos beneficios incluyen: [15] [16]

  • Para las ciudades y los hogares: mayor disponibilidad de agua ( sustitución de agua potable : mantener el agua potable para beber y el agua recuperada para usos no potables, como la industria, la limpieza, el riego, los usos domésticos y la descarga de inodoros).
  • Para el medio ambiente: reducción de las cargas de nutrientes en las aguas receptoras (es decir, ríos, canales y otros recursos hídricos superficiales ); reducción de la sobreextracción de aguas superficiales y subterráneas; mayor protección ambiental mediante la restauración de arroyos, humedales y estanques; reducción del consumo de energía asociado con la producción, el tratamiento y la distribución de agua (1,2 a 2,1 kWh/m 3 ) [17] en comparación con el uso de recursos de aguas subterráneas profundas, la importación de agua o la desalinización.
  • Reducción de los costes de fabricación gracias al uso de agua recuperada de alta calidad
  • En la agricultura: El riego con aguas residuales tratadas puede contribuir a mejorar los rendimientos de producción, reducir la huella ecológica y promover beneficios socioeconómicos. [18] [19] También puede conducir a una menor aplicación de fertilizantes (es decir, conservación de nutrientes y reducción de la necesidad de fertilizantes artificiales a través de la nutrición del suelo por los nutrientes existentes en los efluentes tratados). [18]

La recuperación del agua para su reutilización en lugar de utilizarla en el agua dulce puede ser una medida de ahorro de agua. Cuando el agua usada se vierte finalmente en fuentes de agua naturales, puede seguir aportando beneficios a los ecosistemas , mejorando el caudal de los ríos, nutriendo la vida vegetal y recargando los acuíferos , como parte del ciclo natural del agua . [20]

Escala

Se estima que la reutilización global de aguas residuales tratadas es de 40,7 mil millones de m3 por año, lo que representa aproximadamente el 11% del total de aguas residuales domésticas y manufactureras producidas. [6] La reutilización de aguas residuales municipales es particularmente alta en la región de Medio Oriente y el norte de África , en países como los Emiratos Árabes Unidos, Qatar, Kuwait e Israel. [6]

En el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de las Naciones Unidas, la meta 6.3 establece “Reducir a la mitad la proporción de aguas residuales sin tratar y aumentar sustancialmente el reciclado y la reutilización segura a nivel mundial para 2030”. [21]

Tipos y aplicaciones

Las aguas residuales tratadas pueden reutilizarse en la industria (por ejemplo, en torres de refrigeración ), en la recarga artificial de acuíferos, en la agricultura y en la rehabilitación de ecosistemas naturales (por ejemplo, en humedales ). Las principales aplicaciones de agua regenerada en el mundo se muestran a continuación: [22] [23] [24]

Categorías de usoUsos
Usos urbanosRiego de parques públicos , instalaciones deportivas, jardines privados, bordes de carreteras ; Limpieza de calles; Sistemas de protección contra incendios; Lavado de vehículos; Descarga de inodoros; Aires acondicionados; Control de polvo.
Usos agrícolasCultivos alimentarios no procesados ​​comercialmente; Cultivos alimentarios procesados ​​comercialmente; Pastizales para animales de ordeño; Forrajes; Fibras; Cultivos de semillas; Flores ornamentales; Huertos; Cultivo hidropónico; Acuicultura ; Invernaderos ; Viticultura .
Usos industrialesAgua de procesamiento; Agua de enfriamiento ; Torres de enfriamiento de recirculación ; Agua de lavado ; Lavado de agregados; Fabricación de hormigón ; Compactación de suelos ; Control de polvo .
Usos recreativosRiego de campos de golf ; Embalses recreativos con o sin acceso público (por ejemplo, pesca, navegación, baños); Embalses estéticos sin acceso público; Producción de nieve .
Usos ambientalesRecarga de acuíferos ; Humedales ; Marismas ; Aumento de corrientes; Hábitat de vida silvestre ; Silvicultura .
Usos potablesRecarga de acuíferos para uso de agua potable ; Aumento de las fuentes de agua potable superficial; Tratamiento hasta lograr la calidad del agua potable.

Reutilización urbana

En casos más raros, el agua recuperada también se utiliza para aumentar el suministro de agua potable . La mayoría de los usos del agua recuperada son usos no potables, como lavado de automóviles, cisternas de inodoros, agua de refrigeración para plantas de energía, mezcla de hormigón, lagos artificiales, riego de campos de golf y parques públicos y para fracturación hidráulica . Cuando corresponde, los sistemas utilizan un sistema de tuberías doble para mantener el agua reciclada separada del agua potable.

Los tipos de uso se distinguen de la siguiente manera:

  • Sin restricciones: El uso de agua recuperada para aplicaciones no potables en entornos municipales, donde el acceso público no está restringido.
  • Restringido: El uso de agua recuperada para aplicaciones no potables en entornos municipales, donde el acceso público está controlado o restringido por barreras físicas o institucionales, como cercas, señalización de advertencia o restricción temporal del acceso. [16]

Reutilización agrícola

El riego con aguas residuales municipales recicladas también puede servir para fertilizar las plantas si contiene nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio. El uso de agua reciclada para riego tiene ventajas, como el menor coste en comparación con otras fuentes y la consistencia del suministro independientemente de la estación, las condiciones climáticas y las restricciones hídricas asociadas. Cuando se utiliza agua recuperada para riego en la agricultura, el contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo) de las aguas residuales tratadas tiene la ventaja de actuar como fertilizante . [25] Esto puede hacer atractiva la reutilización de los excrementos contenidos en las aguas residuales . [10]

El agua de riego se puede utilizar de diferentes maneras en diferentes cultivos, como por ejemplo para cultivos alimentarios que se consumen crudos o para cultivos destinados al consumo humano que se consumen crudos o sin procesar. Para cultivos alimentarios procesados: cultivos que se destinan al consumo humano y no se consumen crudos sino después de su procesamiento (es decir, cocinados, procesados ​​industrialmente). [26] También se puede utilizar en cultivos que no se destinan al consumo humano (por ejemplo, pastos, forrajes, fibras, cultivos ornamentales, semillas, bosques y césped). [27]

Riesgos en la reutilización agrícola

En los países en desarrollo , la agricultura utiliza cada vez más aguas residuales municipales no tratadas para el riego, a menudo de forma insegura. Las ciudades ofrecen mercados lucrativos para los productos frescos, por lo que resultan atractivas para los agricultores. Sin embargo, como la agricultura tiene que competir con la industria y los usuarios municipales por unos recursos hídricos cada vez más escasos , a menudo los agricultores no tienen otra alternativa que utilizar agua contaminada con desechos urbanos directamente para regar sus cultivos.

El uso de aguas residuales sin tratar en la agricultura puede entrañar importantes riesgos para la salud. Las aguas residuales municipales pueden contener una mezcla de contaminantes químicos y biológicos. En los países de bajos ingresos, suele haber altos niveles de patógenos procedentes de los excrementos. En los países emergentes , donde el desarrollo industrial supera a la reglamentación medioambiental, los productos químicos orgánicos e inorgánicos suponen cada vez más riesgos. La Organización Mundial de la Salud elaboró ​​en 2006 unas directrices para el uso seguro de las aguas residuales [10] , en las que abogaba por un enfoque de "múltiples barreras" para el uso de las aguas residuales, por ejemplo animando a los agricultores a adoptar diversas conductas de reducción de riesgos, como dejar de regar unos días antes de la cosecha para permitir que los patógenos mueran con la luz del sol; aplicar el agua con cuidado para que no contamine las hojas que probablemente se coman crudas; limpiar las verduras con desinfectante; o dejar que los lodos fecales utilizados en la agricultura se sequen antes de utilizarlos como abono humano. [25]

Entre los inconvenientes o riesgos que se mencionan con frecuencia se encuentran el contenido de sustancias potencialmente nocivas como bacterias, metales pesados ​​o contaminantes orgánicos (incluidos productos farmacéuticos, productos de cuidado personal y pesticidas). El riego con aguas residuales puede tener efectos tanto positivos como negativos sobre el suelo y las plantas, dependiendo de la composición de las aguas residuales y de las características del suelo o de las plantas. [28]

Reutilización ambiental

El uso de agua recuperada para crear, mejorar, mantener o aumentar masas de agua, incluidos humedales , hábitats acuáticos o corrientes de agua, se denomina "reutilización ambiental". [16] Por ejemplo, los humedales construidos alimentados por aguas residuales proporcionan tratamiento de aguas residuales y hábitats para la flora y la fauna. [ cita requerida ]

Reutilización industrial

Las aguas residuales tratadas pueden reutilizarse en la industria (por ejemplo, en torres de refrigeración ).

Reutilización potable planificada

La reutilización potable planificada se reconoce públicamente como un proyecto intencional para reciclar el agua para convertirla en agua potable. Hay dos formas de suministrar agua potable para su reutilización: la "reutilización potable indirecta" (IPR) y la "reutilización potable directa". Ambas formas de reutilización se describen a continuación y, por lo general, implican un proceso público más formal y un programa de consulta pública que en el caso de la reutilización de facto o no reconocida. [16] [29]

Algunas agencias de agua reutilizan los efluentes altamente tratados de las plantas de recuperación de recursos o de aguas residuales municipales como una fuente confiable y resistente a la sequía de agua potable. Mediante el uso de procesos avanzados de purificación, producen agua que cumple con todas las normas aplicables en materia de agua potable. La confiabilidad del sistema y el monitoreo y las pruebas frecuentes son imperativos para que cumplan con los estrictos controles. [3]

Las necesidades de agua de una comunidad, las fuentes de agua, las normas de salud pública, los costos y los tipos de infraestructura hídrica existentes (como sistemas de distribución, reservorios artificiales o cuencas naturales de agua subterránea) determinan si el agua recuperada puede ser parte del suministro de agua potable y, de ser así, cómo. Algunas comunidades reutilizan el agua para reponer las cuencas de agua subterránea. Otras la colocan en reservorios de agua superficial. En estos casos, el agua recuperada se mezcla con otros suministros de agua y/o se almacena durante un tiempo determinado antes de extraerla y tratarla nuevamente en un sistema de tratamiento o distribución de agua. En algunas comunidades, el agua reutilizada se coloca directamente en tuberías que van a una planta de tratamiento de agua o un sistema de distribución. [ cita requerida ]

Las tecnologías modernas como la ósmosis inversa y la desinfección ultravioleta se utilizan comúnmente cuando el agua recuperada se mezcla con el suministro de agua potable. [3]

Muchas personas asocian un sentimiento de disgusto con el agua recuperada y el 13% de un grupo encuestado dijo que ni siquiera la bebería. [30] No obstante, el principal riesgo para la salud del uso potable de agua recuperada es la posibilidad de que persistan en esta agua productos farmacéuticos y otros productos químicos domésticos o sus derivados ( contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes ). [31] Esto sería menos preocupante si los excrementos humanos se mantuvieran fuera de las aguas residuales mediante el uso de inodoros secos o, alternativamente, sistemas que traten las aguas negras por separado de las aguas grises .

Reutilización potable indirecta

La reutilización potable indirecta (IPR) significa que el agua se entrega al consumidor de manera indirecta. Después de purificarse, el agua reutilizada se mezcla con otros suministros o permanece un tiempo en algún tipo de depósito, artificial o natural, antes de ser entregada a una tubería que conduce a una planta de tratamiento de agua o un sistema de distribución. Ese depósito puede ser una cuenca de agua subterránea o un depósito de agua superficial.

Algunos municipios están utilizando y otros están investigando la posibilidad de utilizar el agua regenerada. Por ejemplo, el agua regenerada puede bombearse hacia acuíferos subterráneos (recarga del subsuelo) o filtrarse hacia ellos (recarga de la superficie), extraerse, tratarse nuevamente y, finalmente, utilizarse como agua potable. Esta técnica también puede denominarse recarga de aguas subterráneas . Esto incluye procesos lentos de múltiples pasos de purificación adicionales a través de las capas de tierra/arena (absorción) y la microflora del suelo (biodegradación).

En muchos países se recurre a la IPR o incluso al uso potable no planificado de aguas residuales recuperadas, donde estas últimas se vierten en aguas subterráneas para contener la intrusión salina en los acuíferos costeros. La IPR generalmente ha incluido algún tipo de protección ambiental, pero las condiciones en ciertas áreas han creado una necesidad urgente de alternativas más directas. [32]

La reutilización inducida por agua se produce mediante el aumento de los suministros de agua potable con aguas residuales municipales tratadas a un nivel adecuado para la reutilización inducida por agua, seguida de un amortiguador ambiental (por ejemplo, ríos, represas, acuíferos, etc.) que precede al tratamiento del agua potable. En este caso, las aguas residuales municipales pasan por una serie de pasos de tratamiento que abarcan procesos de separación y filtración por membrana (por ejemplo, MF, UF y RO), seguidos de un proceso avanzado de oxidación química (por ejemplo, UV, UV+H 2 O 2 , ozono). [16] En aplicaciones de reutilización potable "indirecta", las aguas residuales recuperadas se utilizan directamente o se mezclan con otras fuentes. [ cita requerida ]

Reutilización potable directa

La reutilización potable directa (DPR, por sus siglas en inglés) significa que el agua reutilizada se introduce directamente en tuberías que van a una planta de tratamiento de agua o un sistema de distribución. La reutilización potable directa puede ocurrir con o sin "almacenamiento diseñado", como tanques subterráneos o sobre el suelo. [16] En otras palabras, la DPR es la introducción de agua recuperada derivada de aguas residuales domésticas después de un tratamiento y monitoreo exhaustivos para garantizar que se cumplan los estrictos requisitos de calidad del agua en todo momento, directamente en un sistema de suministro de agua municipal.

Reutilización en estaciones espaciales

La recuperación de aguas residuales puede ser especialmente importante en relación con los vuelos espaciales tripulados . En 1998, la NASA anunció que había construido un biorreactor de recuperación de desechos humanos diseñado para su uso en la Estación Espacial Internacional y en una misión tripulada a Marte . La orina y las heces humanas se introducen en un extremo del reactor y el oxígeno puro, el agua pura y el abono ( abono humano ) se emiten por el otro extremo. El suelo podría utilizarse para cultivar verduras y el biorreactor también produce electricidad . [33] [34]

A bordo de la Estación Espacial Internacional, los astronautas han podido beber orina reciclada gracias a la introducción del sistema ECLSS . El sistema cuesta 250 millones de dólares y está en funcionamiento desde mayo de 2009. El sistema recicla las aguas residuales y la orina para convertirlas en agua potable que se utiliza para beber, preparar alimentos y generar oxígeno. Esto reduce la necesidad de reabastecer con frecuencia la estación espacial. [35]

Reutilización de facto de aguas residuales (reutilización potable no planificada)

La reutilización potable de facto, no reconocida o no planificada se refiere a situaciones en las que se practica la reutilización de aguas residuales tratadas pero no está reconocida oficialmente. [36] Por ejemplo, una planta de tratamiento de aguas residuales de una ciudad puede estar descargando efluentes a un río que se utiliza como suministro de agua potable para otra ciudad aguas abajo. [ cita requerida ]

El uso indirecto no planificado de agua potable [37] existe desde hace mucho tiempo. Las grandes ciudades del río Támesis , aguas arriba de Londres ( Oxford , Reading , Swindon , Bracknell ), vierten sus aguas residuales tratadas ("agua no potable") en el Támesis, que abastece de agua a Londres aguas abajo. En los Estados Unidos, el río Misisipi sirve tanto como destino de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales como fuente de agua potable. [ cita requerida ]

Consideraciones de diseño

Distribución

Una tubería de color lavanda que transporta agua no potable en un sistema de tuberías doble en Mountain View, California, EE. UU.

El agua recuperada no potable a menudo se distribuye mediante una red de tuberías doble que mantiene las tuberías de agua recuperada completamente separadas de las tuberías de agua potable.

Procesos de tratamiento

Existen varias tecnologías que se utilizan para tratar las aguas residuales para su reutilización. Una combinación de estas tecnologías puede cumplir con estrictos estándares de tratamiento y garantizar que el agua procesada sea higiénicamente segura, es decir, libre de patógenos . Algunas tecnologías comunes incluyen ozonización , ultrafiltración , tratamiento aeróbico ( biorreactor de membrana ), ósmosis directa , ósmosis inversa , oxidación avanzada [3] o carbón activado . [4] Los proveedores de agua recuperada utilizan procesos de tratamiento de múltiples barreras y monitoreo constante para garantizar que el agua recuperada sea segura y tratada adecuadamente para el uso final previsto.

Algunas actividades que requieren un uso intensivo de agua no requieren agua de alta calidad. En este caso, las aguas residuales se pueden reutilizar con poco o ningún tratamiento. Un ejemplo de este escenario es el entorno doméstico, donde los inodoros se pueden descargar utilizando aguas grises de baños y duchas con poco o ningún tratamiento.

En el caso de las aguas residuales municipales , estas deben pasar por numerosos pasos del proceso de tratamiento de aguas residuales antes de poder ser utilizadas. Los pasos pueden incluir el filtrado, la decantación primaria, el tratamiento biológico, el tratamiento terciario (por ejemplo, la ósmosis inversa) y la desinfección.

Las aguas residuales generalmente reciben un tratamiento de nivel secundario cuando se utilizan para riego.

Una estación de bombeo distribuye agua recuperada a usuarios de toda la ciudad, como campos de golf, usos agrícolas, torres de refrigeración o vertederos.

Opciones alternativas

En lugar de tratar las aguas residuales municipales para reutilizarlas, existen otras opciones que pueden lograr efectos similares de ahorro de agua dulce :

Costos

El costo del agua recuperada supera al del agua potable en muchas regiones del mundo, donde el agua dulce es abundante. Sin embargo, el agua recuperada suele venderse a los ciudadanos a un precio más bajo para fomentar su uso. A medida que los suministros de agua dulce se vuelven limitados por los costos de distribución, el aumento de las demandas de la población o el cambio climático , las relaciones de costos también evolucionarán. La evaluación del agua recuperada debe considerar todo el sistema de suministro de agua, ya que puede aportar una importante flexibilidad al sistema general [38].

Los sistemas de agua recuperada generalmente requieren una red de tuberías doble , a menudo con tanques de almacenamiento adicionales , lo que aumenta los costos del sistema.

Barreras para la implementación

Las barreras para la recuperación del agua pueden incluir:

  • La implementación y operación a gran escala de esquemas de reutilización de agua aún enfrentan desafíos regulatorios, económicos, sociales e institucionales. [39]
  • Baja viabilidad económica de los esquemas de reutilización de agua. [39] Esto puede deberse en parte a los costos de monitoreo de la calidad del agua e identificación de contaminantes. [40] Las dificultades en la identificación de contaminantes pueden incluir la separación de contaminantes inorgánicos y orgánicos , microorganismos , coloides y otros. [41] La recuperación total de los costos de los esquemas de reutilización de agua es difícil. Hay una falta de sistemas financieros de precios del agua comparables a las plantas de tratamiento convencionales ya subsidiadas. [42]
  • Las barreras psicológicas, a las que a veces se hace referencia como el "factor asco", también pueden ser un impedimento para la implementación, en particular para los planes de reutilización potable directa. Estos factores psicológicos están estrechamente asociados con el asco, específicamente la evitación de patógenos . [43]

Aspectos de salud

El agua regenerada se considera segura cuando se utiliza de forma adecuada. El agua regenerada que se planea utilizar para recargar acuíferos o aumentar el agua superficial recibe un tratamiento adecuado y confiable antes de mezclarse con agua natural y someterse a procesos naturales de restauración. Parte de esta agua eventualmente pasa a formar parte de los suministros de agua potable.

Un estudio publicado en 2009 comparó las diferencias en la calidad del agua entre el agua recuperada/reciclada, el agua superficial y el agua subterránea. [44] Los resultados indicaron que el agua recuperada, el agua superficial y el agua subterránea son más similares que diferentes con respecto a los componentes. Los investigadores analizaron 244 componentes representativos que se encuentran típicamente en el agua. Cuando se detectaron, la mayoría de los componentes estaban en el rango de partes por billón y partes por billón. Se encontró DEET (un repelente de insectos) y cafeína en todos los tipos de agua y en prácticamente todas las muestras. Se encontró triclosán (en jabón antibacteriano y pasta de dientes) en todos los tipos de agua, pero se detectó en niveles más altos (partes por billón) en el agua recuperada que en el agua superficial o subterránea. Se detectaron muy pocas hormonas/esteroides en las muestras, y cuando se detectaron, estaban en niveles muy bajos. Se encontraron ácidos haloacéticos (un subproducto de la desinfección) en todos los tipos de muestras, incluso en el agua subterránea. La mayor diferencia entre el agua recuperada y el resto de las aguas parece ser que el agua recuperada ha sido desinfectada y, por lo tanto, tiene subproductos de desinfección (debido al uso de cloro).

Un estudio de 2005 concluyó que no se habían producido casos de enfermedades causadas por patógenos microbianos o productos químicos, y que los riesgos de utilizar agua recuperada para riego no son significativamente diferentes de los de utilizar agua potable para riego. [45]

Un estudio de 2012 realizado por el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos concluyó que el riesgo de exposición a ciertos contaminantes microbianos y químicos al beber agua recuperada no parece ser mayor que el riesgo experimentado en algunos sistemas actuales de tratamiento de agua potable, y puede ser órdenes de magnitud menor. [46] Este informe recomienda ajustes al marco regulatorio federal que podrían mejorar la protección de la salud pública tanto para la reutilización planificada como para la no planificada (o de facto ) y aumentar la confianza pública en la reutilización del agua.

Aspectos medioambientales

Usos del agua reciclada en California , 2011

El uso de agua recuperada para usos no potables permite ahorrar agua potable para beber, ya que se utilizará menos agua potable para usos no potables. [47]

A veces contiene niveles más altos de nutrientes como nitrógeno , fósforo y oxígeno , que pueden ayudar a fertilizar plantas de jardín y agrícolas cuando se utilizan para riego. [ cita requerida ]

El agua dulce representa menos del 3% de los recursos hídricos del mundo, y sólo el 1% de esa cantidad está fácilmente disponible. Aunque el agua dulce es escasa, sólo el 3% de ella se extrae para el consumo humano. El agua restante se utiliza principalmente para la agricultura, que utiliza aproximadamente dos tercios de toda el agua dulce. [48] [49] [50]

El agua recuperada puede ofrecer una alternativa viable y eficaz al agua dulce en lugares donde el suministro de agua dulce es escaso. El agua recuperada se utiliza para mantener o aumentar los niveles de los lagos, restaurar los humedales y restablecer los caudales de los ríos durante el clima cálido y las sequías, protegiendo así la biodiversidad. Además, el agua recuperada se utiliza para la limpieza de calles, el riego de espacios verdes urbanos y los procesos industriales. El agua recuperada tiene la ventaja de ser una fuente constante de suministro de agua que no se ve afectada por las sequías estacionales ni los cambios climáticos. [49] [50] [51]

El uso de la recuperación de agua reduce la contaminación que se envía a entornos sensibles. También puede mejorar los humedales , lo que beneficia a la vida silvestre que depende de ese ecosistema . También ayuda a reducir la probabilidad de sequía, ya que el reciclaje del agua reduce el uso de suministro de agua dulce de fuentes subterráneas. Por ejemplo, la Planta de Control de la Contaminación del Agua de San José/Santa Clara instituyó un programa de reciclaje de agua para proteger las marismas naturales de agua salada del área de la Bahía de San Francisco . [47]

Los principales riesgos potenciales que se asocian a la reutilización de aguas residuales recuperadas para fines de riego cuando el tratamiento no es adecuado son los siguientes: [52] [53]

  1. Contaminación de la cadena alimentaria con microcontaminantes, patógenos (es decir, bacterias , virus , protozoos , helmintos ) o determinantes de resistencia a los antibióticos ;
  2. Salinización del suelo y acumulación de diversos componentes desconocidos que podrían afectar negativamente a la producción agrícola;
  3. Distribución de las comunidades microbianas autóctonas del suelo ;
  4. Alteración de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del suelo y contribución a la acumulación de contaminantes químicos/biológicos (por ejemplo, metales pesados , productos químicos (es decir , boro , nitrógeno , fósforo , cloruro , sodio , pesticidas / herbicidas ), productos químicos naturales (es decir, hormonas ), contaminantes de preocupación emergente (CEC) (es decir, productos farmacéuticos y sus metabolitos , productos de cuidado personal , productos químicos domésticos y aditivos alimentarios y sus productos de transformación), etc.) en él y su posterior absorción por plantas y cultivos;
  5. Crecimiento excesivo de algas y vegetación en los canales que transportan aguas residuales (es decir, eutrofización );
  6. Degradación de la calidad de las aguas subterráneas por los diversos contaminantes del agua recuperada, que migran y se acumulan en el suelo y los acuíferos.

Directrices y reglamentos

Organizaciones internacionales

  • Organización Mundial de la Salud (OMS): “Directrices para el uso seguro de aguas residuales, excretas y aguas grises” (2006). [10]
  • Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA): "Directrices para la reutilización de aguas residuales municipales en la región mediterránea" (2005).
  • Programa de las Naciones Unidas para el Decenio del Agua sobre el Desarrollo de la Capacidad (UNW-DPC): Actas del proyecto de ONU-Agua “Uso seguro de las aguas residuales en la agricultura” (2013).

unión Europea

Desde el 26 de junio de 2023 [54] existe un reglamento de la UE sobre los requisitos mínimos para la reutilización del agua con fines de riego. [55] Los requisitos de calidad del agua se dividen en cuatro categorías en función de lo que se riegue y de cómo se realice el riego. Los parámetros de calidad del agua incluidos son E. coli , DBO5, sólidos suspendidos totales (SST), turbidez, legionella y nematodos intestinales (huevos de helmintos).

En la Directiva marco sobre el agua se menciona la reutilización del agua como una de las posibles medidas para alcanzar los objetivos de calidad de la Directiva. Sin embargo, se trata de una recomendación relativamente vaga, más que de una exigencia: la parte B del anexo VI se refiere a la reutilización como una de las «medidas complementarias que los Estados miembros, en cada demarcación hidrográfica, podrán optar por adoptar como parte del programa de medidas exigido en virtud del artículo 11, apartado 4». [56]

Además de eso, el artículo 12 de la Directiva de tratamiento de aguas residuales urbanas relativo a la reutilización de aguas residuales tratadas establece que "las aguas residuales tratadas se reutilizarán siempre que sea apropiado", lo que algunos consideran que no es lo suficientemente específico para promover la reutilización del agua, ya que puede dejar demasiado espacio para la interpretación en cuanto a lo que puede considerarse como una situación "apropiada" para reutilizar las aguas residuales tratadas.

A pesar de la falta de criterios comunes de reutilización del agua a nivel de la UE, varios estados miembros han emitido sus propios marcos legislativos, reglamentos o directrices para diferentes aplicaciones de reutilización del agua (por ejemplo, Chipre, Francia, Grecia, Italia y España).

Sin embargo, una evaluación realizada por la Comisión Europea sobre las normas de reutilización de agua de varios estados miembros concluyó que difieren en su enfoque. Existen diferencias importantes entre las normas en cuanto a usos permitidos, parámetros que deben controlarse y valores límite permitidos. Esta falta de armonización entre las normas de reutilización de agua podría crear barreras comerciales para los productos agrícolas regados con agua regenerada. Una vez en el mercado común, el nivel de seguridad en los estados miembros productores puede no ser considerado suficiente por los países importadores. [57] Las normas más representativas sobre reutilización de aguas residuales de los estados miembros europeos son las siguientes: [56]

  • Chipre: Ley 106 (I) 2002 Control de la contaminación del agua y del suelo y reglamentos asociados (KDP 772/2003, KDP 269/2005) (Instituciones emisoras: Ministerio de Agricultura, Recursos Naturales y Medio Ambiente, Departamento de Desarrollo del Agua).
  • Francia: Jorf num.0153, 4 de julio de 2014. Orden de 2014, relativa al uso de agua procedente de aguas residuales urbanas tratadas para el riego de cultivos y zonas verdes (Instituciones emisoras: Ministerio de Salud Pública, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Pesca, Ministerio de Ecología, Energía y Sostenibilidad).
  • Grecia: CMD No 145116. Medidas, límites y procedimientos para la reutilización de aguas residuales tratadas (Instituciones emisoras: Ministerio de Medio Ambiente, Energía y Cambio Climático).
  • Italia: DM 185/2003. Medidas técnicas para la reutilización de aguas residuales (Instituciones emisoras: Ministerio de Medio Ambiente, Ministerio de Agricultura, Ministerio de Salud Pública).
  • Portugal: NP 4434 2005. Reutilización de aguas urbanas regeneradas para riego (Institución emisora: Instituto Portugués de Calidad).
  • España: RD 1620/2007. Marco jurídico de la reutilización de aguas residuales depuradas (Institutos emisores: Ministerio de Medio Ambiente, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Pesca, Ministerio de Sanidad).

De aquí a 2023, una nueva ley agrícola de la UE podría multiplicar por seis la reutilización del agua, de 1.700 millones de m3 a 6.600 millones de m3 , y reducir el estrés hídrico en un 5 %. [48] [58] [ necesita actualización ]

Estados Unidos

En los Estados Unidos, la Ley de Agua Limpia de 1972 ordenó la eliminación del vertido de residuos no tratados de fuentes municipales e industriales para que el agua fuera segura para la pesca y la recreación. El gobierno federal de los Estados Unidos proporcionó miles de millones de dólares en subvenciones para la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el país. Las plantas de tratamiento modernas, que normalmente utilizan oxidación y/o cloración además del tratamiento primario y secundario, debían cumplir ciertas normas. [59] [ aclaración necesaria ]

Los distritos de saneamiento del condado de Los Ángeles comenzaron a proporcionar aguas residuales tratadas para el riego de jardines en parques y campos de golf en 1929. La primera instalación de agua recuperada en California se construyó en el Golden Gate Park de San Francisco en 1932. El Distrito de Reposición de Agua del Sur de California fue la primera agencia de aguas subterráneas en obtener permiso para usar agua reciclada para la recarga de aguas subterráneas en 1962.

El Proyecto de Demostración de Reutilización Directa de Agua Potable de Denver [60] examinó los aspectos técnicos, científicos y de aceptación pública de la DPR desde 1979 hasta 1993. Se realizó un estudio de los efectos crónicos de por vida sobre la salud de los animales enteros en el producto de la planta de tratamiento avanzado de 1 MGD, junto con una evaluación integral de la calidad química y microbiológica del agua. El estudio de $30 millones determinó que el agua producida cumplía con todos los estándares de salud y se comparaba favorablemente con el agua potable de alta calidad de Denver. Además, el costo proyectado era menor que las estimaciones para obtener nuevos suministros de agua distantes.

El agua recuperada no está regulada por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), pero la EPA ha desarrollado pautas de reutilización de agua que se actualizaron por última vez en 2012. [61] [62] Las Pautas de la EPA para la reutilización del agua representan el estándar internacional para las mejores prácticas en la reutilización del agua. El documento fue desarrollado bajo un Acuerdo de Investigación y Desarrollo Cooperativo entre la EPA, la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID) y la consultora global CDM Smith . Las Pautas proporcionan un marco para que los estados desarrollen regulaciones que incorporen las mejores prácticas y aborden los requisitos locales.

La reutilización de agua recuperada es una respuesta cada vez más común a la escasez de agua en muchas partes de los Estados Unidos. El agua recuperada se está reutilizando directamente para diversos usos no potables en los Estados Unidos, incluido el riego de paisajes urbanos de parques, patios de escuelas, medianas de carreteras y campos de golf; protección contra incendios; usos comerciales como lavado de vehículos; reutilización industrial como agua de refrigeración, agua de calderas y agua de proceso; usos ambientales y recreativos como la creación o restauración de humedales; así como riego agrícola. [63] En algunos casos, como en Irvine Ranch Water District en el condado de Orange , también se utiliza para la descarga de inodoros. [64]

Se estimó que en 2002 se reutilizaban directamente un total de 1.700 millones de galones estadounidenses (6.400.000 m3) por día, o casi el 3% del suministro público de agua. California reutilizó 0,6 y Florida 0,5 mil millones de galones estadounidenses (1.900.000 m3 ) por día respectivamente. Veinticinco estados tenían regulaciones con respecto al uso de agua recuperada en 2002. [63] La reutilización directa planificada de agua recuperada se inició en 1932 con la construcción de una instalación de agua recuperada en el Golden Gate Park de San Francisco. El agua recuperada se distribuye típicamente con una red de tuberías duales codificadas por colores que mantiene las tuberías de agua recuperada completamente separadas de las tuberías de agua potable. [65]

Asociaciones comerciales

  • ElLa Asociación WateReuse es una asociación comercial de los Estados Unidos que promueve la reutilización del agua. Según su sitio web, "La Asociación WateReuse es la única asociación comercial del país dedicada exclusivamente a promover leyes, políticas, financiación y aceptación pública del agua reciclada. WateReuse representa una coalición de empresas de servicios públicos que reciclan agua, empresas que apoyan el desarrollo de proyectos de agua reciclada y consumidores de agua reciclada". [66] La Fundación de Investigación WateReuse se fusionó con la Asociación WateReuse el 11 de julio de 2016. [67]

Otros países

  • Canadá: “Directrices canadienses para el agua regenerada de uso doméstico para su uso en la descarga de inodoros y urinarios” (2010).
  • China: Norma Nacional de Calidad de Agua Recuperada de China; Norma Nacional de China GB/T 18920-2002, GB/T 19923-2005, GB/T 18921-2002, GB 20922-2007 y GB/T 19772-2005.
  • Israel: Reglamento del Ministerio de Salud (2005).
  • Japón: Instituto Nacional de Gestión de Tierras e Infraestructura: Informe del Proyecto de Calidad Microbiana del Agua en Aguas Residuales Tratadas y Aguas Residuales Recuperadas (2008).
  • Jordania: Base técnica jordana n.º 893/2006 Plan de gestión de la reutilización del agua de Jordania (política).
  • México: Norma Mexicana NOM-001-ECOL-1996 que regula el reúso de aguas residuales en la Agricultura.
  • Sudáfrica: La última revisión de la Ley de Servicios de Agua de 1997 relativa a las aguas grises y los efluentes tratados (Departamento de Asuntos Hídricos y Forestales, 2001).
  • Túnez: Norma para el uso de aguas residuales tratadas en la agricultura (NT 106-109 de 1989) y lista de cultivos que pueden regarse con aguas residuales tratadas (Ministerio de Agricultura, 1994).
  • Australia: Directrices a nivel nacional: Gobierno de Australia (Consejo Ministerial de Gestión de Recursos Naturales, Consejo de Protección del Medio Ambiente y Patrimonio y Conferencia de Ministros de Salud de Australia (NRMMC-EPHC-AHMC)): Directrices para el reciclaje de agua: gestión de riesgos para la salud y el medio ambiente, Fase 1, 2006. [56]

Historia

La reutilización de aguas residuales (planificada o no planificada) es una práctica que se ha aplicado a lo largo de la historia de la humanidad y está estrechamente relacionada con el desarrollo del saneamiento. [68]

Ejemplos de países

Australia

Cuando hay sequías en Australia , aumenta el interés en las opciones de efluentes recuperados. Dos importantes ciudades capitales de Australia, Adelaida y Brisbane , ya se han comprometido a agregar efluentes recuperados a sus menguantes represas. La primera también ha construido una planta de desalinización para ayudar a combatir cualquier escasez de agua futura. Brisbane ha sido vista como líder en esta tendencia, y otras ciudades y pueblos revisarán el Proyecto de Agua Reciclada del Corredor Occidental una vez completado. [69] [70] Goulbourn, Canberra , Newcastle y Victoria Regional, Australia ya están considerando construir un proceso de efluentes recuperados. La reutilización potable indirecta (IPR) se ha considerado para las comunidades regionales en Goulburn , Nueva Gales del Sur, el Territorio de la Capital Australiana (ACT) y Toowoomba , Queensland.

Israel

En 2010, [actualizar]Israel era líder mundial en la proporción de agua que reciclaba. [71] Israel trataba el 80% de sus aguas residuales (400 mil millones de litros al año), y el 100% de las aguas residuales del área metropolitana de Tel Aviv se trataban y se reutilizaban como agua de riego para la agricultura y las obras públicas. En 2012, la planta de tratamiento de aguas residuales de la región de Dan fue citada como modelo mundial por las Naciones Unidas. La planta, conocida localmente como Shafdan, fue elogiada por su método único de utilizar las cualidades naturales de filtración de la arena para mejorar la calidad de las aguas residuales. [72] [73] En 2010, se reutilizaron alrededor de 400 millones de metros cúbicos/año de aguas residuales tratadas, principalmente en la agricultura. [74] Esto constituye alrededor del 40% del uso de agua en la agricultura.

Namibia

La reutilización de aguas residuales tratadas se practica en Namibia en muchas áreas urbanas como Swakopmund , Walvis Bay , Tsumeb , Otjiwarongo , Okahandja , Mariental , Oranjemund y Windhoek . En la mayoría de las localidades, el agua se reutiliza para riego. En Windhoek, el agua recuperada también se utiliza para usos potables. Windhoek ha estado utilizando agua recuperada durante cincuenta años. Aproximadamente el 30% del suministro actual de agua potable de los 400 000 residentes de la ciudad se compone de agua recuperada. [75] [76] [77] Un ejemplo representativo de reutilización potable directa es el caso de Windhoek (Namibia, Nueva Planta de Recuperación de Agua de Goreangab (NGWRP)), donde las aguas residuales tratadas se han mezclado con agua potable durante más de 45 años. Se basa en el concepto de múltiples barreras de tratamiento (es decir, preozonización, coagulación mejorada /flotación por aire disuelto/filtración rápida de arena y posterior ozono , carbón activado biológico/ carbón activado granular , ultrafiltración (UF), cloración) para reducir los riesgos asociados y mejorar la calidad del agua. [78] [79] Desde el año 1968, la capital de Namibia, Windhoek, ha utilizado aguas residuales recuperadas como una de sus fuentes de agua potable, [80] que actualmente representan alrededor del 14% de la producción de agua potable de la ciudad. [81] En 2001, la ciudad de Windhoek construyó la Nueva Planta de Recuperación de Goreangab (NGWRP) y comenzó a suministrar agua potable en 2002 (alrededor de 21.000 m 3 de agua por día). [81] [82]

Singapur

En Singapur, el agua recuperada se comercializa con la marca NEWater y se embotella directamente en una instalación de purificación de agua avanzada con fines educativos y festivos. Aunque la mayor parte del agua reutilizada se utiliza para la industria de alta tecnología en Singapur, una pequeña cantidad se devuelve a los embalses para el consumo humano. NEWater es el nombre comercial que se le da al agua ultrapura que se produce a partir de agua recuperada. Las aguas residuales , que en Singapur se denominan "aguas usadas", se tratan en plantas de tratamiento de aguas residuales avanzadas convencionales, que en Singapur se denominan plantas de recuperación. El efluente de las plantas de recuperación se vierte al mar o se somete a un tratamiento adicional de microfiltración, ósmosis inversa y ultravioleta.

La recuperación de agua se llevó a cabo principalmente debido a las tensiones geopolíticas derivadas de la dependencia de Singapur del agua importada de Malasia.

Sudáfrica

En Sudáfrica, el principal impulsor de la reutilización de aguas residuales son las condiciones de sequía. [83] Por ejemplo, en Beaufort West , Sudáfrica, se construyó a finales de 2010 una planta de recuperación directa de aguas residuales (WRP) para la producción de agua potable como resultado de la grave escasez de agua (producción de 2.300 m 3 por día). [84] [85] La configuración del proceso se basa en el concepto de múltiples barreras e incluye los siguientes procesos de tratamiento: filtración en arena, UF , RO de dos etapas y permeado desinfectado con luz ultravioleta (UV).

La ciudad de George se enfrentaba a una escasez de agua y había decidido aplicar una estrategia de IPR (2009/2010), en la que los efluentes finales de su planta de tratamiento de aguas residuales de Outeniqua se tratan hasta alcanzar una calidad muy alta mediante ultrafiltración y desinfección antes de devolverlos a la instalación de almacenamiento principal, la presa Garden Route, donde se combinan con los suministros actuales de agua cruda. Esta iniciativa aumenta el suministro existente en 10.000 m3 por día, aproximadamente un tercio de la demanda de agua potable. La configuración del proceso incluye los siguientes procesos de tratamiento: criba de tambor, ultrafiltración y desinfección con cloro. Se ha previsto la adición de carbón activado en polvo (CAP) en la planta de tratamiento de aguas residuales de George, si fuera necesario como barrera operativa adicional. [83]

Véase también

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Lectura adicional

  • Hoffman, Steve. Planet Water: invertir en el recurso más valioso del mundo . Nueva York: Wiley, 2009.
  • Pearce, Fred. Cuando los ríos se secan: el agua: la crisis que define el siglo XXI . Boston: Beacon Press, 2007.
  • Solomon, Steven. El agua: la lucha épica por la riqueza, el poder y la civilización . Nueva York: Harper, 2010.
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