Reutilización del agua: innovación hacia un futuro hídrico sostenible

La gestión eficiente del agua es uno de los desafíos más críticos del siglo XXI. Las crecientes demandas de recursos hídricos, junto con el impacto del cambio climático y la urbanización masiva, están obligando a los gobiernos y a las industrias a buscar soluciones sostenibles. En este contexto, la reutilización del agua ha emergido como una de las estrategias más prometedoras para optimizar el uso de este recurso finito.

La reutilización del agua es mucho más que una solución técnica, es una estrategia crucial para asegurar el futuro hídrico del planeta. Con tecnologías avanzadas como la ósmosis inversa, la ozonización y los reactores biológicos de membrana, hemos alcanzado la capacidad de convertir aguas residuales en recursos seguros y de alta calidad. Durante el Future Trends Forum The quest for clean waters, expertos como Glen Daigger, Profesor e Investigador en el Grupo de Biotecnología Medioambiental de la Universidad de Michigan, Jürg Keller, Profesor Emérito en el Centro Australiano de Biotecnología del Agua y el Medio Ambiente y Juan Lema , Profesor de Ingeniería Química en la Universidad de Santiago de Compostela, enfatizan que estas innovaciones abordan la escasez de agua a la vez que ofrecen beneficios económicos y medioambientales. La adopción global de estas tecnologías, junto con la integración en la economía circular, permitirá gestionar nuestros recursos hídricos de manera sostenible y resiliente, superando desafíos sociales y legales que todavía limitan su implementación.

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La reutilización del agua: una práctica antigua con nuevas tecnologías

Aunque pueda parecer una innovación reciente, la reutilización del agua tiene raíces profundas en la historia. Glen Daigger señala que esta práctica se ha utilizado durante siglos, con ejemplos como las explotaciones de aguas residuales (sewage farms) en Europa en el siglo XVI, donde el agua tratada de manera rudimentaria se usaba para riego agrícola. Sin embargo, en ese entonces, la reutilización se limitaba principalmente a usos no potables debido a la falta de tecnologías avanzadas para purificar el agua a niveles seguros para el consumo humano.

Un punto de inflexión en la reutilización del agua potable llegó en los años 70 con proyectos como Water Factory 21 en California, que por primera vez intentaron convertir aguas residuales en agua potable. Aunque estos primeros esfuerzos se enfrentaron a numerosos desafíos técnicos y de aceptación pública, establecieron las bases para el desarrollo de sistemas más sofisticados que hoy son una realidad en varias ciudades del mundo.

Actualmente, la reutilización del agua ha evolucionado gracias a una serie de avances tecnológicos que permiten tratar el agua de manera mucho más eficaz y segura. Sistemas como la filtración por ósmosis inversa, la ozonización y el carbón activo han sido clave en este progreso, permitiendo la eliminación de una amplia gama de contaminantes. Estos métodos no solo son aplicados en plantas de reutilización, sino también en plantas de tratamiento de agua potable en todo el mundo, lo que subraya la convergencia tecnológica en ambas áreas.

Un cambio importante en la percepción de la reutilización del agua se produjo durante la «sequía del milenio» en Australia. Anteriormente, la reutilización potable se veía como una solución de último recurso, algo a lo que solo se recurría cuando no había otras opciones viables. Sin embargo, esta crisis mostró que la reutilización es, en muchos casos, la fuente de agua más segura y disponible durante las emergencias. Desde entonces, la reutilización ha pasado a formar parte integral de las estrategias de gestión hídrica en muchas ciudades como un componente esencial para garantizar un suministro de agua resiliente.

A pesar de los avances, uno de los mayores desafíos sigue siendo el coste percibido de la reutilización del agua. Daigger enfatiza que, aunque los sistemas de tratamiento avanzados pueden parecer costosos, es importante considerar los beneficios económicos más amplios. Además de estar creando una nueva fuente de agua, se está resolviendo un problema de gestión de aguas residuales, lo que representa un ahorro significativo en términos de infraestructura y protección ambiental. Este enfoque más holístico ha permitido que la reutilización del agua gane terreno como una solución económicamente viable y sostenible.

El uso de tecnologías avanzadas en la reutilización del agua ha permitido superar barreras que antes parecían insuperables. Hoy en día, los sistemas de reutilización bien gestionados pueden producir agua de mayor calidad que el agua potable convencional, ofreciendo una solución más controlada y segura. Uno de los elementos clave para el éxito de estos sistemas es el control de calidad riguroso a lo largo de todo el proceso, desde la fuente hasta la entrega al consumidor.

«El agua producida en una planta de reutilización con las últimas tecnologías y bien gestionada es de mejor calidad que el agua potable de fuentes naturales.» – Glen Daigger

Avances tecnológicos y el rol de la economía circular

Uno de los avances más importantes en la reutilización del agua es la integración de tecnologías que permiten no solo la recuperación del agua, sino también de nutrientes y energía. Jürg Keller resalta cómo los sistemas urbanos pueden aprovechar los nutrientes presentes en las aguas residuales, como el nitrógeno y el fósforo, que son componentes valiosos para la agricultura. En países como los Países Bajos, se implementan sistemas que separan las corrientes de aguas negras y grises, permitiendo capturar metano y nutrientes para su reutilización.

En Australia, el proyecto Aquarevo es un ejemplo de cómo la tecnología integrada puede reducir el consumo de agua potable hasta en un 70%. Este proyecto, que cuenta con más de 400 viviendas equipadas con tanques de agua de lluvia, sistemas de desinfección ultravioleta y bombas de calor, demuestra cómo la reutilización del agua puede ser una solución eficaz en entornos urbanos. Además, la colaboración entre empresas de servicios públicos y desarrolladores ha sido clave para el éxito de este proyecto, lo que subraya la importancia de la integración y la colaboración en la implementación de soluciones innovadoras.

«La innovación dirigida por un propósito específico y la colaboración integral son esenciales para crear soluciones sostenibles en la gestión del agua.» – Jürg Keller

Desafíos legales y sociales en la reutilización del agua

Aunque las tecnologías para la reutilización del agua han alcanzado altos niveles de madurez técnica, Juan Lema subraya que el principal obstáculo para su adopción generalizada en Europa no es tecnológico, sino legal y social. En muchos países europeos, el uso de nutrientes recuperados, como el fósforo y el nitrógeno, está prohibido o regulado de manera estricta, lo que limita su implementación. Además, la aceptación social de la reutilización potable del agua sigue siendo un desafío, a pesar de que las tecnologías actuales pueden producir agua de mayor calidad que el agua potable convencional.

Lema también destaca que, mientras en países como Singapur o Israel la reutilización del agua es una parte integral de la estrategia hídrica, en Europa se necesita avanzar en la «readiness» social y legal para que estas tecnologías puedan ser implementadas de manera más amplia.

Fuente: Ponencia de Juan Lema en el FTF

Tecnologías emergentes para la purificación del agua

La purificación del agua es un componente esencial para garantizar un suministro seguro y de alta calidad, especialmente en un contexto de creciente escasez y contaminación de los recursos hídricos. Las tecnologías emergentes en este campo están revolucionando la forma en que tratamos y reutilizamos el agua, ofreciendo soluciones más eficaces y sostenibles. Las más prometedoras, según Juan Lema, son:

• Reactores biológicos de membrana (MBR): una de las tecnologías más destacadas es el uso de reactores biológicos de membrana (MBR). Estos sistemas combinan procesos biológicos con la filtración por membrana para eliminar sólidos y contaminantes orgánicos de las aguas residuales. Según Juan Lema, profesor de Ingeniería Química en la Universidad de Santiago de Compostela, los MBR permiten una eliminación más eficiente de contaminantes en comparación con los métodos tradicionales, facilitando la reutilización del agua tratada para diversos fines no potables, como el riego agrícola y usos industriales.
• Procesos de oxidación avanzada (AOP): otra tecnología crucial son los procesos de oxidación avanzada (AOP), que utilizan oxidantes potentes como el ozono y el peróxido de hidrógeno para descomponer compuestos orgánicos complejos y contaminantes emergentes. Lema señala que estos procesos son altamente efectivos en la eliminación de contaminantes difíciles de tratar, contribuyendo significativamente a la mejora de la calidad del agua.
• Filtración por carbón activo: la filtración por carbón activo es también una tecnología emergente importante, utilizada para eliminar contaminantes orgánicos y productos químicos mediante adsorción. Este método es particularmente útil para tratar aguas residuales industriales, asegurando que el agua tratada cumpla con los estándares de calidad necesarios para su reutilización.
• reactores de membrana anaeróbicos + DAMO: los reactores de membrana anaeróbicos, en combinación con la oxidación anaeróbica de metano disuelto (DAMO), son una tecnología avanzada que permite el tratamiento de aguas residuales con alta eficiencia energética. Estos sistemas, además de eliminar contaminantes, producen biogás como subproducto, que puede ser utilizado como fuente de energía renovable.
• Reactores Anammox: los reactores Anammox (oxidación anaeróbica de amonio, del inglés ANaerobic AMMonium OXidation) representan una innovación significativa en el tratamiento de aguas residuales, permitiendo la eliminación de nitrógeno de manera más eficiente y con menor consumo de energía. Este proceso biológico convierte el amonio y el nitrito directamente en gas nitrógeno, reduciendo la necesidad de tratamientos químicos y los costos operativos.
• Reactores de lodos granulares aeróbicos: los reactores de lodos granulares aeróbicos utilizan microorganismos granulares que permiten una alta eficiencia en el tratamiento de aguas residuales. Estos sistemas mejoran la sedimentación y la eliminación de contaminantes, ocupando menos espacio y requiriendo menos energía que los sistemas convencionales de lodos activos.
• Ozonización: emplea ozono como oxidante para descomponer compuestos orgánicos complejos y contaminantes emergentes. Es altamente efectivo en la eliminación de patógenos y mejora la calidad del agua tratada.
• Ultrafiltración: una tecnología de membrana que elimina partículas, bacterias y virus del agua, proporcionando un tratamiento avanzado que asegura la calidad del agua para diversos usos.
• Ósmosis inversa: utiliza una membrana semipermeable para eliminar iones, moléculas y partículas más grandes del agua. Es especialmente eficaz en la desalación y en la eliminación de una amplia gama de contaminantes.
• Desinfección UV: utiliza luz ultravioleta para inactivar microorganismos patógenos en el agua. Es una tecnología eficiente y segura para asegurar la potabilidad del agua tratada.

Ejemplos de éxito en la reutilización del agua

Algunos de los ejemplos más notables de éxito en la reutilización del agua provienen de Israel, donde se ha desarrollado una infraestructura avanzada que integra múltiples fuentes de agua, incluidas desalación, aguas subterráneas y agua regenerada. La planta de tratamiento de aguas residuales de Shafdan, por ejemplo, produce biogás para cubrir el 90% de sus necesidades energéticas y reutiliza el 90% de sus aguas tratadas para riego agrícola. Este enfoque ha permitido que Israel, a pesar de su clima árido, mantenga un superávit hídrico y exporte productos agrícolas a nivel mundial.

Otro caso de éxito es el de Barcelona, donde el 60% del agua utilizada es regenerada. Este proyecto se ha convertido en un referente en Europa en términos de reutilización del agua para consumo humano y agrícola, demostrando que las tecnologías disponibles pueden aplicarse a gran escala si se cuenta con la infraestructura y las políticas adecuadas.

El profesor Lema presenta el caso de Santiago de Compostela, donde se han implementado sistemas avanzados de tratamiento de aguas residuales que permiten la reutilización del agua para riego agrícola, reduciendo significativamente la demanda de agua potable en la región. Asimismo, la planta de tratamiento de aguas en Tarragona, en colaboración con el sector químico y petroquímico, utiliza MBR y ultrafiltración para tratar y reutilizar aguas residuales industriales, disminuyendo la necesidad de agua fresca y reduciendo la descarga de efluentes al medio ambiente

El futuro de la reutilización del agua en un mundo cambiante

Los expertos coinciden en que el futuro de la gestión del agua pasa por la adopción de tecnologías de reutilización y un cambio de paradigma hacia una economía circular. Sin embargo, la implementación de estas soluciones requiere tanto de avances tecnológicos como de un cambio en la percepción social y en el marco regulatorio.

La innovación tecnológica será un pilar fundamental en el futuro de la reutilización del agua. Las tecnologías de tratamiento seguirán mejorando en términos de eficiencia energética y efectividad en la eliminación de contaminantes. Juan Lema subraya que ya existen tecnologías avanzadas, como los biorreactores de membrana y la filtración por membranas, que pueden producir agua de alta calidad con un menor consumo energético. A medida que estas tecnologías se vuelvan más accesibles y económicas, su adopción será cada vez más factible para una mayor cantidad de ciudades y sectores industriales.

En cuanto a la aceptación social, Glen Daigger menciona que el desafío no es técnico, sino emocional. «La aceptación no se trata de conocimiento, sino de emociones. La clave es construir legitimidad y credibilidad a largo plazo, comenzando con las comunidades locales». El público, a menudo influenciado por percepciones negativas o conceptos erróneos, puede resistirse a la idea de beber agua reciclada, a pesar de que esta puede ser de mayor calidad que el agua potable convencional.

«La colaboración entre todos los sectores es esencial para alcanzar la sostenibilidad hídrica y promover la reutilización del agua.» – Juan Lema

Más artículos de la serie sobre el foro The quest for clean waters:

• Estrategias para resolver la crisis hídrica global, por David Sedlak.
• El nexo agua-energía: soluciones sostenibles para el futuro.
• Soluciones sostenibles: El rol de los océanos según Carlos Duarte.
• Gobernanza del agua: clave para la sostenibilidad.
• Gestión del agua y cambio climático.