Reúso del agua

Reúso del agua
22 agosto, 2020 Blog
Ing. Carlos Pernia, Jefe técnico de ACQUETECH Perú

Recuperación y reúso "El Acompañante Perfecto de la Desalinización".

Conferencia de Estocolmo, Carta Mundial de la Naturaleza, La Comisión Brundtland, Cumbre de la Tierra, Carta de la Tierra, Conferencia de Johannesburgo, Rio+20, todos estos, considerados a nivel mundial hitos en la conservación ambiental, han marcado el camino durante los últimos 48 años, entre los cuales se ha podido observar un gran viraje, partiendo desde un romanticismo ecológico de la Conferencia de Estocolmo, hasta a un punto de no retorno que obligó a través del Rio+20, dictar el camino para asumir las acciones necesarias en pro del desarrollo de soluciones científicas e ingeniería en calidad ambiental y sanitaria, entre otras.

Y es que, al hablar de estos Hitos, se hace obligatorio conversar sobre El Agua, recurso que ha sido piedra angular en el desarrollo de las civilizaciones a través de la historia y como su uso sin medida,

fue conduciéndonos a esta situación, en la cual, al abastecimiento de agua, obligatoriamente tendremos que sumarle un concepto que va tomando fuerza en los últimos años, el Reúso del Agua.

Pero… ¿Por qué prestarle esta especial atención al agua?

Hay una realidad a la cual no podemos escapar y que tampoco podemos omitir, la escasez de agua ya sea por causas naturales y/o acelerada por causas antropogénicas, es el presente y el futuro a corto plazo de muchos países. 

En este sentido, el Instituto Mundial de los Recursos (WRI por sus siglas en ingles), advirtió en agosto de 2019, que por lo menos 17 países en donde se condensa un cuarto de la población mundial enfrentan grandes amenazas de escasez o estrés hídrico, estando estos ubicados principalmente en Medio Oriente y África.

¿Y Suramérica?

Suramérica no se encuentra exenta a este problema, ya que pisándole los talones a estos 17 países y tan solo en el puesto 18 se encuentra Chile, acto seguido y categorizados en un rango medio-alto de amenaza, se cuenta a Perú y Ecuador como candidatos principales para afrontar graves problemas de escasez del recurso.  En el caso de Ecuador, la amenaza anida en la creciente demanda de agua que se ha dado en los últimos años, debido a factores como el crecimiento de su población y el aumento en la dotación per cápita que se ha venido desarrollando en los últimos años, sin olvidar mencionar los estragos producidos por el cambio climático y la degradación de sus cuencas. 

Por otra parte tenemos a Perú, que según la OXFAM, concentra a un 70% de su población en sus costas, teniendo estas solo el 1.8% de las fuentes de agua dulce y en donde el mayor peligro se estipula para Lima, una ciudad de 10 millones de habitantes que para el 2025, se espera llegue al punto crítico respecto a este problema de estrés hídrico por diversos factores como infraestructura, bajos niveles de precipitaciones pluviales al año, derretimiento de los glaciares tropicales como parte del cambio climático.

¿Qué se puede hacer ante esta amenaza?

Mitigar un problema como el estrés hídrico no es cuestión de una solución única, gobiernos e industria privada deben trabajar en equipo con el fin de evitar catástrofes socioeconómicas, tal y como podría suceder en caso de un problema de escasez de agua.  Para esto se debe aplicar políticas que involucren:

  • Campañas para la reducción del consumo del agua.
  • Implementación de tecnologías para minimizar las pérdidas de agua en las redes de distribución y hogares.
  • Incentivos para renovación e implementación de tecnologías en las diferentes industrias para la optimización del uso del agua dentro de sus procesos.
  • Desarrollar proyectos de desalinización de agua de mar por membranas y, reúso de los efluentes domésticos e industriales para su utilización en procesos unitarios (torres de enfriamiento, calderas, otros), en sistemas de riego dentro de la actividad agrícola, riego de áreas verdes y jardines e incluso, potabilización directa o indirecta. 

Estas dos últimas soluciones mencionadas, desalinización y reúso, son tecnologías que han ganado protagonismo, mostrando el camino a seguir en el aumento de fuentes de captación de agua, evolucionando de manera tal, que han logrado llegar a ser factibles en su implementación tanto en el agua para consumo humano como en la industria, hechos antes impensables debido al alto CAPEX y OPEX que significaban al momento de siquiera plantearse cualquiera de estas tecnologías.

¿Qué es mejor? ¿Desalinización? O Reúso

En Grupo ACQUETECH tenemos la filosofía de no hay mejores tecnologías, solo tecnologías bien seleccionadas y aplicadas, en ese sentido, abordamos los problemas brindando soluciones personalizadas.

Ambos caminos presentan diversos beneficios, de los cuales en algunos casos y según las condiciones ambientales en general, es donde se determina cuál de estos será el más factible o conveniente, aplicable esto tanto para el sector público como el sector privado.

¿Por qué reusar?

Los procesos de desalinización han logrado mejorar en todos los aspectos, desde la tecnología propiamente de las membranas, que permitió principalmente la reducción en CAPEX y OPEX, llegando incluso a convertirse en diversas ocasiones, en la única solución para abastecer de agua potable a industrias y comunidades (y lo seguirán siendo) cuando se está cerca del mar y las fuentes de agua dulce escasean, según la Asociación Internacional de Desalinización (IDA por sus siglas en ingles), refleja el gran desbalance del suministro y uso del agua según la fuente, en donde se logra observar la gran sobrexplotación del recurso proveniente del mar y que, una fuente como las aguas residuales, tan solo representan un 6% del agua utilizada para tratamientos de suministro; esto tomando en cuenta que países como Singapur e Israel están logrando que el porcentaje que representa el agua residual como fuente de agua para tal fin, sea tan solo el 30% y el 80% respectivamente.

Dicho lo anterior, se puede observar el desaprovechamiento de los efluentes tanto domésticos como industriales y evaluando la alta producción de estos, su gran valor agregado, el potencial que representan como fuente de abastecimiento y el perfeccionamiento que han se ha desarrollado en los sistemas de tratamiento enfocados al reusó, bien podrían complementar la producción de agua potable o para procesos industriales por medio de sistemas SWRO, bajando así el casi 60% que representa actualmente el agua de mar como fuente de abastecimiento.

¿Qué pasa con el reúso en Latinoamérica?

Pueden estar entrecruzándose tres factores importantes, el primero, un concepto erróneo de ventas asumido por los asesores comerciales y empresas del rubro de tecnologías de tratamiento de agua, ofreciendo exactamente lo solicitado por el usuario sin hacer evaluación ni prestar la asesoría debida; segundo, paradigmas muy fuertes sobre la calidad del agua tratada a ser destinada para el reúso reflejado culturalmente como un “Factor Asco” y tercero, la idea del alto costo que se cree pueda demandar la implementación de una solución como los sistemas de reúso.

¿Qué hacer ante estas barreras?

Lo primero y más importante, es permitirle al usuario final, comprender y entender el contexto generalizado que comprenden las diferentes soluciones, tanto en economía como en calidad, esto será fundamental para romper con

los paradigmas arraigados al “Factor Asco” que puedan tener las personas ante el reúso del agua.

Este “Factor Asco” pasa a ser un tema de desconocimiento, que el mismo asesor comercial debe tener la capacidad de suprimir con sustento técnico, en la mayoría de los casos el usuario final desconoce que se encuentra en un ambiente de constante reciclaje y reúso, ejemplo, envases Tetrapak y botellas de bebidas, el recipiente de la crema dental, entre otros; estamos hablando de elementos que están en contacto directo con nuestros alimentos, bebidas y artículos aseo personal y aun así, no logran generar este “Factor Asco” a las comunidades.

Por otra parte, en cuanto al posible “alto costo” y ante la oportunidad de implementar un sistema de reúso de agua, siempre será importante sustentarlo bajo un estudio de factibilidad que refleje claramente la reducción de los CAPEX y OPEX, sumando los beneficios que podría generar esta práctica; este debe reflejar una comparativa entre los costos por metro cúbico de agua de una planta desalinizadora versus un sistema de reúso. Toda empresa que brinde soluciones debería siempre evaluar las diversas opciones para implementar la que mejor se adapte a la necesidad de su cliente, siendo este el verdadero significado de asesorar.

En términos concretos ¿Cuál es la ventaja de reusar los efluentes?

Siempre y cuando sea esta la alternativa más factible, más que ventajas, se podrá tener los siguientes beneficios:

  • Reducción del OPEX.
  • Se recupera el valor agregado de un agua previamente tratada. Esto es importante ya que, al no reusar, estamos desperdiciando un recurso que, aunque es un efluente, ya pasó por un proceso de tratamiento.
  • Generalmente, se podría minimizar tarifas y/o penalidades, incluso hasta deducir impuestos por la implementación de un sistema de reúso, solo por la reducción en la cantidad de efluentes descargados al año.
  • En algunos países, por hacer reúso del agua, se podría optar a beneficios económicos.
  • En casos en los que no hay fuentes de agua cercana, se reduce la huella de carbono debido a que se reduce la cantidad de agua transportada en camiones cisterna.
  • En casos donde la desalinización sea la única alternativa para la obtención de una fuente de alimentación (aparte del reúso), se evitaría la gestión de permisos ambientales tanto para la captación del agua de mar como para la descarga del efluente en el mar.
  • Impacto positivo en la imagen que proyecta la empresa respecto a su responsabilidad social y medioambiental.
  • En cuanto a tecnologías, ¿cuál es el futuro del reúso de efluentes?

Para responder a esto, hay que recurrir al cliché “el futuro es ahora”; los avances logrados en los últimos años han permitido que el reúso sea una realidad y se puede asegurar que “llegó para quedarse”. 

En cuanto a eficiencia, desarrollo y conocimiento de la tecnología, los sistemas MBR generan gran entusiasmo por parte de consultores, especialistas, empresas de tratamiento y los mismos inversores, al darse cuenta de los beneficios brindados por esta tecnología para la optimización de sus procesos, pero esto no quiere decir que esta es la tecnología obligatoria para aplicar el reúso del agua desde los efluentes tratados. Por todo esto es importante formular el escenario que mejor relación costo/beneficio brinde, para lo cual se tienen varias opciones como las mencionadas a continuación:

  • Lodos activados en cualquier de sus configuraciones o tipos.
  • Lagunas de oxidación y facultativas.
  • Sistemas MBBR.
  • Sistemas MBR.
  • Tratamientos terciaros que involucran sistemas RO, POA, UF, entre otros.

El sistema seleccionado, será el adecuado respecto a la composición del efluente y aplicación.

¿Cuál tecnología seleccionar?

Para ello, se deberán definir las variables inherentes al proyecto estas permitirán determinar cuál será el “traje a la medida” que realmente se requerirá, partiendo principalmente desde:

  • Caudal medio diario y Caudal pico diario: definirá la magnitud y los parámetros hidráulicos de diseño.
  • Calidad del agua de ingreso: permitirá definir el proceso a ser aplicado.
  • Aplicación para reúso: establece el alcance que deberá tener la planta de tratamiento, dependiendo si la aplicación será para riego de jardines, agricultura, procesos industriales, consumo humano directo o incluso indirecto, en pocas palabras, ¿Qué calidad de agua se necesitará?
  • El área disponible para el emplazamiento del proyecto: base fundamental en el árbol de toma de decisiones, el área podría permitirnos proponer sistemas de bajo costo de inversión y menor costo operativo, pero abarcando grandes extensiones de terreno.
  • Capacidad financiera de los inversionistas: hoy en día hay tecnologías de alta gama que bien pueden resolver gran parte de los problemas actuales respecto a efluentes, sobre todo industriales, con la particularidad de que este tipo de soluciones son de elevados CAPEX, por lo que si la capacidad de inversión es limitada. al inversionista se verá obligado a adquirir sistemas menos eficientes, pero que cumplen con las metas trazadas en cuanto a calidad de agua.

Todo esto quiere decir que… ¿Los sistemas de desalinización desaparecerán?

No, no van a desaparecer, si los profesionales del agua comprenden la simbiosis que se puede generar entre sistemas de desalinización y sistemas de reúso, lo más seguro es que lo común en el futuro a mediano plazo sea la ejecución de proyectos híbridos, sumando así a la economía circular y al desarrollo sostenible.

En vista de esto, ¿A qué nos enfrentamos los profesionales del agua? ¿Cuál es nuestro reto?

Además de romper paradigmas, como se dijo anteriormente, aún hay retos técnicos que debemos trabajar para minimizar los márgenes de errores y fallas, por ejemplo:

Retos en sistemas de desalinización:

  • Ensuciamiento de las membranas: este sin duda es uno de los costos de mantenimiento más significativos en la vida útil de la osmosis, para ello se deberá plantear procesos de pretratamiento de alta eficiencia y además seguir desarrollando el diseño y evolución de las membranas RO.
  • Disposición del rechazo: el proceso ideal sin duda sería recuperar el 100% del agua y tener como residuo las sales cristalizadas solamente. Este es un problema que se hace necesario resolver en el que se va por buen camino gracias al desarrollo de evaporadores y cristalizadores que permiten hasta un 95% de recuperación en cuanto a agua producto.
  • Remoción de contaminantes: se debe desarrollar con mayor ahínco estudios sobre contaminantes emergentes como microplásticos y fármacos que ahora son parte de las fuentes naturales de agua, la información sobre esto aún es muy vaga y en consecuencia, los tratamientos y las normas de cada país no están enfocadas en esta problemática.
  • Consumo energético: sin duda uno de los flagelos a vencer para los profesionales de agua, el estigma sobre la desalinización aparte del rechazo es el alto consumo de energía, para lo cual día a día se desarrollan y mejoran sistemas de recuperación y aprovechamiento de la energía en sistemas SWRO.

Retos en sistemas de reúso:

  • Monitoreo: la cantidad y variedad de nuevos contaminantes presentan un verdadero reto no solo en cuanto a los procesos de tratamiento, también debe evolucionar la medición y el control en tiempo real de los procesos, aprovechando las nuevas herramientas tecnológica e involucrando los procesos de tratamiento junto con la industria 4.0, Internet de las Cosas, migración de procesos a sistemas Cloud, entre otros. Esto aplica no solo a los sistemas de reúso, a todo proceso industrial realmente.
  • Contaminantes emergentes: la tendencia en el mundo actual, la contaminación prolongada y sin control, además de los hábitos de consumo han generado la aparición de nuevos contaminantes para los cuales se deberán desarrollar soluciones factibles económicamente para mitigar este impacto ambiental negativo, la única manera será a través de desarrollo de nuevas tecnologías para lograr la oxidación de estos elementos. 

¿Hacia dónde vamos?

Es fácil avizorar una próxima Época Dorada del Reúso de Efluentes, esto porque las tecnologías ya existen, están entre nosotros y son económicamente, socialmente y ambientalmente factibles, sostenibles y sustentables, por ello debemos prestar total atención a desarrollos como los que se mencionan a continuación: 

  • Desarrollos como los sistemas Hidro Ópticos Ultravioleta de media presión que nos permiten desinfectar flujos de agua con ciertos grados de turbidez, algo antes impensable en la aplicación de sistemas UV, e incluso, la tecnología en sí misma, ya es considerada propiamente un sistema de reúso para aplicaciones específicas como reúso de condensados en la industria lechera mediante la pasteurización en frio, método aprobado y homologado por la EPA, y reúso de condensados en Ingenios Azucareros.
  • El desarrollo de filtros autolimpiables que evitan el uso de filtros con medios filtrantes como multimedia y zeolitas, que en presencia de cargas de nutrientes pueden generar ambientes propensos para el crecimiento de microorganismos como bacterias, larvas y parásitos, por lo que la aplicación de estos filtros optimizará el ingreso a tratamientos terciarios en el tratamiento de efluentes, prolongando la vida útil de equipos y sistemas UF, NF o RO.
  • La evolución de membranas RO de bajo ensuciamiento mejoradas con nanocompuestos que permiten mayor producción de permeado, optimización del consumo energético y reducción de la tasa de ensuciamiento lo que prolonga la vida de la membrana al demandar menor frecuencia en limpiezas químicas.
  • El desarrollo de químicos antiincrustantes y de limpieza para sistemas de Nanofiltración y Ósmosis Inversa con capacidad de prevenir fouling e incrustaciones en aguas con altos contenidos de fosfatos, sulfatos y aún ante la presencia de remanente de coagulantes férricos entre otros, que a diferencia de años atrás, el uso de sistemas RO para aguas provenientes de plantas de efluentes, se traducía en proyectos de alto CAPEX con un OPEX injustificable.
  • La consolidación de los Reactores de Biopelícula de Membrana Aireada como tratamiento de bajo costo operativo y bajo consumo energético para efluentes domésticos.
  • La consolidación de los sistemas Bioreactores de Membrana (MBR por sus siglas en ingles), que hace pocos años era impensable clasificarlos como un tratamiento convencional y ahora presentan resultados envidiables tanto en calidad de efluente como en OPEX al comparar el precio por m3 de agua tratada en un sistema SWRO y un sistema MBR.
  • Y, por último, siempre habrá la posibilidad de integrar todo esto a sistemas cogeneradores de energía, que nos permitirían transformar todos estos pasivos ambientales, en verdaderos activos generadores valor dentro de la industria.
Es por todo esto que, ante la necesidad de optimizar procedimientos, calidad de productos y/o procesos y mejorar la viabilidad y la factibilidad en proyectos ambientales, en definitiva, el reúso de efluentes ha llegado para quedarse.
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