Tecnología AnMBR para tratamiento de aguas residuales urbanas y reutilización de agua en agricultura

La combinación de la tecnología de biorreactores anaerobios de membrana (AnMBR, por sus siglas en inglés) para el tratamiento de aguas residuales y la reutilización de su efluente en agricultura da como resultado un concepto más sostenible para la depuración, donde las aguas residuales se convierten en una fuente de energía (biogás) y nutrientes (nitrógeno y fósforo) a la vez que se genera un recurso alternativo de agua que puede ayudar a paliar la escasez a la que nos enfrentamos a nivel global. Sin embargo, para aprovechar los beneficios del agua regenerada y los recursos recuperados de las aguas residuales se necesitan políticas inteligentes que brinden flexibilidad para la implementación conjunta de la reutilización y de la tecnología AnMBR. En este sentido, es deseable un instrumento normativo que proporcione claridad, coherencia y previsibilidad a los operadores del mercado que deseen invertir en la reutilización del agua en la Unión Europea (UE) en condiciones regulatorias comparables en todo su territorio. También es necesario proveer de seguridad jurídica a los agricultores y productores para que se garantice su acceso a los mercados a la vez que se establecen los mecanismos necesarios para asegurar la salud de los consumidores. Finalmente, la protección del medio ambiente debe incluirse como una dimensión fundamental de la herramienta de evaluación y gestión de riesgos aplicable a la reutilización de agua.

Introducción

La reutilización del agua residual tratada y regenerada para uso agrícola e industrial ha pasado de ser un tema de interés únicamente para agentes del sector del agua e instituciones de países y regiones áridas a entrar de lleno en el debate público, tal y como demuestra el incremento de artículos y reportajes que han ido apareciendo en prensa y medios de comunicación generalistas en los últimos años. Hay que tener en cuenta que actualmente un 11% del territorio de la Unión Europea padece escasez de agua y se espera que este porcentaje crezca hasta el 30% en 2030. En el caso concreto de España, el reciente periodo de sequía, especialmente acentuado en las cuencas del Duero, Júcar y Segura, no ha hecho sino incrementar el interés por una práctica que, si bien tiene grandes beneficios, se enfrenta también a una serie de retos que deben ser abordados.

La Unión Europea lleva ya varios años planteando el potencial de la reutilización de aguas como medida para paliar los problemas de escasez a través de varios comunicados y documentos de diferentes estamentos y agencias. La comunicación de la Comisión Europea (CE) “Plan para salvaguardar los recursos hídricos de Europa” de 2012 nos recuerda que “el agua es esencial para la vida humana, la naturaleza y la economía” e incluye, entre muchas otras medidas para mejorar la gestión de los recursos hídricos, la reutilización de agua regenerada en plantas de tratamiento como una fuente adicional, con un impacto ambiental menor que otros suministros de agua alternativos (por ejemplo, trasvases de agua entre cuencas o desalinización) pero cuyo uso en la UE está limitado. El documento identifica como causa de dicha limitación la falta de normas ambientales y sanitarias comunes dentro de la Unión para la aplicación de agua regenerada y, como consecuencia, los obstáculos a la libre circulación de productos agrícolas irrigados con este tipo de agua. En dicho informe, la CE plantea desarrollar “el instrumento a nivel de la UE más conveniente para fomentar la reutilización y, en particular, un Reglamento que establezca normas comunes”, contribuyendo así a eliminar los obstáculos e incertidumbres que las diferentes regulaciones no harmonizadas de los países miembros imponen a la reutilización de agua. 

Dentro de este contexto, la CE encargó al Joint Research Center (JRC) un informe de recomendaciones sobre criterios de calidad para reutilización en agricultura y recarga de acuíferos, con el fin de abordar el diseño del instrumento normativo que diese amparo legal a la reutilización de aguas en el marco de la UE. El informe, publicado en febrero de 2018, establece parámetros a medir en el agua regenerada, tanto microbiológicos como físico-químicos, así como valores límite y frecuencias necesarias de muestreo en función del tipo de cultivo y método de riego. También establece las medidas preventivas a adoptar desde una perspectiva de gestión del riesgo basada en las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud.

Paralelamente, en su Comunicación sobre el Plan de Acción para la Economía Circular, publicado en 2015, la UE hace hincapié en el potencial de la reutilización de las aguas residuales tratadas al plantear que "la reutilización de aguas residuales tratadas en condiciones seguras y rentables es un medio valioso pero poco utilizado para aumentar la disponibilidad de agua y aliviar la presión sobre los recursos hídricos sobreexplotados en la UE.” En este contexto, la reutilización de agua regenerada es de nuevo considerada como una fuente adicional cuya correcta explotación permitiría, en última instancia, aliviar la presión sobre las fuentes convencionales (acuíferos, lagos, ríos…), contribuyendo a mejorar también su estatus cualitativo. 

Actualmente, en la UE sólo se reutiliza el 2,4% del total del agua tratada en las depuradoras (1,1 millones de hm3/año), lo que representa un 0,4% del total de agua extraída. Por otra parte, el consumo de agua en agricultura en los países meriodionales de la UE es muy elevado, alcanzando el 75-80% en España (Figura 1). Es por ello que la reutilización de aguas en agricultura, especialmente en el sur de Europa, es clave para atajar los problemas derivados de la escasez del recurso.

Otra ventaja añadida de la reutilización de aguas es la posibilidad de aprovechar los nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo) presentes en las aguas residuales domésticas mediante el método de la fertirrigación. La fertirrigación consiste en el riego de los cultivos con agua regenerada, pero cuyo tratamiento mantiene, al menos en parte, el contenido de nutrientes presentes en el agua residual. De esta manera se obtienen una serie de ventajas: 1) los agricultores ahorran costes al reducir sus necesidades de fertilizantes minerales, 2) el tratamiento de aguas se simplifica y abarata, al eliminarse o reducirse los procesos y el coste relacionados con la eliminación de nutrientes del agua (tabla 1) y 3) se produce una reducción en las emisiones de CO2 asociados al consumo energético para la eliminación de nutrientes del agua y a la producción de fertilizantes minerales (tabla 2). Es importante resaltar en este punto que la fijación de nitrógeno atmosférico mediante el proceso de Haber-Bosh para obtener amoníaco, base de muchos fertilizantes, implica el consumo de 19,3 kWh/kg N, mientras que la producción de fósforo supone un coste energético de 2,11 kWh/kg P. Por otra parte, los tratamientos para agua potable y aguas residuales representan el 7.6% del consumo total de energía en todos los países de la UE. Por lo tanto, el ahorro de energía y la mejora de la eficiencia, así como el aprovechamiento de los nutrientes en el sector del agua implicarían un impacto significativo en el consumo total de energía.

En este sentido, la importancia económica de los nutrientes presentes en el agua residual es destacada, entre otros, en el informe “WssTP Water Vision 2030” publicado por la Plataforma Tecnológica Europea para el Agua. En este documento se considera que "el valor estimado de algunos de estos nutrientes que están disponibles en las aguas residuales es de entre $300-400/t (productos con base de nitrógeno) y $500-600/t (productos con base de fósforo) considerando la gran demanda de estos productos en la agricultura”. Además, el informe alerta de la dependencia que presenta Europa occidental de las importaciones de fertilizantes (80% de sus necesidades de fosfato) y muestra la existencia de un nicho de mercado para la recuperación de nutrientes. Finalmente, el documento plantea el riesgo que supone esta dependencia dados los límites de las reservas de roca de fosfato económicamente accesibles y su localización geoestratégica. De hecho, la roca fosfática entró en la lista de la Comisión Europea de materias primas fundamentales (Critical Raw Materials, CRMs) en el año 201410 y el fósforo lo hizo en 2017. 

Por todo lo anteriormente expuesto, queda patente la necesidad de impulsar medidas integrales que permitan un mejor aprovechamiento de los recursos disponibles en el agua residual, tales como energía y nutrientes, a la vez que ofrezcan las garantías sanitarias y ambientales necesarias. Entre las opciones disponibles para este fin se encuentra la combinación de tratamiento de aguas residuales mediante tecnologías más eficientes con la reutilización del efluente en la agricultura.

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