La reutilización de agua regenerada, energía y materiales. El proyecto europeo NextGen

1. La importancia del agua regenerada en la nueva planificación de la Agencia Catalana del Agua

1.1 Introducción.

La crisis climática debida al cambio climático está provocando que el agua sea un recurso cada vez más escaso. En este escenario la Agencia Catalana del Agua ha previsto una mejora en la eficiencia en el uso del agua mediante la digitalización, pero también un incremento de recursos no convencionales de agua, como es el agua regenerada procedente de las ERA (Estación de Regeneración de Agua) y el agua procedente de desaladoras.

El agua regenerada es el recurso que se obtiene al aplicar al agua ya depurada un tratamiento más avanzado de regeneración en una ERA para que alcance los niveles requeridos para su posterior uso, de acuerdo con el Real Decreto 1620/2007. El recurso obtenido durante este proceso sirve para satisfacer los usos no consuntivos como los ambientales, los agrícolas, industriales, lúdicos y municipales.

1.2 Evolución del uso de Agua Regenerada por sectores.

El mes de marzo de 2022 la Agencia Catalana del Agua (ACA) publicó una nota de prensa en la que compartía la evolución del uso del agua regenerada desde el año 2005 para los 5 principales usos: Agrícola, Ambiental, Municipal, Recreativo e Industrial.

En dicha nota se destacaba que en 2021 en Catalunya se había alcanzado 53 hm³ de agua regenerada, frente a los 39,3 hm³ del año anterior, lo que supone un incremento del 27%.

Durante el 2021 se consolida un importante aumento de los usos ambientales en medidas como la protección del acuífero del delta del Llobregat contra la intrusión salina y la aportación de agua a tramo final del río y también se produce un incremento significativo en los usos agrícolas.

Entre 2018 y 2021, se ha duplicado el uso del agua regenerada para usos ambientales, pasando de los 17,7 hm³ de 2018 a los 36,2 hm³. Este aumento se debe, en gran parte, en la barrera contra la intrusión salina del acuífero del Llobregat y el inicio de la aportación de agua al último tramo del río Llobregat -medida que se sigue aplicando este 2022- para cumplir con los caudales de mantenimiento vigentes.

Como puede verse en la figura 1, en los años con impacto de la sequía, los usos ambientales de agua regenerada se incrementan de una manera importante. Así en 2021 se han utilizado 36,2 hm³, mientras que en la sequía de 2007-2008, se utilizaron 37 y 45 hm³/año.

En el último año también se ha producido un importante aumento en lo que se refiere a los usos agrícolas, con un incremento del uso del agua regenerada de un 73%. Se ha pasado de utilizar 1,6 hm³ (2020) en 5,6 hm³ (2021).

El resto de usos (industriales y lúdicos) también registran incrementos, pero éstos más leves, mientras que se observa un descenso en lo que se refiere a los usos municipales. El agua regenerada para usos industriales pasa de los 5,44 (2020) a los 5,74 hm³; para los usos lúdicos se pasa de una producción de los 5,20 a los 5,58 hm³, mientras que los usos municipales bajan ligeramente del 0,25 a los 0,19 hm³.

1.3 Objetivo: duplicar la reutilización del agua regenerada en el 3er ciclo de planificación.

La Agencia Catalana del Agua (ACA) está potenciando entre 2022 y 2027 la producción de agua regenerada, con el objetivo de llegar hasta los 100 hm³/año.  

2 El Proyecto NextGen Circular Water Solutions

2.1 Principales características del proyecto.

En la figura se presenta la imagen, una combinación de los logos que salen en su página Web y en el perfil de Twitter, del proyecto europeo NextGen Circular Water Solutions.

El proyecto NextGen evalúa y defiende soluciones y sistemas de economía circular transformacional en torno a la recuperación y reutilización de recursos en el sector del agua. Su objetivo es desafiar el pensamiento dando vida a innovaciones financieramente sostenibles. Para lograrlo, el NextGen ha analizado soluciones tecnológicas, comerciales y de gobernanza en el sector del agua en diez casos de demostración de alto perfil en toda Europa.

Su objetivo es acelerar, transferir y mejorar las prácticas de la economía circular en todo el mundo compartiendo experiencias y conocimientos colectivos sobre la participación de los ciudadanos y las partes interesadas, los modelos comerciales y los servicios. Un mercado y un desarrollo específico de actividades derivadas comercializarán soluciones eficaces.

Las soluciones que se están explorando y probando se organizan en base a 3 ejes fundamentales:

•  Optimizar los recursos hídricos: tecnologías de tratamiento avanzadas y almacenamiento inspirado en la naturaleza para optimizar los recursos hídricos
•  Extraer y reutilizar nutrientes: aprovechar los materiales que se pueda separar en el proceso de depuración y regeneración de agua.
•  Generar energía positiva: gestionar la energía de manera más eficiente para convertir las plantas de tratamiento en productoras de energía positiva.

2.2 Socios del proyecto.

En este enlace al Cordis, están las principales entidades del proyecto, así como cuál es la aportación europea para cada una de ellas (“partners”). El proyecto se inició el 1/07/2018, y finalizará el próximo 30/11/2022. Está liderado por KWR, de los Países Bajos, tiene un presupuesto de 11.344.256,56€, y disfruta de una aportación de la UE de 9.965.230,51€.

En la siguiente figura se representan los socios del proyecto. Como “partners” locales, están la Agencia Catalana del Agua, Eurecat y ADASA Sistemas.

2.3 Web y presencia en redes

En la siguiente lista están los links a la web del NextGen Circular Water Solutions, así como de las 4 redes sociales / profesionales a través de las que se ha compartido contenidos durante el proyecto. En la figura se recogen las principales métricas, destacando los más de 1.500 seguidores tanto en Linkedin como en Twitter.

En la Web del proyecto no está el enlace a Instagram, cosa que explicaría una menor actividad en esta red social. También, interesa mencionar que algunos videos del proyecto son compartidos por el canal NextGen y otros por el canal ESCI.

•  Web del proyecto
•  LinkedIn 
•  Twitter 
•  Instagram 
•  Canal YouTube

2.4 Los 10 casos demostrativos

El proyecto NextGen se ha implementado en 10 emplazamientos de 8 estados miembros de la UE para definir la próxima generación de sistemas y soluciones de economía circular en el sector del agua. Cabe destacar que estas soluciones también incluyen la recuperación de materiales y energía, más allá del agua. Esta necesidad se debe a la escasez de estos recursos, que se verá agravada por el cambio climático.

En la siguiente figura se localizan las 10 localizaciones emplazamientos, con sus países, donde se han estudiado diferentes soluciones de economía circular: Alemania, Grecia, Rumanía, España, Suecia, Suiza, Países Bajos y Reino Unido. Estos dos últimos son los 2 únicos países que presentan 2 casos de estudio cada uno.

En cada localización se han buscado soluciones para la recuperación de Agua, Energía o Materiales.

2.5 Reuniones finales del proyecto

Durante el año 2022, se han realizado 2 reuniones del proyecto con la participación de la mayoría de socios. La primera se realizó en el mes de junio en Barcelona, mientras que los días 20 y 21 de octubre se ha llevó a cabo la clausura del proyecto, en Atenas. Link al vídeo.

En este link se comparte el video en el que Christophe Lausser de la ESA presenta soluciones circulares innovadoras desde el espacio. 

2.6 Conclusiones del proyecto NextGen

Durante estos 4 años y medio, se ha realizado una importante labor técnica que se ha plasmado en el seguimiento en detalle de los 10 casos de estudio en los que se ha realizado la recuperación de agua, materiales y energía. Aparte de la demostración de su eficiencia, estos resultados se han acompañado de análisis del ciclo de vida y de los costes de las diferentes tecnologías asociadas. Todo el trabajo técnico ha quedado reflejado en todos los “paquetes de trabajo” ó WP que se han compartido a lo largo del proyecto.

Además, se ha efectuado un estudio tanto de la legislación vigente, como de la legislación que está en elaboración, para la identificación de los puntos o factores limitantes. Se ha presentado una hoja de ruta para poder establecer estrategias que permitan dar respuesta a estos desafíos.

En el aspecto social, se ha hecho actividades de co-creación con distintos usuarios y personas interesadas (“stakeholders”), actividades para entender el nivel de aceptación social actual, una aplicación de Realidad Aumentada, y el desarrollo de los “Juegos serios” (Serious Games), una aplicación que simula el ciclo integral del agua y permite estimar la cantidad de agua que se puede regenerar.

También se ha trabajado con nuevos modelos de negocio que han permitido la creación de 2 “spin off”.

Como conclusión final, decir que a nivel técnico somos capaces de regenerar agua, materiales y energía con diferentes tecnologías y métodos, pero que se debe realizar un importante impulso legislativo y social. A nivel europeo, la legislación en materia de agua regenerada en España data de 2007 y en Grecia de 2011, mientras que el Reglamento europeo (solamente para el riego agrícola) entrará en vigor en junio 2023. Hasta el momento la sociedad del Norte de Europa no ha tenido la necesidad de regenerar el agua, pero con la sequía que se ha vivido durante este verano de 2022 en diferentes países de Europa y los efectos del cambio climático, se está produciendo un cambio que debería originar otro enfoque en el futuro.

3 Caso de Estudio de la Costa Brava. Circularidad de las membranas de ósmosis inversa.

En cada una de las localizaciones del proyecto NextGen, se han destacado sus características regionales y su interés para implementar soluciones de economía circular en el sector del agua. En el caso de la Costa Brava, se dan las siguientes especifidades:

•  Región turística situada en la costa Mediterránea, caracterizada por una alta demanda de agua estacional, frecuentes episodios de escasez de agua, provocando también la intrusión salina.
•  Es una de las primeras áreas en la captación de reutilización de agua en Europa con 14 tratamientos terciarios a gran escala que aportan unos 4 hm3/año (datos de 2016) para riego agrícola, usos ambientales, usos urbanos no potables y, recientemente, reutilización potable indirecta.
•  Datos relevantes.
  •  Municipios en el área: 27.
  •  Personas equivalentes: 11 M PE.
  •  Turistas por año: 4,5 Millones
  •  Suministro total de agua: 15 – 20 hm³/año
  •  Total agua reutilizada: 6,4 hm³/año.

En el marco del NextGen, se han desarrollado las siguientes acciones clave en la ERA de Tossa de Mar:

•  Regeneración de membranas de ósmosis inversa al final de su vida útil para obtener diferentes cortes moleculares que puedan ser utilizados en el sistema de recuperación, apto para usos múltiples.
•  Producción de agua regenerada de alta calidad apta para su reutilización durante 1 año en 3 jardines privados, en lugar de destinar agua potable.
•  Extensión de los usos de agua regenerada de máxima calidad en el futuro; por ejemplo, para reutilización potable indirecta a través de la recarga de acuíferos.
•  Optimización integrada del ciclo del agua urbano/regional, incluyendo a todos los actores relevantes

La circularidad de materiales en este proyecto se centra en las membranas de ósmosis inversa utilizadas para la desalación de agua marina, destinadas a la producción de agua potable, las cuales tienen una vida útil orientativa entre 5-10 años. Debido a la duración del proyecto, no se sabe con certeza la vida útil de las membranas recuperadas (regeneradas), pero no se experimentó deterioro durante la fase de experimentación de 1 año en Tossa de Mar.

Las membranas de ósmosis inversa utilizadas en las desaladoras se convierten en un residuo al acabar su vida útil, pero se ha comprobado que, después de un proceso de recuperación (regeneración), pueden continuar produciendo agua de alta calidad para otros usos. Este aprovechamiento material se traduce en una notable mejora económica, ya que una membrana nueva de ósmosis inversa cuesta 900 €, mientras que regenerar estas membranas podría suponer unos 400 € y, por el contrario, el proyecto ha conseguido recuperarlas a un coste mucho menor porque no habido la necesidad de contratar a un proveedor externo

Durante el seguimiento de las membranas se ha analizado si estas cumplían con la legislación más estricta del RD1620/2007, relativa a la Calidad 1.1., que es la que aplica al uso privado como el riego de jardines o la descarga de aparatos sanitarios.

Durante el estudio se ha realizado un seguimiento de los compuestos legislados y de parámetros físico-químicos básicos de calidad de agua, así como de diferentes contaminantes emergentes. Estos últimos todavía no están presentes ni en la legislación de agua potable, pero que es posible que lo estén en un futuro y, en todo caso, el estudio puede servir

Cada 4 meses se realizaba un monitoreo de más de 200 sustancias en concentraciones de nanogramos/l, entre los que había productos farmacéuticos, pesticidas, disruptores endocrinos o productos utilizados para la limpieza de las casas. De esta larga lista de 200 compuestos, 6 productos se han seleccionado para un seguimiento mensual. Concretamente, estos han sido: Cafeína, Benzotriazol-1H, AMPA, 2,4-D, Venlafaxine, Azithromycin.

4 Aigua Regenerada.cat.

En este post me gustaría también compartir la web: www.aiguaregenerada.cat, que se ha desarrollada en el marco del proyecto I+D+i “SUGGEREIX”, financiado por la Agencia Catalana del Agua. La web está disponible en castellano, catalán e inglés, y se ha creado con la voluntad de compartir conocimiento para avanzar en la reutilización de agua en un escenario de crisis climática.

4.1 Contenido en la web.

En la figura se presenta el contenido de la Web Aiguaregenerada.cat. El mapa Web con los principales contenidos es el siguiente.

•  Home.
•  Sobre aiguaregenerada.cat.
  •  Proyectos Vinculados.
  •  Enlaces de interés.
•  Publicaciones del proyecto.
•  SAD (Sistema de Ayuda a la Decisión).
•  Casos de estudio.
  •  Estación regeneradora de aguas del Baix Llobregat
  •  Sistema de depuración y reutilización de Tossa de Mar
  •  Hotel Samba de Lloret de Mar
•  Actualidad.

Contacto. Cabe destacar, que un proyecto a nivel catalán como el SUGGEREIX se ha beneficiado de los resultados del Caso de Estudio de Tossa de Mar del proyecto europeo NextGen para validar el SAD.

4.2 Principales características de los proyectos

En esta web se recoge información de un importante número de Proyectos para avanzar en la reutilización del agua procedente de EDAR. Algunos de estos proyectos tienen una componente transversal, mientras que algunos de ellos están en un determinado sector productivo.

En la siguiente tabla se presenta para el conjunto de proyectos recogidos en aiguaregenerada.cat los socios locales, así como la síntesis del proyecto.

En esta tabla resumen se ha añadido el proyecto RESTORA (REcarga gestionada de acuíferos y uso de SubsTratos ORgánicos per Acelerar la renaturalitzación del agua), el cual se ha desarrollado entre 2020 y finales de este año 2022.

El equipo de RESTORA está formado por cuatro grupos de investigación consolidados: el Grupo de Hidrología Subterránea de la UPC, la Unidad de Calidad del Agua y del Subsuelo del IDAEA-CSIC, el Grupo de Toxicología Ambiental (IDAEA-CSIC) y el Grupo de Hidrología Sanitaria, Económica y de la Cooperación de la Universidad de Barcelona. La Agencia Catalana del agua es el ente financiador del proyecto.

4.3 Enlaces de interés

Los enlaces de interés relacionados con las aguas regenerades, que ha recopilado la web Aigua Regenerada son los siguientes:

•  AEDyR (Asociación Española de Desalación y Reutilización)
•  Agència Catalana de l’Aigua (ACA)
•  ASERSA (Asociación española de Reutilización Sostenible del Agua)
•  BOE (Reial Decret 1620/2007 per reutilització d’aigua a Espanya -2007)
•  EPA (Safe Drinking Water Act – 2019)
•  EPA (Guidelines for Water Reuse -2012)
•  Govern d’Austràlia (Water Recycling Guidelines Phase 1 – Health and Environmental Risks – 2006)
•  Govern d’Austràlia (Water Recycling Guidelines Phase 2 –Augmentation of Water Supplies – 2008)
•  Govern de Califòrnia (California Code of Regulations – 2018)
•  Govern d’Israel (Environmental Health in Israel – 2017)
•  Hot Spot Reuse (Plataforma Hot Spot Reuse de projectes de reutilització)
•  Ministro della Transizione Ecologica (Decret de reutilització d’aigua a Itàlia – versió en Italià – 2003)
•  PTEA (Plataforma Tecnológica Española del Agua)
•  Salut Pública (Generalitat de Catalunya)
•  UE 2020/741 (Requisits mínims per a la reutilització d’aigua a Europa – 2020)
•  World Health Organization (Excreta and Wastewater in Agriculture – 2006) NO
•  World Health Organization (Potable Reuse: Guidance for Productions Safe Drinking Water -2017) NO
•  WRE (Water Reuse Europe)