Webinar sobre soluciones innovadoras para el uso eficiente del agua en el sector alimentario

El pasado mes de abril participé en una webinar organizada por el Catalan Water Partnership sobre soluciones innovadoras para el uso eficiente del agua en el sector alimentario. Mi ponencia fue una de las tres que se ofrecieron en la webinar (el vídeo se completa con Yago Lorenzo de CETAQUA y Xavier Martínez de EURECAT!) y se basó en la solución combinada que aplicó AGUASIGMA para tratar las aguas residuales de una industria alimentaria de productos vegetales congelados.

Desde aquí quiero agradecer al CWP la oportunidad que nos dio a AGUASIGMA para explicar nuestro caso de éxito, de gran potencial para esta y otros tipos de industria.

Agua y COVID-19: lecciones aprendidas y retos futuros*

*Artículo elaborado por el Campus de l’Aigua de la Universitat de Girona y dado a conocer el pasado 5 de junio de 2020, Día Mundial del Medio Ambiente.

La pandemia de la COVID-19, enfermedad respiratoria causada por el virus SARS-CoV-2, ha provocado el cese de la actividad y el confinamiento de la población de forma global, con el aislamiento social como estrategia para parar la propagación masiva del virus. Esta situación, impensable unos meses atrás, ha condicionado la actividad económica y social y ha impactado fuertemente en la vida de las personas a nivel individual, familiar y laboral.
Los investigadores y las investigadoras del Campus de l’Aigua de la Universitat de Girona creemos oportuno compartir nuestros conocimientos, observaciones y reflexiones sobre esta situación única que nos ha comportado la pandemia, desde diferentes ámbitos relacionados con el agua. Nos planteamos también cuál tiene que ser el futuro y los retos a los que se tendrá que enfrentar el sector del agua.

Ecosistemas y salud humana

El agua y los ecosistemas acuáticos son esenciales para el mantenimiento de la biodiversidad y el bienestar de la población, pero la crisis que vivimos ha evidenciado la extrema relación entre la integridad de los ecosistemas y la salud de los humanos. Más allá de las causas concretas de la transmisión del virus, todavía por establecer, una consideración que se puede extender a la relación entre humanos y sistemas naturales es que estamos llevándolos al límite de su capacidad de resistencia. El crecimiento demográfico, la intensificación de las actividades agrícolas e industriales y el cambio climático ejercen una presión constante sobre estos ecosistemas, favoreciendo la aparición, propagación o resurgimiento de enfermedades infecciosas.
El uso excesivo de los recursos naturales (el agua entre ellos), junto con la llegada constante de contaminantes (sean químicos, físicos o biológicos), hace que los ecosistemas pierdan parte de su capacidad de resistencia y se vuelvan más frágiles.
También tenemos que considerar que en las últimas décadas estamos explotando nuevos hábitats y especies, desde los bosques más escondidos hasta los fondos marinos más profundos que habían permanecido aislados durante siglos. Estos nuevos contactos nos exponen a nuevos virus, bacterias o parásitos y pueden surgir, por lo tanto, nuevas enfermedades. Tenemos que estar preparados y la investigación tiene un papel fundamental.

Efectos de la crisis de la COVID-19 en el agua y los sistemas acuáticos

El confinamiento de la población ha tenido incidencia en el consumo de agua. El descenso ha sido especialmente acusado en cuanto a usos industriales y de servicios (como el comercial o el vinculado al turismo). En cambio, como resultado del confinamiento de la población en sus hogares y los cambios en sus hábitos de consumo (debido al énfasis en el aseo personal y del hogar), han producido un incremento en el consumo de agua para usos domésticos.
La pandemia ha tenido también grandes efectos en relación a mares y océanos. En las últimas décadas, el transporte marítimo ha sido uno de los grandes símbolos de la globalización. Con la pandemia, una de las primeras víctimas ha sido esta primigenia forma de comunicación y comercio. Parece que de la globalización pasaremos a la regionalización globalizada, pero el eje vertebrador, el entramado de esta nueva globalización, continuará siendo, sin duda, el transporte marítimo global, aquel que sobreviva a la crisis.
A pesar de que pueda parecer anecdótico o menor, uno de los cambios importantes que se han producido y se producirá raíz de la COVID-19 tiene que ver con la imagen que hasta ahora teníamos, y el uso que hacíamos, del mar a través de los cruceros. De repente, han pasado de ser paradigma y símbolo del turismo de las clases medias a transformarse en lugares de confinamiento obligado y de peligro de contagio en territorio de nadie. Es bien seguro que esta experiencia ayudará al replanteamiento de uno de los grandes mitos de la sociedad de consumo, el goce del mar de espaldas al mar.
Uno de los efectos más populares y celebrados del confinamiento en relación al mar es la cantidad de avistamientos de gran fauna marina cerca de las costas; en mismo Cap de Creus (Costa Brava) se han visto rorcuales comunes en grupos, centenares de delfines y tiburones peregrinos de medida considerable. El confinamiento ha permitido que nuestro ecosistema marino “respirara” un poco. Así, esta parada forzosa de actividades ha supuesto una pequeña y efímera oportunidad de recuperación de las poblaciones marinas, muchas de ellas en situación vulnerable.
Respecto a las aguas subterráneas, es conocido el potencial transporte de virus, algunos de ellos patógenos, a través de su flujo. Sin embargo, el subsuelo ya presenta varios sistemas naturales de eliminación, ya sea por filtración (poco importante debido al tamaño de los virus), adsorción a las partículas minerales del suelo (muy eficiente) e inactivación por los largos tiempos de tráfico de las aguas subterráneas y que pueden ir de varios meses a muchos años desde la infiltración hasta la captación para uso humano. Además de estos factores naturales limitantes de la pervivencia de los virus en los acuíferos, ante la cuestión de si los recursos subterráneos pueden contener el coronavirus causante de la COVID-19 hay que considerar varios aspectos. Primero, la entrada de este virus en los acuíferos solo puede producirse a través de fosas sépticas o conductos que lleven agua residual no tratada y tengan pérdidas en el subsuelo, o bien por la infiltración de ríos o balsas que hayan recibido aguas residuales urbanas. Segundo, los informes indican que el tratamiento en las plantas depuradoras supone la eliminación total del virus y que los tratamientos de depuración antes de introducir el agua potable en las redes de distribución urbana desactivan su capacidad de infección. Por lo tanto, el consumo doméstico de agua potable de red, sea procedente de ríos o de acuíferos, es seguro.

El ciclo urbano del agua ha tenido un papel relevante, sin hacerse notar. Todos hemos tenido confianza en el agua que nos llegaba, no ha habido prácticamente ninguna crisis por motivo del agua y además ha sido un elemento importante en la lucha contra la COVID-19, puesto que ha permitido seguir las recomendaciones de higiene de manos con agua y jabón. Y esto se ha conseguido gracias a un sobreesfuerzo del sector. Muchas plantas de tratamiento han tenido a sus trabajadores confinados en las mismas para evitar cualquier riesgo, «viviendo» en la propia instalación para asegurar la continuidad del servicio. Esto ha evidenciado de que este sector es un sector maduro, que dispone de buena tecnología, de buenos profesionales y de una elevada fiabilidad en conjunto.

Retos del sector

El acceso al agua es un derecho humano básico para la salud de las personas. El problema principal, pero, es que en muchos hogares del mundo no disponen de agua y, por lo tanto, no reúnen las condiciones mínimas necesarias para hacer frente a la pandemia. La pobreza hídrica crea situaciones de desigualdad social frente a la COVID-19 y, en general, ante cualquier emergencia.
La actividad marítima pesquera, a pesar de ser tratada como un sector primario estrategico esencial, con el confinamiento ha evidenciado su gran vulnerabilidad. Vulnerabilidad que no solo es fruto de la incapacidad del medio para la renovación de los recursos naturales (debido a la acción antrópica centrada fundamentalmente en la sobrepesca), la contaminación, y el cambio climático… el cierre de restaurantes ha supuesto el paro de muchas lonjas de forma temporal y, consiguientemente, una bajada importante de la actividad pesquera. Se prevé que la recuperación será lenta, con pequeños cambios adaptativos, pero se producirá. Ahora bien, el problema, en general, continúa siendo cultural: el pez es visto como un alimento especial y diferente. Hay la necesidad de mantener los recursos alimentarios locales, y en este sentido, la sobreexplotación actual es preocupante desde el punto de vista no solo de abastecimiento sino también en términos de salud. Hay que adoptar una gestión integrada y global de la salud ambiental y humana.
En general, hay que entender mejor la capacidad de resistencia de los sistemas naturales a las perturbaciones que reciben; algunas naturales (como el Gloria, que recientemente los impactó); otros ligados a la acción humana (extracción de agua, contaminantes). La concatenación de unas y otras puede comportar consecuencias desconocidas.
Respeto el ciclo del agua, hay que integrar mejor el ciclo natural con el urbano, incluyendo las aguas antes de ser usadas y después de serlo, en un único marco de referencia. Tenemos que saber como se retroalimentan unas y otras y cuáles son los impactos reales que ponen las perturbaciones sobre su capacidad conjunta de carga. En sistemas muy complejos como los hidrológicos, hace falta una mirada integradora y transdisciplinaria.

También es muy importante asegurar la calidad del agua. La preocupación inicial por la posible presencia del virus SARS-CoV-2 en las aguas subterráneas sirve de recordatorio de la importancia de protegerse contra los patógenos mediante el cuidado y mantenimiento adecuados de pozos y sistemas sépticos, consideración que es inherente a los sistemas públicos de suministro de agua potable. Hay que aumentar los controles de calidad y apostar por la innovación en el sector de potabilización y depuración. Los retos en este sentido son varios, como el desarrollo de nuevos sensores y metodologías de análisis, gestión de datos y procesamiento de las mismas, diseño de nuevos equipos autónomos que puedan trabajar a distancia minimizando el riesgo del trabajadores, así como modelos más precisos en los procesos de tratamiento y gestión para asegurar la eficacia bajo condiciones cambiantes, entre otros. Muy relacionado con el hecho de combatir el virus está el amplio uso de desinfectantes empleados tanto en los hogares como en las calles de pueblos y ciudades. Estos pueden tener graves efectos en el medio ambiente y en las plantas de tratamiento de agua que hay que estudiar en profundidad. Los desinfectantes no solo pueden dañar directamente el ecosistema sino que también pueden reaccionar con la materia orgánica presente en el agua para generar subproductos de desinfección potencialmente tóxicos para la salud pública.

Cuál tiene que ser el futuro?

La crisis de la COVID-19 junto con los efectos del cambio climático sobre los recursos hídricos tienen que estar presentes en el diseño de políticas públicas de gestión de los recursos hídricos.
Se debe impulsar mucho más la prevención de la salud y la conservación de los ecosistemas acuáticos, ya que van e irán cada vez más relacionados entre sí. El medio natural no solo nos aporta alimentos saludables y de proximidad sino también lugares donde practicar actividades de recreo beneficiosas para la salud física y mental. Esto se ha hecho especialmente evidente durante esta crisis en poblaciones con falta de zonas verdes. En este sentido, una mayor implementación de sistemas inspirados en la naturaleza (nature-based solutions) para afrontar diferentes retos ambientales y socioeconómicos facilitará la transición hacia ciudades más más sostenibles, resilientes y justas.
Se vislumbra también un mayor control de la calidad microbiológica tanto de las aguas potables como de las regeneradas. No solo evaluando la posible presencia o cantidad de microorganismos, sino también en la migración de estos en el subsuelo, las posibles fuentes y su posible transmisión desde los acuíferos a otros ambientes acuáticos. Se pone en valor la microbiología ambiental como herramienta de estudio de los procesos biogeoquímicos dentro de un contexto hidrogeológico correctamente caracterizado, así como su relevancia en términos de salud pública.

Parece también claro que aumentará la digitalización del ciclo urbano del agua, con más cantidad de sensores para medir on-line la calidad del agua en diferentes puntos del ciclo. En este sentido, harán falta también nuevas herramientas analíticas, metodológicas e instrumentales, rápidas y fiables, para ayudar a la toma de decisiones. El uso de esta información servirá no solo para mejorar la calidad del servicio sino para ir más allá. La llamada “sewer epidemiology” puede permitir identificar y predecir nuevos focos de infecciones empleando el material genético que se encuentra en las aguas residuales. Debemos enfatizar el hecho que este material genético no tiene capacidad de infección ni puede convertirse en un factor de transmisión del virus hacia el ser humano. En términos económicos, se tendrán que establecer unos criterios políticos que garanticen el sostenimiento de las instalaciones y el servicio de agua para todo el mundo, especialmente ante la crisis económica que se divisa.
Teniendo en cuenta que hará falta innovación, la Universidad y los centros de investigación tenemos la responsabilidad de jugar un papel relevante en la definición de la nueva normalidad en el sector del agua. Podemos aportar conocimiento en diferentes ámbitos tecnológicos y científicos pero nos equivocaríamos si pensáramos solo en términos técnicos. La COVID-19 es también una crisis social y desde la Universidad tenemos el deber y el deseo de implicarnos y de participar en las soluciones que la sociedad pide.
En este sentido, el Campus de l’Aigua es una herramienta que la Universitat de Girona pone a disposición de la sociedad para dar respuesta a las necesidades del territorio fomentando la interacción con las empresas, entidades y ciudadanía, para encarar conjuntamente los retos que como sociedad tenemos por delante.
Sirvan estas observaciones como punto de partida para una reflexión más amplia para poner en valor los recursos hídricos, su calidad y su relación con la sociedad.

*Elaborado por el Campus de l’Aigua de la Universitat de Girona con la participación y las contribuciones de las siguientes unidades:

  • Centro de Geología y Cartografía Ambiental (GEOCAMB)
  • Grupo de investigación en Biodiversidad y recursos marinos (GRMar)
  • Grupo de investigación en Ecología Acuática Continental (GRECO)
  • Grupo de investigación en Ecosistemas Marinos y Salud Humana (SeaHealth)
  • Grupo de Ecología Microbiana Molecular (GEMM)
  • Grupo de investigación Medio ambiente y tecnologías de la Información Geográfica
  • Grupo de investigación de Química Analítica y Ambiental
  • Laboratorio de Ingeniería Química Ambiental (LEQUIA)
  • ICRA, áreas de Recursos y Ecosistemas, Calidad del agua y Tecnologías y evaluación
  • Instituto de Ecología Acuática Instituto de Medio Ambiente
  • Cátedra Agua, Naturaleza y Bienestar
  • Cátedra de Estudios Marítimos
  • Cátedra de Geografía y Pensamiento Territorial Cátedra Océanos y Salud Humana

Entrevista a Jorge Chamorro

Fuente: Ingenio XYZ

Jorge Chamorro es Ingeniero de Caminos con una amplia trayectoria en el campo de la Operación y Mantenimiento y Diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales, potables y desaladoras. Con él hablamos sobre varios temas de interés relacionados con el diseño y construcción de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales urbanas, la gestión de los sistemas de saneamiento, su financiación o el mismo precio del agua.

Ha sido un placer hablar con él sobre temas que muchas veces no se discuten o se tocan de forma superficial, sin darle la suficiente importancia y quedando medio ocultos en el día a día de la actualidad del sector. Afortunadamente, aún quedan profesionales con ganas de ir más allá, poner el foco en las cosas que no funcionan y aportar soluciones gracias a la experiencia adquirida a lo largo de los años de vida profesional.

Espero que disfrutéis tanto como yo lo he hecho en esta entrevista (la más larga hasta la fecha) de más de una hora de duración.

Tratamiento anaerobio de aguas residuales con elevada biodegradabilidad

Reactor Anaerobio de tipo RANC en primer plano. Fuente: SIGMA.

Hoy quiero hablaros de la importancia de implantar tratamientos anaerobios en los casos de aguas residuales industriales con alta carga biodegradable, es decir, que tienen una alta relación DBO5/DQO. Nos referimos a la DBO5 como la parte biológicamente degradable de la materia orgánica contaminante (las bacterias la oxidan) y a la DQO como la parte químicamente degradable (aquí los microorganismos no interfieren). Así, cuanto más alto sea el valor obtenido entre estos dos parámetros significará que el agua es más fácilmente degradable mediante los microorganismos presentes en ella.

LOS REACTORES ANAEROBIOS COMO VENTAJA COMPETITIVA RESPECTO A LOS AEROBIOS

Las aguas residuales con elevadas cargas contaminantes pero a la vez fácilmente biodegradables se presentan como una oportunidad para poder incluir a los reactores anaerobios como herramienta fundamental en el proceso de depuración. Y esto se debe a que este tipo de tratamiento presenta dos claras ventajas respecto al aerobio.

1. ENERGÍA

Este aspecto hace referencia tanto al consumo como a la producción:

  • Los microorganismos de un reactor anaerobio no necesitan de oxígeno para degradar la materia orgánica contaminante que presenta el agua residual; es más, para la mayoría de ellos es tóxico. Debido a esto, la ventaja competitiva en consumo energético respecto a los reactores aerobios resulta clara, ya que éstos necesitan de soplantes o compresores para subministrar aire a las bacterias aerobias, con el debido consumo energético adicional.
  • Otro aspecto presente en las bacterias anaerobias es la producción de biogás (mayormente metano, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno) derivado de la degradación de la materia orgánica contaminante. Con la debida eliminación del azufre del biogás y su adecuación posterior, éste puede ser apto para inyectar a una caldera industrial o incluso ser utilizado en un proceso de cogeneración.
2. LODOS

La ventaja en la producción de lodos resulta en una reducción significativa de éstos dado que parte del producto de degradación de la materia orgánica se convierte en biogás, abandonando la fase líquida como parte del proceso de depuración. Añadir también que en esta EDARI el reactor anaerobio dispone de recirculación externa de los lodos mediante un equipo flotador BIODAF, por lo que ya se produce un espesado previo a la purga cuando éstos se encuentran en exceso.

Comparativa de balances entre tratamientos aerobio y anaerobio. Fuente: Jorge Cifuentes

INDUSTRIA DE BEBIDAS AZUCARADAS

Vista aérea de la EDARI de una industria de bebidas azucaradas. Fuente: SIGMA.

Volviendo a la idea del inicio de este post, tenemos un ejemplo de elevada biodegradabilidad en las aguas derivadas del proceso de elaboración de refrescos y bebidas azucaradas, las cuales tienen una relación DBO5/DQO>0,4 y una biodegradabilidad asimilable a las aguas residuales urbanas. Estas características hacen idónea la aplicación de un tratamiento anaerobio para obtener los objetivos de depuración deseados.

Aún así, hay que tener en cuenta de que en el caso que los límites de vertido sean muy exigentes probablemente se necesitará un postratamiento aerobio, aunque éste será de dimensiones y consumos energéticos mucho menores que si sólo se hubiera planteado ésta opción.

Para finalizar, os adjunto un video de una planta depuradora que trata este tipo de aguas de las cuales hemos hablado, con unos resultados de eliminación de DQO cercanos al 90%. La EDARI tiene las siguientes etapas:

  • Homogeneización y ajuste de pH
  • Reactor de tipo RANC con recirculación externa
  • Eliminación de lodos mediante flotador BIODAF

En este caso ya se consigue cumplir con el objetivo de vertido y no hace falta ningún proceso aerobio posterior, por lo que tenemos un ejemplo de instalación con una huella de carbono muy reducida que además cumple con los objetivos de sostenibilidad de la empresa que encargó el proyecto.

#WaterTalks – Ignasi Rodríguez-Roda

Esta tarde he estrenado el canal Live de Instagram con una videocharla en directo con el catedrático de Ingeniería Química Ignasi Rodríguez-Roda. En ella hemos hablado sobre varios temas como son el Máster de Ciencia y Tecnología de los Recursos Hídricos de la Universitat de Girona, los grupos de investigación LEQUIA e ICRATech, el Campus del Agua, los proyectos de difusión en colaboración con este blog, etc. En definitiva, una agradable conversación que espero que permita establecer los #WaterTalks en una serie de charlas tan interesantes como la de hoy.