La utilitat de fer autòpsies

Principals grups embrutiment
Font: Genesys International

No fa pas tant que el concepte d’autòpsia m’era completament aliè al camp del tractament d’aigües. De fet, si parlem d’avaluació sobre l’impacte de l’embrutiment en membranes d’osmosi inversa estarem dient el mateix amb més paraules.

Pels que habitualment treballeu amb mòduls de membranes d’osmosi inversa segur que a la llarga us heu trobat amb baixades de producció d’aigua osmotitzada o permeat. Aquesta disminució del rendiment (provocant un augment de la fracció rebuig del procés) a sobre no la provoca una sola causa, sinó que en pot tenir vàries:

· Formació de biofilms: provocat per l’amuntegament a la superfície de la membrana de bacteris i biopolímers que actuen de capa reduint la difusió del permeat.

· Deposició de coloides: provinents de silicats i conseqüència d’un mal pretractament abans del procés d’osmosi inversa.

· Precipitació de sals: amb formació de cristalls per saturació.

· Embrutiment orgànic: degut a la presència de diferents àcids presents a les aigües superficials.

· Acumulació de metalls: com ferro o alumini, provinents d’una dosificació en excés en el pretractament.

Principal embrutiment OI
Font: Genesys International

Doncs bé, ja veieu que hi ha diferents origens per al mateix problema final: la disminució de rendiment del procés d’osmosi inversa.

La meva petita experiència en aquest cas es limita a un embrutiment inorgànic per acumulació de sals, la solució: fer rentats àcids de forma periòdica.

Però i si no sé de forma clara la causa de l’embrutiment? Llavors ens pot ser molt útil fer una autòpsia de la membrana. Es tracta de, abans de llençar-la, aprofitar per fer-ne una dissecció i trobar d’aquesta manera les causes del seu baix rendiment.

Fallos de mebrana
Font: Genesys International

Si hi voleu aprofundir podeu llegir aquest interessant article d’on he extret alguns gràfics per il·lustrar el post:

EVALUACION DEL IMPACTO DEL ENSUCIAMIENTO EN MEMBRANAS DE OSMOSIS INVERSA (F. del Vigo, N. Peña, J. Sepúlveda. Genesys Membrane Products).

Les lleis comunitàries i la realitat de les seves regions

banderes-europees
Font: iAgua

Un article publicat recentment al portal iAgua per Manuel Suárez, president d’ADECAGUA, sobre una futura modificació de la Directiva Marc de l’Aigua fa reflexionar sobre les els interessos i necessitats dins de cada país de la UE.

És ben cert que a Europa hi ha una diferència important entre els països del nord i centre i els mediterranis. Relativa abundància de masses d’aigua, amb períodes de grans inundacions incloses versus escassetat hídrica amb èpoques recurrents de sequera.

De fet, en matèria ambiental i molt especialment l’aigua es barregen fronteres polítiques amb fenòmens que traspassen tota lògica d’organització humana. És per això que potser més que parlar de països del nord, centre o sud, la unitat d’acció es podria correspondre més a regions gestionades segons la varietat climàtica.

explotacio-aigua-ue
Font: El País

A l’article hi ha queixes davant de la preminència dels països amb abundància d’aigua i també la necessitat de defensar els interessos del propi país. Davant d’això:

Per què no una Directiva Marc més laxa, adaptable a les necessitats no ja de cada país sinó de cada regió de característiques climàtiques similars? Per exemple, en el cas d’Espanya, no és el mateix el litoral cantàbric que la zona atlàntica sud o la regió mediterrània. Ho adaptem des d ‘aquesta vessant? Potser estic dient una bestiesa… algú a la sala per dir-hi la seva?

Eines de reflexió:

· «Water policy in the European Union«. European Comission

· «Conceptes i principis bàsics de la Directiva Marc de l’Aigua«. Agència Catalana de l’Aigua

· «Europa estudia una nueva legislación sobre reutilización de agua para riego y recarga de acuíferos«. RETEMA.

Projecte OMBReuse

forward-osmosis
Osmosi Directa (FO). Spectrum.ieee.org

Un article conjunt escrit pel LEQUIA i l’ICRA a la revista RETEMA (Gen-Feb 2016) fa referència a les opcions que tenim per a poder obtenir aigua potable a partir d’aigua de mar, salobre o residual; és a dir, a partir d’aigües de difícil potabilització i que fa un temps ni eren considerades un recurs.

Es parla de dessalinització, regeneració, reutilització indirecta i directa d’aigua potable. En aquest últim cas es parla de la obligació d’instal·lar una barrera múltiple com pot ser un biorreactor de membrana (MBR) seguit d’una osmosi inversa (RO) i una desinfecció (llum UV, ozó, cloració), per a obtenir una aigua de qualitat i segura per al seu consum, amb la contrapartida de costos semblants a les de la dessalinització, 0,5-1€/m3.

mbr
MBR acoplat a Osmosi Inversa (RO). Esquema publicat per  Sunmanyang

El projecte OMBReuse pretén reduir els costos de generar aigua potable per a la reutilització directa mantenint-ne la qualitat i seguretat en el consum. És per això que s’ha apostat per la Osmosi Directa (FO).

La FO ja ha estat provada a escala laboratori i pilot, i a diferència de la RO l’obtenció del permeat es produeix per diferència de gradient de salinitat entre les dues bandes de la membrana. L’ús d’una solució d’alta salinitat o «solució extractora» (aigua de mar o clorur sòdic) forma part del sistema empleat, la qual es barreja amb l’aigua residual per llavors ser separada per la RO convencional. En aquest sentit, i degut a que el sistema utilitza la doble barrera (FO+RO) és de possible aplicació a la reutilització d’aigua residual com a potable.

ombr
OMBR. Esquema de la revista Environmental Science

Aplicada en el context dels MBR, la novetat que ens aporta el projecte OMBReuse és la substitució en el reactor de les membranes habituals (de micro o ultrafiltració) per les d’osmosi directa, aconseguint unes elevades taxes d’eliminació de contaminants a més d’una disminució en l’embrutament. En definitiva, ens segueix aportant aigua d’alta qualitat però a un menor cost. Aquest nou esquema de depuració ha rebut el nom de OMBR (Osmotic Membrane Bioreactor) i té un futur prometedor, però també cal resoldre certs inconvenients.

fo
Fonaments de l’osmosi directa. Imatge de Porifera

Vistos els avantatges de la FO, l’acumulació de sals al reactor biològic i la posterior validació a escala real es presenten com els principals reptes a superar. En el cas de l’augment de salinitat, els microorganismes del reactor se’n veuen afectats i provoca inestabilitat en el procés de OMBR.

Però tornant al projecte en sí aquest té 5 eixos definits:

  1. Optimització del procés de membranes.
  2. Avaluació del benefici d’usar 2 membranes denses (FO i RO) com a concepte de doble barrera contra els contaminants.
  3. Avaluació de la problemàtica de l’embrutiment en comparació al MBR habitual.
  4. Desenvolupament d’eines de control per a la concentració de sals i optimització d’operació i neteja.
  5. Desenvolupament d’un sistema d’ajuda a la decisió per integrar la OMBR en l’esquema de tractament d’aigües residuals en àmbit local.

Aquest projecte va començar el 2015 i té una duració de 2 anys, així que properament podrem saber els resultats de tota l’experiència acumulada.

Complementa-ho:

· «Eight technologies for drinkable seawater» (Sprectrum ieee)

· «What is Forward Osmosis?» (Porifera)

· «The osmotic membrane bioreactor: a critical review» (Environmental Science: Water Research & Technology)

Com afrontar la sequera?

murray-darling-basin

Un article de Sarah Ann Wheeler reflexiona sobre la resposta a l’escassetat d’aigua a la revista de la International Water Association (IWA):

«Professional backgrounds tend to predetermine one answer and often seek a silver bullet as the solution (…) the reality is that one strategy, by itself, is never enough.»

Enginyers, economistes, planificadors, etc. cadascun d’ells oferirà una solució diferent, però és probable que triant-ne una d’elles no n’hi hagi prou.

Afrontar un problema social, econòmic i ambiental com una sequera requereix d’una visió més interdisciplinar on cadascú de nosaltres pugui aportar la seva visió, així com extreure’n una solució integrada.

D’altra banda, tan governs com gestors han fet èmfasi en estratègies que afecten a l’oferta de l’aigua, obviant la part de l’ús i demanda d’aquesta. En aquest cas, explica Wheeler, podríem considerar 3 punts:

· Divulgar i educar en l’ús de l’aigua com un bé escàs.

· Plans reguladors que incideixin en una millora de la qualitat.

· Mesures econòmiques com poden ser taxes i tarifes que en promoguin un ús més sostenible o mercats de l’aigua.

En el cas d’Austràlia, després d’esgotar les mesures per la part de l’oferta, les últimes dècades s’han centrat a fer un esforç en la gestió de la demanda: límits a noves llicències, augment de la regulació, major divulgació i introducció de nous preus i càrrecs per l’aigua.

 

r138727_474293
La conca Murray-Darling, de vital importància per l’elevada producció agroalimentària

El més rellevant ha estat, però, la reforma dels drets de propietat i l’establiment de mercats de l’aigua de la conca Murray-Darling, l’àrea més gran de producció alimentària d’Austràlia. El pla de 2012 d’aquesta conca inclou la separació dels drets sobre la terra i l’aigua, el monitoratge sobre l’ús, la reforma del mercat de l’aigua i el sistema d’assignació de propietat, així com la diversificació de l’agricultura al Delta.

Però sembla ser que el que va permetre realment que els agricultors no entressin en fallida durant la Sequera del Mil·leni van ser els mercats de l’aigua. Aquests van donar resiliència al sistema per afrontar la sequera:

«During the worst years-when water allocations were at their lowest and rice farmers in New South Wales could not put their crop in-they sold their water on the temporary market. Downstream farmers bought that water to keep their vineyards or other permanent assets alive. This win-win would have been impossible without markets.»

australiawatertrading

 

De totes maneres no ens podem quedar en una solució aillada, sinó que l’hem d’integrar amb d’altres mesures com l’eficiència d’irrigació o l’establiment de límits d’ús. És més, cal tenir en compte la paradoxa de l’eficiència: les noves tecnologies de rec per elles mateixes no porten a un augment d’estalvi, ans al contrari, n’augmenten la demanda.

En definitiva, el diseny d’una resposta resilient a l’escassetat d’aigua és millor si s’aborda des de múltiples perspectives:

«To hit the target, avoid the silver bullet, and instead embrace the silver buckshot».

PER APROFUNDIR-HI:

L’article complet aquí.

PER SABER-NE MÉS:

Un article sobre com funcionen els mercats de l’aigua a Austràlia.