Water Reuse to the rescue? From Emerging Contaminants to Emerging Heroes!

This video is a presentation summarising the article «Water Reuse: How safe is it?» previously published in the blog aigues.net, whose authors are the young water researchers from ICRATech group, at ICRA Research Institute. The aim of the video is to show the challenges of water reuse with the best available technologies to be able to carry it out. From the blog aigues.net I would like to thank the predisposition and effort of these young researchers, you are the future!

Authors acknowledge the support from the Economy and Knowledge Department ofthe Catalan Government through Consolidated Research Group (ICRA-TECH – 2017 SGR1318)

Water reuse: How safe is it?*

Image: SPCR

*Article written by the Young Water Researchers of the T&A area of the Catalan Institute for Water Research (ICRA). Spanish Version at the end of this article.


The capacity to ensure clean and affordable water is becoming one of the most significant global challenges of our century [1]. Global water demand is expected to increase with a rate of 1% per year until 2050, accounting for an increase of 20–30% above the current level of water use [1]. In combination with current water scarcity caused by climate change, the possibility of reusing water is not merely an option but a necessity [2].


The Mediterranean region regularly suffers from severe water supply and demand imbalance, especially during the hottest season period. During the summertime, many Mediterranean countries become a holiday destination for tourists from all over the world. While this might be good for the local economy, water deficiency is often pushed to the extreme as a result of this intensive touristic activity.

The amount of water used by one single hotel at full capacity is enormous. Just imagine, all the showers and laundries that can be done in a single day.

However, the water reuse approach can turn the problem of how to treat an increased amount of polluted water into a benefit. Greywater collected from touristic locations can serve as a significant water and nutrient source while reducing the energy required for treatment.

An example of on-site water reuse is the Clean-TOUR project, which explores the potential benefits of greywater reuse in Lloret de Mar, a popular tourist destination of Costa Brava. Greywater is, in fact, all the household generated wastewater that is considered clean since it excludes toilet water, and thus can be potentially reused. The CLEaN-TOUR project is reusing this type of water for toilet flushing and as a feed for hydroponic vegetable systems where plants like tomatoes can grow.

Another excellent example of reclaimed water reuse is in Pinedo wastewater plant (Valencia). There, nearly 78 hm3/year (equivalent to about 31,000 Olympic swimming pools) of recycled water is used for crop irrigation alongside the environmental restoration of the Albufeira natural park. An additional benefit of the use of reclaimed waters in agriculture is the lower fertilizer consumption because nutrients involved in these waters can be leveraged by the terrain [1].

While the potential benefit of reusing water is something to pursue, the reused water must be safe both in terms of the environment side and our health.

A study showed that people who consumed crops irrigated with reclaimed wastewater were found to have higher blood levels of a pharmaceutical that they never consumed when compared to people eating crops irrigated with freshwater.

This pharmaceutical got into their food through the wastewater-soil-crop continuum. While the levels of this pharmaceutical were much lower than the therapeutic dose (theoretically safe), it does push the point that we need to understand the implications of wastewater reuse better and if the higher costs of treating water to higher standards is justified. 


Pharmaceuticals like the ones found in crop products are just one type of a larger class of contaminants, just recently discovered. The emerging contaminants (ECs) also include personal care products, gasoline additives, plasticizers, nd other everyday life products. Only recently, the have been recognized as harmful substances [3].


ECs are persistent and recalcitrant towards water treatment technologies or natural attenuation, they tend to bioaccumulate in macroinvertebrates, other organisms in the aquatic food web, and humans (Stackelberg et al., 2007). As found by Reinert et al. (2012), they can end up in our drinking water sources. Furthermore, the impact of exposure to low-level of these contaminants over prolonged periods is a growing concern. For instance, persistent chemicals with long-term effects such as polychlorinated biphenyls (PCBs), perfluorinated alkylated substances (PFAS), and chlorofluorocarbons (CFCs), could cause cancer when their concentration is above a safety threshold.


Even if ECs are present at very low concentrations ranging from ng/L to µg/L (e.g., one ng/L is only one drop in one trillion drops of water), they may pose a risk to the environment or human health [4, 5]. 

Annually, about 300 million tons of synthetic compounds from industrial and consumer products, 140 million tons of fertilizers, and several million tons of pesticides are consumed and partially find their way into natural waters [6].


Recent advances in analytical techniques have led to the detection of many ECs that ended up in drinking waters [7].

Since the analytical methods are evolving, a huge number of substances can now be detected in the water, even in trace quantities. It is crucial to investigate the effects of these new substances and their metabolites on health and the environment, especially under the scope of water reuse. In 2005, the European Commission funded the NORMAN project to promote a permanent network of reference laboratories and research centers, including academia, industry, standardization bodies, and NGOs. The NORMAN network notably targets to provided more transparent information and monitoring data on ECs and established an independent and competent technical/scientific debate on issues related to emerging substances. 


One might wonder: but are there any solutions to remove these harmful pollutants to get safe drinking water?

The answer is YES.

Nevertheless, when it comes to water treatment, one must consider the quality of the water at the initial stage and the required quality after treatment, as dictated by its intended use. When treating domestic wastewater is concerned, the limitation, usually, is not a technological one, but rather an economical one.  

If we would just need to inactivate viruses, bacteria, and so on, the water purification process that most people would be familiar with is boiling. Now imagine a highly simplified case where one person is generating the typical quantity of wastewater (150 liters per day). If we boiled water, that would mean over €25 of energy consumption to let the water boil! Furthermore, although the process of heating water, while on the one hand, kill pathogens, on the other, it could be useless in terms of removing the ECs.  

Over the last decades, chlorination has been the go-to treatment for disinfection. However, while chlorination allows us to get water free of pathogens, it does present some drawbacks. Some are harmless (e.g., the taste of chlorinated drinking water can ruin your tea), others, such as the generation of chlorinated by-products, are instead linked to bladder cancer, and it is ineffective against ECs.  

Other types of treatment are listed in the table with their positive and negative sides:

For example, both ozonation and especially photocatalysis are substantially more expensive than chlorination. This brings us back to what water quality is ultimately needed to justify the costs of its treatment.  

Otherwise, other kinds of low-cost treatments are considering electrochemical systems, hybrid systems coupling low-cost biological treatment with nanotechnology aimed at resource recovery (e.g., anaerobic digestion and recovery of nutrients and biogas) or nature-based solutions (NBS). An example of the latter one is the treatment wetland, which enables us to treat naturally polluted waters while promoting awareness on our environmental footprint. Also, NBS had already been implemented even in developing countries where the lack of financial investments poses a severe challenge on water treatment and sanitation.

What is required, however, is less easy to ascertain and is something that is still evolving as we find out more about the fate of pollutants in the environment.


Just five countries in Europe (Cyprus, Greece, Italy, France, and Spain) have a specific legislation regarding water reuse, even if this should be an issue of concern in more countries. Precisely, in May 2020, the European Parliament published the regulation on minimum requirements for water reuse (EU 2020/741). This regulation contemplates water reuse mainly for agricultural purposes and lists a set of requirements to ensure the safe water reuse. It is important to point out that although ECs are not considered in this regulation, more research is needed to assess their presence and behavior under different treatment technologies in order to eliminate their presence in reused water.


The best way to ensure clean water is to prevent contaminating it.

Adopting a circular economy approach in product manufacturing can prevent the release of harmful pollutants at the source. Following the example of Nature’s cycles, we should start envisioning a more sustainable world to help us overcome water shortage. However, the current situation is still far from this ideal scenario.

Fortunately, with the proper technology, reclaimed water can be used in various applications, depending on its quality, from a source of drinking water to irrigation in agriculture. To ensure safe reclaimed water use, a well-defined framework should be put in place with regulations that are up to date and strictly imposed. At the same time, these regulations should stimulate and encourage water reuse.

Yes, technology and regulation can make water reuse safe. It is up to us to make water reuse our hero.


The authors would like to thank the support of the Department of Economics and Knowledge of the Catalan Government through the Consolidated Research Group (ICRA-TECHNOLOGY – 2017 SGR 1318).


[1] Jodar-Abellan A, López-Ortiz MI, Melgarejo-Moreno J. Wastewater treatment and water reuse in Spain. Current situation and perspectives. Water (Switzerland). 2019;11(8).  

[2] Qu X, Brame J, Li Q, Alvarez PJJ. Nanotechnology for a safe and sustainable water supply: Enabling integrated water treatment and reuse. Acc Chem Res. 2013;46(3):834–43.  

[3] Zwiener C, Frimmel FH. LC-MS analysis in the aquatic environment and in water treatment – A critical review: Part II: Applications for emerging contaminants and related pollutants, microorganisms and humic acids. Anal Bioanal Chem. 2004;378(4):862–74.

[4] Oliver J. Summary for Policymakers. In: Intergovernmental Panel on Climate Change, editor. Climate Change 2013 – The Physical Science Basis [Internet]. Cambridge: Cambridge University Press; 2019. p. 1–30. Available from: https://www.cambridge.org/core/product/identifier/CBO9781107415324A009/type/book_part

[5] Pal A, He Y, Jekel M, Reinhard M, Gin KYH. Emerging contaminants of public health significance as water quality indicator compounds in the urban water cycle. Environ Int [Internet]. 2014;71:46–62. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2014.05.025.ç

[6] Anderson, B. S., Phillips, B. M., Hunt, J. W., Worcester, K.,Adams, M., Kapellas, N., & Tjeerdema, R. Evidence of pesticide impacts in the Santa Maria River watershed, California, USA.Environmental Toxicology and Chemistry. 2006;25:1160–1170.

[7] Hsion-Wen, D. K. and Xagoraraki, I. Contaminants Associated with Drinking Water. International Encyclopedia of Public Health (Second Edition);2017:148-158


Imagen: SPCR

*Artículo escrito por los Young Water Researchers del área T&A del Institut Català de Investigación del Agua (ICRA)

La capacidad de asegurar agua limpia y asequible se está convirtiendo en uno de los desafíos globales más importantes de nuestro siglo [1]. Se espera que la demanda mundial de agua aumente a un ritmo del 1% anual hasta el 2050, lo que supone un incremento del 20 al 30% por encima del nivel actual de uso del agua [1]. En combinación con la actual escasez de agua causada por el cambio climático, la posibilidad de reutilizar el agua no es sólo una opción sino una necesidad [2].
La región del Mediterráneo sufre regularmente un grave desequilibrio entre la oferta y la demanda de agua, especialmente durante el período de la estación más cálida. Durante el verano, muchos países mediterráneos se convierten en un destino de vacaciones para los turistas de todo el mundo. Si bien esto puede ser bueno para la economía local, la deficiencia de agua suele ser llevada al extremo como resultado de esta intensa actividad turística.
La cantidad de agua utilizada por un solo hotel a plena capacidad es enorme. Imagínense, todas las duchas y lavanderías que se pueden llevar a cabo en un solo día.
Sin embargo, el enfoque de la reutilización del agua puede convertir el problema de cómo tratar una mayor cantidad de agua contaminada en un beneficio. Las aguas grises recogidas en lugares turísticos pueden servir como una fuente importante de agua y nutrientes, al tiempo que reducen la energía necesaria para el tratamiento.
Un ejemplo de reutilización del agua in situ es el proyecto Clean-TOUR, que explora los posibles beneficios de la reutilización de las aguas grises en Lloret de Mar, un popular destino turístico de la Costa Brava. Las aguas grises son, de hecho, todas las aguas residuales generadas en los hogares que se consideran limpias, ya que excluyen el agua de los inodoros, y por lo tanto pueden ser potencialmente reutilizadas. El proyecto CLEaN-TOUR está reutilizando este tipo de agua para las cisternas de los inodoros y como alimento para sistemas vegetales hidropónicos donde pueden crecer plantas como los tomates.
Otro excelente ejemplo de reutilización de agua recuperada es la planta de aguas residuales de Pinedo (Valencia). Allí, cerca de 78 hm3/año (equivalente a unas 31.000 piscinas olímpicas) de agua reciclada se utiliza para el riego de cultivos junto con la restauración ambiental del parque natural de la Albufera. Un beneficio adicional del uso de las aguas recicladas en la agricultura es el menor consumo de fertilizantes, ya que los nutrientes que intervienen en estas aguas pueden ser aprovechados por el terreno [1].
Si bien el beneficio potencial de la reutilización del agua es algo que hay que tener como objetivo principal, el agua reutilizada debe ser segura tanto en términos ambientales como de nuestra salud.
Un estudio demostró que las personas que consumían cultivos regados con aguas residuales recuperadas tenían niveles más altos de un fármaco que nunca habían consumido en comparación con las personas que consumían cultivos regados con agua dulce.
Este fármaco se introdujo en sus alimentos a través de la continuidad agua-suelo-cultivo. Aunque los niveles de este fármaco eran mucho más bajos que la dosis terapéutica (teóricamente segura), esto nos lleva al punto de que necesitamos entender mejor las implicaciones de la reutilización de las aguas residuales y si se justifican realmente los altos costos de tratar el agua a niveles más exigentes. 
Los productos farmacéuticos como los que se encuentran en los productos de cultivo son sólo un tipo de una clase más grande de contaminantes, recientemente descubiertos. Los contaminantes emergentes (EC) también incluyen productos de cuidado personal, aditivos de gasolina, plastificantes y otros productos para la vida diaria. Sólo recientemente han sido reconocidos como sustancias nocivas [3].

Las EC son persistentes y recalcitrantes frente a las tecnologías de tratamiento del agua o la atenuación natural, tienden a bioacumularse en los macroinvertebrados, otros organismos de la red alimentaria acuática y los seres humanos (Stackelberg et al., 2007). Como han descubierto Reinert y otros (2012), pueden acabar en el agua potable. Además, el impacto de la exposición a bajos niveles de estos contaminantes durante períodos prolongados es una preocupación creciente. Por ejemplo, los productos químicos persistentes con efectos a largo plazo, como los bifenilos policlorados (PCB), las sustancias alquiladas perfluoradas (PFAS) y los clorofluorocarbonos (CFC), podrían causar cáncer cuando su concentración supera un umbral de seguridad.
Incluso si los CE están presentes en concentraciones muy bajas que van de ng/L a µg/L (por ejemplo, un ng/L es sólo una gota en un billón de gotas de agua), podrían suponer un riesgo para el medio ambiente o la salud humana [4, 5]. 
Anualmente se consumen unos 300 millones de toneladas de compuestos sintéticos de productos industriales y de consumo, 140 millones de toneladas de fertilizantes y varios millones de toneladas de plaguicidas, que en parte llegan a las aguas naturales [6].
Los recientes avances en las técnicas analíticas han llevado a la detección de muchos CE que terminaron en aguas potables [7].

Dado que los métodos analíticos están evolucionando, actualmente se puede detectar un gran número de sustancias en el agua, incluso en cantidades ínfimas. Es crucial investigar los efectos de estas nuevas sustancias y sus metabolitos en la salud y el medio ambiente, especialmente en el ámbito de la reutilización del agua. En 2005, la Comisión Europea financió el proyecto NORMAN para promover una red permanente de laboratorios de referencia y centros de investigación, incluidos el mundo académico, la industria, los organismos de normalización y las ONG. La red NORMAN tiene por objeto, en particular, proporcionar información y datos de vigilancia más transparentes sobre las CE y establecer un debate técnico y científico independiente y competente sobre cuestiones relacionadas con las sustancias emergentes. 

Uno podría preguntarse: ¿pero hay alguna solución para eliminar estos contaminantes dañinos para obtener agua potable segura?
La respuesta es sí.

Sin embargo, cuando se trata del tratamiento del agua, uno debe considerar la calidad del agua en la etapa inicial y la calidad requerida después del tratamiento, según lo dicte su uso previsto. Cuando se trata del tratamiento de aguas residuales domésticas, la limitación, por lo general, no es tecnológica, sino más bien económica.  
Si sólo tuviéramos que inactivar virus, bacterias, etc., el proceso de purificación del agua con el que la mayoría de la gente estaría familiarizada es la ebullición. Ahora imaginemos un caso muy simplificado en el que una persona está generando la cantidad típica de aguas residuales (150 litros por día). Si hirviéramos el agua, eso significaría más de 25 euros de consumo de energía para dejar hervir el agua! Además, aunque el proceso de calentar el agua, mientras que por un lado, mata a los patógenos, por el otro, podría ser inútil en términos de eliminar las EC.  
En las últimas décadas, la cloración ha sido el tratamiento para la desinfección. Sin embargo, mientras que la cloración nos permite obtener agua libre de patógenos, presenta algunos inconvenientes. Algunos son inofensivos (por ejemplo, el sabor del agua potable tratada con cloro puede arruinar el té), otros, como la generación de subproductos clorados, están en cambio vinculados al cáncer de vejiga, y es ineficaz contra los AE.  
Otros tipos de tratamiento se enumeran en la tabla con sus lados positivos y negativos:

Por ejemplo, tanto la ozonización como, especialmente, la fotocatálisis son sustancialmente más caras que la cloración. Esto nos devuelve a la calidad del agua que se necesita en última instancia para justificar los costos de su tratamiento.  
Por lo demás, otros tipos de tratamientos de bajo costo están considerando los sistemas electroquímicos, los sistemas híbridos que combinan el tratamiento biológico de bajo costo con la nanotecnología dirigida a la recuperación de recursos (por ejemplo, la digestión anaeróbica y la recuperación de nutrientes y biogás) o las soluciones basadas en la naturaleza (NBS). Un ejemplo de esto último es los humedales artificiales, que nos permiten tratar las aguas naturalmente contaminadas y al mismo tiempo promover la conciencia sobre nuestra huella ambiental. Además, las NBS ya se han puesto en práctica incluso en los países en desarrollo, donde la falta de inversiones financieras plantea un grave problema en el tratamiento del agua y el saneamiento.
Sin embargo, lo que se requiere es menos fácil de determinar y es algo que todavía está evolucionando a medida que averiguamos más sobre el destino de los contaminantes en el medio ambiente.

Sólo cinco países de Europa (Chipre, Grecia, Italia, Francia y España) cuentan con una legislación específica en materia de reutilización del agua, aunque esto debería ser motivo de preocupación en más países. Precisamente, en mayo de 2020, el Parlamento Europeo publicó el reglamento sobre los requisitos mínimos para la reutilización del agua (EU 2020/741). Este reglamento contempla la reutilización del agua principalmente para fines agrícolas y enumera una serie de requisitos para garantizar la seguridad de la reutilización del agua. Es importante señalar que, aunque las CE no se consideran en este reglamento, se necesita más investigación para evaluar su presencia y comportamiento bajo diferentes tecnologías de tratamiento a fin de eliminar su presencia en el agua reutilizada.

La mejor manera de asegurar un agua limpia es evitar su contaminación en origen.

Adoptar un enfoque de economía circular en la fabricación de productos puede prevenir la liberación de contaminantes nocivos en la fuente. Siguiendo el ejemplo de los ciclos de la naturaleza, deberíamos empezar a imaginar un mundo más sostenible para ayudarnos a superar la escasez de agua. Sin embargo, la situación actual todavía está lejos de este escenario ideal.
Afortunadamente, con la tecnología adecuada, el agua recuperada puede utilizarse en diversas aplicaciones, dependiendo de su calidad, desde una fuente de agua potable hasta el riego en la agricultura. Para garantizar un uso seguro del agua regenerada, debería establecerse un marco bien definido con reglamentos actualizados y estrictamente impuestos. Al mismo tiempo, esas reglamentaciones deberían estimular y fomentar la reutilización del agua.
Sí, la tecnología y la reglamentación pueden hacer que la reutilización del agua sea segura. Depende de nosotros hacer de la reutilización del agua nuestro héroe.


Los autores quieren agradecer el apoyo del Departament d’Economia i Coneixement del Gobierno catalán a través del Grupo de Investigación Consolidado (ICRA-TECNOLOGÍA – 2017 SGR 1318).


[1] Jodar-Abellan A, López-Ortiz MI, Melgarejo-Moreno J. Wastewater treatment and water reuse in Spain. Current situation and perspectives. Water (Switzerland). 2019;11(8).  

[2] Qu X, Brame J, Li Q, Alvarez PJJ. Nanotechnology for a safe and sustainable water supply: Enabling integrated water treatment and reuse. Acc Chem Res. 2013;46(3):834–43.  

[3] Zwiener C, Frimmel FH. LC-MS analysis in the aquatic environment and in water treatment – A critical review: Part II: Applications for emerging contaminants and related pollutants, microorganisms and humic acids. Anal Bioanal Chem. 2004;378(4):862–74.

[4] Oliver J. Summary for Policymakers. In: Intergovernmental Panel on Climate Change, editor. Climate Change 2013 – The Physical Science Basis [Internet]. Cambridge: Cambridge University Press; 2019. p. 1–30. Available from: https://www.cambridge.org/core/product/identifier/CBO9781107415324A009/type/book_part

[5] Pal A, He Y, Jekel M, Reinhard M, Gin KYH. Emerging contaminants of public health significance as water quality indicator compounds in the urban water cycle. Environ Int [Internet]. 2014;71:46–62. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2014.05.025.ç

[6] Anderson, B. S., Phillips, B. M., Hunt, J. W., Worcester, K.,Adams, M., Kapellas, N., & Tjeerdema, R. Evidence of pesticide impacts in the Santa Maria River watershed, California, USA.Environmental Toxicology and Chemistry. 2006;25:1160–1170.

[7] Hsion-Wen, D. K. and Xagoraraki, I. Contaminants Associated with Drinking Water. International Encyclopedia of Public Health (Second Edition);2017:148-158

Agència Catalana de l’Aigua (y IV): Regeneración y Reutilización de las aguas

Con esta entrevista cierro el ciclo de temas hablando con profesionales de la Agència Catalana de l’Aigua: Saneamiento (Marc Moliner y Jordi Robusté), Presas y Embalses (Carlos Barbero), Calidad de las Masas de Agua (Antoni Munné) y Regeneración y Reutilización de las Aguas Residuales (Carme Arreciado). Muchas gracias a todos ellos por ayudarme a divulgar sobre este mundo que me apasiona, a mis compañeros de viaje (con un especial recuerdo para Eduard Martínez, In Memoriam) por haber compartido unos cuantos cafés hablando de ello y sobretodo muchas gracias a Xavier Duran, contigo empezó todo 😉

Hoy contamos con la presencia de Carme Arreciado, Técnica del Departamento de Regulación de Servicios de Abastecimiento de la ACA. Buenos días y bienvenida Carme, cuéntanos un poco la historia reciente en el impulso a la reutilización del agua desde la ACA (2008-2018).

Buenos días Jordi. La Agència desde hace ya unos años apuesta fuerte por la reutilización de les aguas regeneradas. El uso de este recurso para usos “no potables” permite liberar agua potable para uso de boca. En el año 2008 y con motivo de la gran sequía que hubo en Catalunya, se construyeron instalaciones para mejorar la calidad y augmentar así el uso de agua regenerada, que se considera básico, sobretodo en situaciones de falta de recurso de agua potable. Durante unos años y debido a la crisis económica no se ha potenciado la reutilización, pero actualmente se está trabajando de nuevo en su expansión. Un ejemplo significativo es el convenio de colaboración entre la Agència Catalana de l’Aigua y la AMB firmado el pasado año 2018 con el objetivo de explotar las instalaciones de reutilización de la ERA del Prat del Llobregat

Para clarificar conceptos, agua regenerada, reciclada o reutilizada. Son la misma cosa? En qué se diferencian?

Agua regenerada es aquella agua depurada que ha estado sometida a un tratamiento addicional o complementario, llamado tratamiento de regeneración, que permite adecuar su calidad a los usos a los que se quiere destinar.

Los terminos “agua reciclada” o “agua reutilizada” aunque son utilizados con frecuencia para referirse al agua regenerada, sobretodo el segundo, no son correctos y en consecuencia tenemos que hablar de agua regenerada. Estos términos hacen referencia a un agua ya consumida que se ha vuelto a utilizar en un segundo uso, pero sin implicar que exista un tratamiento que mejore o adecue su calidad.

Existen diferentes tipos de reutilización: la indirecta, la planificada y la directa. Podrías dar un ejemplo de cada una? Cuál se ha desarrollado más hasta la fecha en Catalunya? 

La reutilización indirecta, también llamada no planificada, hace referencia a los efluentes de las depuradoras que vierten al medio receptor, sin ningún tratamiento addicional a los previstos en el Plan de Saneamiento y que posteriormente pueden ser captadas aguas abajo para volver a ser utilizadas. Es un tipo de reutilización que se realiza de manera natural. 

La reutilización directa, o planificada es aquella que hace referencia al uso del agua regenerada para un uso determinado y predefinido. Este tipo de reutilización requiere de una red de distribución o otros medios de transporte para llevarla hasta el usuario final. También necesita un tratamiento adicional de regeneración para conseguir la calidad necesaria para el uso al que se quiere destinar. Esta calidad viene fijada por el RD 1620/2007 y es el tipo de reutilización que la Agència quiere potenciar.

Qué proyectos relacionados con la regeneración y reutilización serán una realidad en un futuro próximo?

Desde la Agència se trabaja para incrementar el volumen en la reutilización planificada, sobretodo de aquellas depuradoras que vierten a mar, ya que es recurso que “se pierde” y interesa reincorporarlo de nuevo al ciclo hidrológico.

De caras al futuro aún queda mucho por hacer. El año pasado se reutilizaron de manera directa en Catalunya 30 hm3, tan solo un 5% del agua depurada en las depuradores públicas.

Evolución del volumen de agua reutilizada. Fuente: ACA

Por lo que respecta a proyectos, tal y como te he comentado antes, el pasado año 2018 se firma con la AMB el convenio de colaboración para la explotación de la ERA del Prat. Este convenio establece tres regímenes de explotación con volúmenes y usos fijados en función de las necesidades del sistema.

Este convenio establece también la necesidad de realizar campañas analíticas para hacer un seguimiento de la calidad del agua regenerada vertida al azud de Molins de Rei. El objetivo de derivar el agua regenerada hasta este punto, a través de un bombeo y más de 10km de conducción, tiene un doble objetivo, por un lado mejorar la calidad del agua del rio con objetivos medio ambientales y por otro incrementar el recurso.

Este mes de mayo, con el seguimiento y la colaboración de un grupo de expertos de diversos sectores, se inicia una primera campaña. con un total de 30 muestras y 352 parámetros a analizar.

En el III Congrés de l’Aigua a Catalunya, la economista e investigadora del CETAQUA Montserrat Termes, proponía mitigar el «yuck factor» propio de la percepción que la gente tiene del agua regenerada involucrando a la ciudadanía mediante programas educativos, centros demostrativos y una mayor transparencia en la gestión de la información. Le añadiría algo más a estas líneas de acción propuestas? 

Estoy totalmente de acuerdo con estas observaciones, falta informar a la ciudadania en relación a este tema. El agua regenerada se asocia a agua depurada y por este motivo es importante realizar estudiós y campañas que sirvan para “demostrar” que se trata de un recurso con una buena calidad.

La campaña analítica como la que se esta realizando actualmente va en este sentido.

Parque Sa Riera (Tossa de Mar), regado con agua regenerada. Foto: CCBrava

ICRA Workshop: «International experiences in Potable Reuse»

Wolfgang Gernjak presentando el Workshop

Aprovechando las sinergias del position paper posteado en este mismo blog sobre reutilización con fines potables, el pasado viernes 4 de octubre estuve de oyente en el workshop organizado por el ICRA sobre este mismo tema aplicado a experiencias internacionales.

Después de una breve introducción a cargo de Wolfgang Gernjak, Investigador Senior del grupo ICRATech, tomó la palabra el primer ponente, el profesor de la Universidad de Berkeley (California) y especialista en recursos hídricos David Sedlak, el cual hizo una aproximación a la situación de la reutilización con fines potables (también conocida como reutilización potable) en Estados Unidos y los posibles avances de cara al futuro. Fue una charla muy interesante donde el profesor Sedlak nos habló de la importancia de la legitimidad de la tecnología para que esta sea aceptada a nivel general. Esta legitimidad, se compone de 3 dimensiones: la pragmática, la moral y la cognitiva.

El segundo ponente, Antoni Munné, Responsable del Departamento de Calidad de las Aguas de la ACA, introdujo su ponencia relacionando el proceso de cambio climático actual en relación a las previsiones de caras a los próximos 10-30 años en materia de precipitaciones y temperaturas medias en la zona mediterránea. En resumen, se espera una mayor variabilidad en las lluvias, un aumento progresivo de las temperaturas medias y una reducción de precipitaciones de entre un 5-10% en 2030 y de un 15-20% en 2050, pudiendo ser éstas de un 15-30% en época estival.

En la segunda parte de su exposición, Munné presentó los avances del estudio monitorizado por el panel de expertos sobre los niveles de contaminantes emergentes en las aguas regeneradas de la ERA de El Prat de Llobregat, con el fin de, en un futuro próximo poder reutilizarlas con fines potables en el área metropolitana de Barcelona.

El tercer y último ponente del workshop, Lluís Sala, Responsable del Área de Abastecimiento y Reutilización del Consorci de la Costa Brava, hizo un diagnóstico sobre la reutilización potable en la Costa Brava explicando el caso paradigmático de El Port de la Selva y el proyecto DEMOWARE. Esta población costera tenía las características adecuadas para poder acoger una parte del proyecto: variabilidad en las precipitaciones, aislada geográficamente, alta demanda en época estival, tratamiento terciario en funcionamiento desde el año 2000, interés de la administración local, etc.

En el apartado de financiación, Sala remarcó que las inversiones cercanas a 1 millón de euros durante un período de 16 años apoyando la reutilización de agua regenerada en el Port de la Selva, han dado muy buenos resultados en materia de eliminación de contaminantes emergentes:

De todas formas, en el desarrollo del proyecto Demoware en Port de la Selva se observaron una serie de problemas inesperados como el incremento de salinidad debido a las sequías de los últimos años en la zona así como la presencia de concentraciones relativamente elevadas de biocidas que son recalcitrantes a ser eliminados:

En definitiva, los resultados del proyecto DEMOWARE en el caso de Port de la Selva instan a seguir profundizando en varios aspectos que quedan abiertos como la forma de evitar la salinización puntual en períodos de sequía (ósmosis inversa?) o la eliminación (quizás con tecnologías de oxidación avanzada) de contaminantes emergentes. Superar estos retos podría ser objeto de un nuevo proyecto complementario que arrojaría luz a los claroscuros planteados en esta ponencia.

Grupo ICRATech (II): reutilización de aguas con fines potables

Porque no nos deberíamos olvidar de la posibilidad de reutilizar agua para fines potables*

La economía circular, la estrategia de las 3R (reducción, reutilización, reciclado) y la industria 4.0 – estos son los axiomas que tanto les gusta proclamar actualmente a los políticos y a los líderes empresariales. Sin embargo, es importante destacar que la reutilización del agua es una realidad desde mucho antes que estos eslóganes se hayan hecho populares, y de hecho implementa todos los principios de la economía circular. 

La aceptación de la reutilización del agua para uso potable – o reutilización potable, derivado de la terminología anglosajona – ha aumentado considerablemente estos últimos años como una práctica que, correctamente gestionada, puede ser implementada de un modo seguro. En este breve artículo queremos revisar como los ejemplos aplicados recientemente a gran escala en todo el mundo, las iniciativas industriales y los avances científicos, muestran que la reutilización potable es una alternativa interesante a considerar en el portafolio de las actuaciones existentes para combatir la escasez del agua.

Diferencias conceptuales entre reutilización potable de facto, indirecta y directa. Imagen: Eden et al (2016), Potable reuse of water: A view from Arizona

Los beneficios obvios

Hay una serie de beneficios que no dejan lugar a duda cuando se debate sobre la reutilización de agua. Entre ellos, se reduce la cantidad de agua que se extrae y la que se vierte en el ciclo natural del agua. Esto puede ser beneficioso para mantener los caudales y la calidad aguas abajo de las grandes ciudades en cuencas que sufren problemas de escasez. También disminuye la presión aguas arriba sustituyendo parte de la extracción necesaria para abastecer la población. Al contrario que con otras fuentes alternativas de agua como la de escorrentía de lluvia (de suelos o de tejados), el efluente de una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) tiene una menor variabilidad de cantidad y calidad, lo que supone una gran ventaja en la planificación y diseño de las infraestructuras. Finalmente, la reutilización potable requiere una demanda energética por metro cúbico de agua producido del orden de entre una tercera y cuarta parte respecto al consumo energético de la desalinización de agua de mar, otra fuente alternativa de recursos hídricos en zonas costeras.

Cabe destacar también que críticos de la reutilización potable argumentan que es mejor centrarse en la reutilización para riego en la agricultura. Lo cierto es que estas zonas que demandan un uso intensivo del agua suelen estar lejos del punto donde se genera el agua regenerada en las grandes ciudades, por lo que los costes de construcción de las infraestructuras necesarias para transportar el agua, unidos al requerimiento energético del bombeo, penalizan el interés económico de dicha opción cuando el sector agrícola se centra en productos con un limitado retorno de la inversión.

¿Es seguro?

Los ciudadanos se preguntan, con razón, si es seguro beber agua regenerada. Por otro lado, los políticos y responsables de la toma de decisiones, aunque acepten la viabilidad técnica y el poco riesgo para la salud pública, pueden tener dudas comprensibles respecto a la aceptación pública general y a su capacidad de generar confianza entre la población respecto al concepto de beber agua regenerada.

El primer comentario al respecto es que si estamos dispuestos a mirar lo suficientemente lejos, como por ejemplo a los Estados Unidos, Singapur, o Australia, podemos confirmar con toda confianza que se ha acumulado una gran cantidad de evidencias y experiencia a gran escala en aplicaciones de esquemas de tratamiento de aguas residuales para reutilización potable. Desde el punto de vista de calidad y seguridad del agua servida, estas instalaciones han estado suministrando agua en continuo de una gran calidad, en algunos casos desde décadas. De hecho, la ciencia ha demostrado repetidamente que la reutilización potable planificada en la que se aplican esquemas de tratamiento avanzado suministra un agua de mayor calidad que la práctica habitual de muchas Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables (ETAP) convencionales que captan el agua superficial de un rio aguas abajo de una gran ciudad que ha vertido sus aguas residuales tratadas. Este esquema, conocido con el nombre de reutilización de facto para potabilización, es habitual en la mayoría de los ríos europeos como el Rin, el Támesis, o el Danubio o también localmente en el Río Llobregat por dar algunos ejemplos. 

Desarrollo en reutilización de aguas

Vamos a estudiar con mayor profundidad las herramientas disponibles para asegurar la reutilización segura para potabilización directa y los avances realizados durante estas últimas décadas.

Para empezar, varias tecnologías utilizadas en los esquemas de tratamiento como la ósmosis inversa o la oxidación avanzada han alcanzado un elevadísimo grado de madurez. Dichos avances han penetrado en el sector del agua a través de todo el proceso de producción, tanto en los procesos de ensamblaje de los módulos de membranas de ósmosis inversa, como en los protocolos de mantenimiento empleados en las estaciones de tratamiento avanzado de aguas residuales. Así mismo, nuestro conocimiento de las tecnologías más convencionales como la ozonización, la adsorción en carbón activo o el simple uso de reactivos químicos para la desinfección, también ha aumentado considerablemente durante estos últimos años. Al mismo tiempo, vemos en un horizonte cercano la irrupción de tecnologías innovadoras como los sistemas integrados de membranas con nuevos materiales, nuevos procesos de oxidación avanzada, o las tecnologías de tratamiento electroquímicos, que pronto se incluirán en el amplio repertorio de herramientas disponibles para potenciar la reutilización de agua.

Nuestro conocimiento respecto a los contaminantes y a la química del agua también ha aumentado. Ya cada vez se producen menos sorpresas desagradables de compuestos que se creían que eran benignos y posteriormente se identificó su potencial peligro, como por ejemplo pasó con las sustancias perfluorinadas. Estos ejemplos nos han puesto sobre aviso, y demuestran la necesidad de permanecer alerta sobre la amenaza potencial de cualquier compuesto desconocido, aunque es indudable el progreso llevado a cabo en estos últimos años.

En la actualidad, se han desarrollado y popularizado potentes métodos numéricos de computación que, entre otras aplicaciones, permiten generar de un modo más rápido y económico datos simulados que reproducen el comportamiento experimental. Existe una amplia variabilidad de aplicaciones de estos métodos computacionales, de los cuales tan solo unos pocos de describen a continuación: un ejemplo sería el establecimiento de relaciones cuantitativas entre la estructura y la actividad (QSAR) para simular y predecir el comportamiento de contaminantes conocidos y desconocidos basados en propiedades moleculares, reales o inventadas, en procesos de tratamiento que permiten cubrir cualquier eventualidad posible. El desarrollo de procesos asistidos con diseño de fluidos computacional facilita el diseño del tratamiento biológico de aguas residuales o los fotorreactores que aplican radiación ultravioleta para la destrucción de contaminantes, entre otros. También podemos simular largas series de datos de operación de años de una instalación de tratamiento para evaluar el impacto de fallos estocásticos de equipos u otros accidentes mediante simulaciones de Monte Carlo en el riesgo de calidad del agua. El aprendizaje automático para aprender de experiencias en la operación de procesos empieza a ser una realidad en la industria en general, y también en el sector de la reutilización de agua. 

A modo de resumen, sabemos que un tren de tratamiento avanzado, correctamente diseñado y operado, es capaz de controlar adecuadamente el riesgo de calidad del agua. También existe buenas guías de gestión del riesgo, basada en el método de Evaluación de Riesgos y Puntos Críticos de Control (Hazard Assessment and Critical Control Point, HACCP), desarrollado inicialmente en la industria alimentaria. Específicamente, la industria del agua ha puesto especial énfasis en la identificación y desarrollo de sensores que garantizan el correcto funcionamiento de las barreras individuales en los trenes de tratamiento, necesario para la implementación del concepto de control de puntos críticos.

El éxito de los casos de estudio disponibles a nivel internacional no se debería analizar solamente desde un punto de vista técnico de la calidad del agua. Estos casos también nos enseñan como se puede comunicar efectivamente a los ciudadanos, cual es el papel que juega la educación, y muchos otros aspectos relevantes para su aceptación social. De hecho, también podemos aprender de esos casos en que los proyectos de reutilización potable no fueron implementados debido a la oposición ejercida por los ciudadanos, al poco compromiso político, o a otras razones de mayor complejidad.

Volviendo finalmente a la cuestión sobre la seguridad de la reutilización potable: no estamos diciendo “despreocúpate o relájate” – tan solo estamos evidenciando que se dispone de multitud de herramientas que nos pueden hacer sentir más confiados, y que el riesgo de fallo o accidente es muy bajo si estas herramientas se utilizan de un modo eficiente y consciente. 

¿Es eficiente? ¿Y viable económicamente?

Entonces, si has leído hasta este punto, probablemente te estés preguntando la siguiente cuestión fundamental: ¿Cuánto cuesta y cuál es la eficiencia de la potabilización directa del agua?

Déjanos responder de un modo evasivo en primer lugar haciéndote un par de preguntas: ¿Cuál sería un precio justo para el agua potable? ¿Estás dispuesto a gastar más dinero para pagar la factura de tu teléfono móvil o para disponer de agua corriente potable de máxima calidad en tu grifo a todas horas? 

Membranas de Osmosis Inversa del sistema de inyección al subsuelo de agua regenerada de Orange County, California, USA.https://www.ocwd.com/gwrs/the-process/

Respondiendo de un modo más directo a la pregunta, es evidente que el coste y el requerimiento energético para potabilizar este recurso hídrico alternativo (el agua residual) es significativamente mayor que el necesario para potabilizar agua superficial prístina. Pero entonces, de nuevo, comparado con otras fuentes alternativas de agua que a veces parecen más factibles, como el agua de lluvia, la confianza es mayor y el coste puede ser inferior. El sistema de tratamiento avanzado más completo, que incluye prefiltración con membranas de baja presión, filtración de ósmosis inversa, y posterior oxidación o por lo menos desinfección puede ser operado con un requerimiento energético menor a 1 kWh/m3. Existen otros trenes de tratamiento, de menor coste energético, que incluyen ozono y biofiltración, cuyo estadio de desarrollo parece indicar que serán adecuados y sostenibles para la potabilización directa segura. En cualquier caso, la potabilización directa requiere menor energía que la desalación del agua de mar, ETAPs que requieren bombeo y distribución del agua producida a grandes distancias, y que muchos sistemas descentralizados, cuya desfavorable economía de escala suele implicar grandes consumos energéticos debido a la baja eficiencia de los pequeños equipos. Además, el régimen de operación en discontinuo de los sistemas descentralizados suele afectar negativamente en los costes de inversión respecto a los sistemas centralizados bien planificados que operan en un régimen en continuo 7/24.

¿Hay otros beneficios?

Hasta el momento hemos hablado ampliamente de los aparentes beneficios sobre la cantidad del recurso hídrico, sobre la calidad y la seguridad, y un poco sobre costes y consumos energéticos. Pero, quizás, aunque más escondidos e indirectos, pueden existir otros beneficios y oportunidades.

En el siglo XXI y en el contexto de la economía circular, solemos proclamar la transición de nuestras EDAR convencionales en fábricas de recuperación de recursos. Tradicionalmente, la operación del tratamiento de aguas residuales se ha centrado en la oportunidad para recuperar energía a través de generar metano en procesos anaeróbicos además de nutrientes a través de precipitación de estruvita u otras tecnologías. Al mismo tiempo la eliminación de nutrientes puede ayudar a la operación de muchas tecnologías avanzadas de tratamiento de aguas (por ejemplo, en el control del ensuciamiento por fosfato cálcico en la filtración por ósmosis inversa). Parece pues que existen oportunidades para desarrollar sinergias entre la recuperación de los nutrientes y del agua. Del mismo modo, se puede pensar como la recuperación de la energía se conecta con la recuperación de nutrientes y agua. Y ¿Quién sabe? Quizás en el futuro la recuperación de metales del agua residual será viable y económicamente rentable, especialmente del rechazo de la ósmosis inversa y de otras corrientes concentradas.

Finalmente, las EDARs siempre han sido considerados como una fuente de contaminación antropogénica en el ciclo natural del agua, aportando nutrientes y otros compuestos químicos orgánicos e inorgánicos. Actualmente, que nos regimos por el principio reconocido de que el contamina paga (tal y como dictamina la Directiva Marco del Agua), los beneficios de la reutilización del agua pueden proporcionar una gran oportunidad para disminuir el impacto y la presión ambiental de las grandes ciudades. Especialmente, una de las principales amenazas de la descarga del agua residual tratada se relaciona con la propagación de los genes de resistencia a los antibióticos. En este contexto, el tratamiento avanzado de los efluentes secundarios puede convertirse en un requerimiento, más que en una simple opción.

Agua residual, efluente de salida de EDAR y agua purificada ya apta para su reutilización. Fuente: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45828357

El papel de la ciencia

Como nota final, nos gustaría proponer una lista de tareas a las que podemos contribuir como científicos, sin la pretensión de que la lista sea exhaustiva ni completa.

En primer lugar, pese a la disponibilidad de diversas operaciones unitarias suficientemente maduras, no deberíamos cesar el desarrollo de nuevas tecnologías y estrategias de tratamiento. Esto incluye la integración de soluciones de tratamientos basados en la naturaleza y control de contaminación en el origen.

En el contexto de un ciclo urbano del agua cada vez más complejo que conecta sistemas centralizados y descentralizados para optimizar su rendimiento desde un punto de vista económico, social y ambiental, necesitaremos soluciones para disponer de distintos tipos y calidades del agua. Tal y como se ha comentado con anterioridad, debemos contribuir explorando y desarrollando soluciones creativas y sinergias potenciales en un ciclo del agua con múltiples conexiones que se rijan por los paradigmas de la economía circular. 

En segundo lugar, todavía existen cuestiones no resueltas por lo que respecta al impacto de la descarga del agua residual y las oportunidades de tratamiento avanzadas para mitigar dichos efectos y potenciar, a su vez, los beneficios de la reutilización. Algunas de estas dudas están relacionadas con las principales amenazas del siglo XXI, como la resistencia a los antibióticos.

Finalmente, por lo que respecta a la comunicación y difusión de las soluciones para la sociedad, debemos implicarnos en el debate generado y actuar como embajadores del conocimiento.

En el Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA) disponemos de expertos relacionados con muchos de los aspectos de la reutilización potable; ingenieros que trabajan en tecnologías de tratamiento, químicos que analizan los riesgos relacionados con los contaminantes emergentes y los subproductos de desinfección, y microbiólogos que investigan los mecanismos de transferencia de los genes de la resistencia a los antibióticos. Como científicos que somos, estamos comprometidos con el desarrollo positivo de la sociedad, y, por ello, mantenemos las puertas abiertas para hablar y discutir con todos ustedes respecto a este tema y a otros relacionados con el agua.

*Documento escrito por Wolfgang Gernjak con la colaboración de Joaquim Comas, Ignasi Rodríguez-Roda y María José Farré, investigadores del grupo ICRAtech en el Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA).


  • Los autores quieren agradecer el apoyo del Departament d’Economia i Coneixement del Gobierno catalán a través del Grupo de Investigación Consolidado (ICRA-TECNOLOGÍA – 2017 SGR 1318).


Este artículo sirve de introducción al próximo Workshop organizado por el ICRA sobre Reutilización de aguas con fines potables que tendrá lugar el próximo 4 de octubre de 2019 de las 10h a las 15h. + INFO AQUÍ.