La reutilización de aguas residuales (llamadas grises o negras según provengan del uso doméstico o sean desechos humanos), debidamente depuradas mediante distintas técnicas, como fuente alternativa de agua y fertilizante para los viñedos, es una práctica creciente en algunos países vitivinícolas de Europa y en zonas con problemas de sequía, como por ejemplo en Medio Oriente. En Mendoza -principal productora de vino de Argentina- se permite esta práctica en situaciones especiales aunque no está generalizada.
Un reciente caso de desbordes cloacales en esta provincia reavivó el tema, ya que las aguas servidas derivaron en un canal de riego y luego Irrigación autorizó su uso en fincas con las limitaciones y reglamentaciones establecidas por ley, que les contamos en esta nota. También, para ilustrar la temática, publicamos un resumen de una investigación de científicos mendocinos, peruanos y franceses que se ocuparon del asunto.
Por Pedro Straniero
Editor de Enolife
Para comenzar, replicamos una nota aclaratoria emitida por el Departamento General de Irrigación (DGI) de Mendoza, que delimita responsabilidades sobre un caso accidental ocurrido recientemente en esta provincia, que derivó en el volcado de efluentes cloacales en un canal de riego, a la vez que disipa dudas sobre el uso permitido de aguas residuales tratadas o diluidas para riego agrícola.
Irrigación aclaró textualmente:
«Ante las consultas surgidas en relación con la contingencia generada por la rotura de una colectora máxima cloacal en la zona de calles 2 de Mayo y Severo del Castillo (Las Heras, Mendoza), resulta necesario brindar precisiones técnicas e institucionales que permitan contextualizar adecuadamente la situación y disipar dudas respecto de las alternativas actualmente en análisis.
«En primer término, corresponde señalar que el Departamento General de Irrigación (DGI) no es el organismo causante del incidente ni el responsable operativo de la infraestructura cloacal involucrada. Su intervención se produce en carácter de autoridad de control, administración hídrica y policía del agua, en razón de que los desbordes alcanzaron un cauce de riego del sistema provincial.
«Frente a un evento de estas características, donde confluyen variables sanitarias, ambientales, operativas y sociales, las alternativas disponibles suelen ser complejas y ninguna resulta ideal en términos absolutos. En ese marco, la función institucional consiste en evaluar técnicamente las opciones posibles, reducir riesgos y procurar la solución de menor impacto mientras se avanza hacia la reparación definitiva de la infraestructura dañada.
Marco normativo aplicable
«La gestión de este incidente se divide en tres ejes normativos complementarios:
• Intervención en la Red: Las responsabilidades y acciones sobre la red colectora cloacal se rigen por los contratos de concesión originalmente celebrados con el Ente Provincial del Agua y Saneamiento (EPAS, hoy integrado a la estructura del DGI en la figura de la Dirección de Regulación y Control de Agua y Saneamiento (Dircas).
• Vuelco a Cauces: Dado que los desbordes afectaron un cauce, se aplica la Resolución Nº 52/20, que regula la protección de la calidad de las aguas del dominio público provincial y establece los parámetros permitidos para cualquier vertido en el sistema hídrico.
• Reuso para Riego: La posibilidad de dar destino de riego a estos líquidos se encuadra en la Resolución Nº 400/03, que regula las Áreas de Cultivos Restringidos Especiales (ACRE)».
«Es precisamente dentro de este último marco donde se analiza, con carácter extraordinario y transitorio, la posibilidad de destinar en forma controlada dichos líquidos a riego agrícola restringido.
Sobre la alternativa de reúso agrícola controlado
«Debido a que las tareas necesarias para resolver de manera definitiva la rotura demandan tiempo operativo, se evalúa una alternativa de contingencia consistente en conducir los líquidos hacia áreas grícolas previamente relevadas, en coordinación con la dotación de aguas claras del canal involucrado (Rama 12), a efectos de mejorar condiciones hidráulicas y sanitarias del manejo transitorio. Debe enfatizarse que no se trata de una autorización irrestricta ni automática, sino de una posibilidad sujeta a evaluación técnica, controles operativos y cumplimiento estricto de parámetros que se definan específicamente para esta emergencia.
¿Que tipo de cultivos pueden irrigarse?
«La normativa de reúso distingue entre tipos de cultivos según el riesgo sanitario asociado, especialmente en función del destino final de la producción, la posibilidad de contacto directo del producto con el efluente, y la existencia o no de procesamientos posteriores antes de su utilización o consumo.
Por esa razón, en una contingencia de estas características resultan más aptos para evaluación aquellos cultivos que presentan menor exposición sanitaria relativa, entre ellos:
• Viñedos (uva para vinificar): Están permitidos porque los frutos destinados a procesos industriales (como la fermentación en la elaboración de vino) aseguran la eliminación de agentes patógenos antes del consumo. Además, la vid es un cultivo donde el fruto no tiene contacto directo con el agua de riego.
• Forestales, cortinas forestales o especies destinadas a madera, biomasa u otros aprovechamientos no alimentarios.
• Pasturas o forrajes destinados a corte, reserva o procesos posteriores, siempre que no impliquen pastoreo directo e inmediato del ganado sobre el área regada.
• Otros cultivos industriales o de bajo riesgo sanitario que puedan ser técnicamente evaluados caso por caso.«
El valor del agua en épocas de cambio climático
Desde comienzos del siglo XXI, a partir de la posibilidad de aumentos progresivos de la temperatura global y sequías más graves como efectos del cambio climático, el uso de aguas residuales tratadas se ha incrementado notablemente, así como los estudios científicos sobre su conveniencia y paulatina necesidad. Al respecto, recientemente un grupo de investigadores de Argentina, Perú y Francia -entre ellos el mendocino Hernán Ojeda, egresado de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Cuyo– realizaron y publicaron el completo estudio «Reciclaje y desalinización parcial de aguas residuales ricas en nutrientes para el riego de viñedos», del cual a continuación realizamos un resumen (los destacados son nuestros):
En las regiones mediterráneas europeas, el riego por goteo ha sido una de las primeras adaptaciones realizadas por los viticultores frente a las consecuencias del cambio climático (situaciones de sequía cada vez más frecuentes). El agua tiene un valor indiscutible y, en este contexto, numerosas ayudas públicas han financiado varias iniciativas para estudiar la pertinencia técnica, medioambiental y económica de esta solución.
La reutilización de aguas residuales depuradas, como fuente alternativa de agua y fertilizante, permite tanto el acceso a una fuente de calidad controlada como a la reducción de conflictos de uso, aplicando el principio de economía circular. Los nutrientes presentes en las aguas residuales municipales depuradas (N, P, K principalmente) constituyen una ventaja particular frente a las fuentes de agua de riego convencionales, por lo que, ocasionalmente, no se requerirían fertilizantes suplementarios. Sin embargo, para el riego con aguas residuales depuradas se tienen en cuenta requisitos medioambientales y sanitarios adicionales.
En los casos en los que el contenido en sales disueltas del agua tratada no permite su uso directo, se requerirá de un tratamiento de desalinización parcial por membranas justo antes del tratamiento de desinfección. Este puede ser por electrodiálisis reversible (EDR), nanofiltración (NF) u ósmosis inversa (OI). La etapa de desinfección es necesaria, sea cual sea el proceso de desalinización, para eliminar o inactivar los microorganismos patógenos aún presentes en el agua tratada y garantizar su calidad hasta el punto de utilización. De esta manera, se prevén los riesgos relacionados con el desarrollo de biofilms en la red de distribución y en los sistemas de microrriego.
El riego de viñedos con aguas residuales depuradas se practica desde hace décadas en importantes países productores de vino como Australia, Estados Unidos o España. En Francia, su uso es muy reciente, pero la demanda está creciendo gracias, en parte, a los resultados alentadores de proyectos pioneros.
Escasez hídrica, economía circular y agua de riego
La escasez de agua es un problema mundial que está provocando una presión sin precedentes sobre los suministros de agua dulce, especialmente en las regiones áridas y semiáridas.
El agua es vital para la producción agrícola y, por lo tanto, para la seguridad alimentaria mundial. Esta crisis se ve agravada por el crecimiento demográfico, el acceso a recursos hídricos finitos y el cambio climático, por lo que gestionar la futura evolución del uso del agua para el riego agrícola es, indudablemente, uno de los grandes retos a los que nos enfrentamos.
La agricultura es actualmente el principal consumidor de agua. Se estima que, de los recursos hídricos convencionales disponibles a nivel mundial, el 70% se destina a la agricultura, el 11% al uso municipal y abastecimiento y 19% a usos industriales. La producción agrícola mundial se ha triplicado en los últimos 50 años, y más del 40% del incremento de la producción alimentaria proviene de las zonas de regadío, que han duplicado la superficie neta cultivada a nivel mundial. Además, la agricultura de regadío representa el 20% del total de la tierra cultivada y aporta el 40% del total de alimentos producidos en todo el mundo.
En este contexto, y dado que la agricultura de secano, enfrentada a la variabilidad de las lluvias debido al cambio climático, tampoco se libra, es necesario actuar con urgencia, y hacer posible una planificación previa que permita la incorporación de recursos hídricos no convencionales, como son la reutilización de agua y la desalación.
Economía circular: una cuestión vital
La estrategia de este enfoque es integrar adecuadamente el ciclo hidrológico natural y el ciclo tecnológico del agua, con el objetivo de optimizar y reutilizar este recurso vital, permitiendo así una gestión planificada, eficiente y sostenible.
Los modelos de consumo de agua basados en una economía lineal, es decir, “captación → potabilización → distribución → uso → saneamiento → vertido al medio ambiente” no son sostenibles, ni desde el punto de vista económico ni desde el medioambiental.
Si tratamos de concebir el agua como un elemento clave del concepto de economía circular, deberíamos aspirar a mejorar el nivel de calidad del agua que sale de las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) y darle así, una segunda vida mediante su reutilización. El objetivo es acercar el ciclo hidrológico natural al ciclo técnico de reutilización del agua, intentando que sea circular, eficiente y sostenible. Por ejemplo, rediseñando la red de ciudades e infraestructuras (doble canalización), optimizando la eficiencia del uso de agua en cada proceso (reducción del consumo de agua potable) y utilizando energías renovables (biogás, eólica, fotovoltaica, hidráulica).
Los catalizadores de estos diseños ecológicos son sin duda la «innovación», la «excelencia técnica» y la “transferencia de experiencias”. Una buena gestión del suministro de agua reciclada reduce la extracción de agua de fuentes convencionales y puede proporcionar al ciclo «hidrológico» una fuente fiable de agua.
Riego de la vid: una herramienta de adaptación
La intensidad y duración de la sequía han hecho que el riego de la vid sea una práctica cada vez más utilizada. En el sur de Francia, por ejemplo, la superficie de viñedos de regadío ha aumentado en unas 1.800 ha al año desde 2010, superando actualmente el 15% de la superficie total de viñedos del territorio de Languedoc-Roussillon (Región de Occitanie). El viñedo es actualmente el primer cultivo de regadío en esta zona de Francia.
En este contexto, las políticas públicas sobre cuestiones vitivinícolas en el marco de la Organización Común de Mercados (OCM) de la Unión Europea (UE) han contribuido al desarrollo del riego de los viñedos financiando la instalación de sistemas de riego por goteo. En la cuenca de Languedoc-Rossillon, durante el periodo 2008-2018, se equiparon más de 23.000 ha gracias a las ayudas a la reestructuración del viñedo.
Evidentemente, el agua para la agricultura no podrá llegar a todas las zonas cultivadas que requieren riego y, en algunos casos, habrá conflictos de uso con la población urbana. Para evitar esta situación, se están estudiando recursos alternativos, promoviendo la reutilización del agua en un contexto de economía circular.
Un recurso hídrico controlado y perene pero limitado
El reciclaje y la reutilización de aguas residuales, como parte de las soluciones para afrontar la crisis mundial del agua, se ha incrementado significativamente en los últimos años. Es así que, tanto Ciudad del Cabo (Sudáfrica) como California (Estados Unidos) están fomentando la reutilización de aguas residuales para abastecimiento de agua potable. Mientras que la reutilización de aguas residuales industriales está en pleno auge en países como China, India y Taiwán, que están impulsando un gran crecimiento en este sector.
También es destacable el posicionamiento de Estados Unidos, segundo mercado más grande en reutilización a nivel global, con el 10% de la capacidad total. Y países como México, Perú y Egipto han impulsado un interesante desarrollo de este sector durante el último año.
Según datos de la Comisión Europea, en la UE cada año se tratan más de 40.000 millones de m3 de aguas residuales; pero sólo se reutilizan 964 millones de m3 (menos del 2,5%). España es uno de los países más importantes en reutilización, más del 40% de las aguas reutilizadas en Europa son españolas. En tanto, Francia con 7,7 millones de m3 de aguas reutilizadas cada año, aún está en plena organización y desarrollo de esta práctica. La cual se limita, por tanto, a determinadas regiones (principalmente el sur de Francia), y los proyectos, en gran parte, están enfocados esencialmente en el riego de la vid y de parques y jardines.
Sin embargo, con el reciente Reglamento (UE) 2020/741 del Parlamento Europeo y del Consejo del 25 de mayo 2020 relativo a los requisitos mínimos para la reutilización del agua para uso agrícola (entrada en aplicación el 26 de junio 2023), esta práctica podría aumentar rápidamente en los próximos años: pasando de los 3 millones de m3/día, actualmente, a los 18 millones de m3/día.
Aspectos técnicos del reciclaje y reutilización de aguas residuales
El reciclaje de las aguas residuales urbanas es un recurso alternativo original y valioso. Su reutilización tras el tratamiento para el riego agrícola se está en pleno desarrollo en todo el mundo desde principios del siglo XXI. Incluso se ha convertido en una práctica habitual en algunos países -sobre todo en las regiones áridas y semiáridas- para hacer frente a la escasez de agua, teniendo así acceso a una producción de agua local continua (anual o estacional), pero limitada por la capacidad de tratamiento de las EDAR.
En los últimos años, la creación de nuevas EDAR, así como la mejora de las antiguas instalaciones -en Francia, España y otros países europeos- han permitido la modernización de estas infraestructuras en algunos municipios, que ahora cuentan con tecnologías avanzadas de tratamiento, especialmente sistemas de membrana. En estos casos concretos, el agua producida corresponde a diferentes calidades, que incluso pueden utilizarse directamente -sin tratamiento adicional, llamado «terciario»- para el riego agrícola
La elección de los tratamientos terciarios dependerá principalmente de la calidad del agua reciclada y de sus variaciones (eficacia de los procesos de tratamiento primario y secundario existentes en las EDAR), de la calidad del agua tratada que se requiera obtener (exigida para su uso según la legislación vigente), de los costes de inversión y explotación de cada tipo de tecnología, de la gestión del flujo de agua de lavado, de la superficie disponible para su implantación, etcétera.
Para los usos agrícolas y medioambientales, los tratamientos terciarios predominantes son las líneas de tratamiento físico-químico (coagulación, floculación y decantación), seguidas de la filtración superficial o profunda y del tratamiento de desinfección.
Una tecnología que ha ganado terreno en los últimos años es la de los reactores biológicos de membrana (MBR), pero principalmente en las EDAR de gran capacidad, debido a la calidad del agua obtenida y a algunas de sus ventajas sobre los tratamientos convencionales. Esta tecnología combina los procesos biológicos y la tecnología de membranas de microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF) en la misma etapa.
En los casos en los que el contenido en sales disueltas del agua tratada no permite su utilización directa, se incorpora un tratamiento de desalinización parcial mediante membranas, justo antes del tratamiento de desinfección. Puede ser por electrodiálisis reversible (EDR) -si conductividad eléctrica del agua (CE) <12,5 dS/m, o por nanofiltración (NF) u ósmosis inversa (OI) -si CE >12,5 dS/m. Es así que, la etapa de desinfección es necesaria, sea cual sea el proceso de desalinización, para destruir o inactivar los microorganismos patógenos aún presentes en el agua tratada y garantizar su calidad hasta el punto de utilización. Previendo, asimismo, los riesgos ligados al desarrollo de biofilms en la red de distribución y en los sistemas de microrriego.
Tratamiento avanzado o de desalinización
Los procesos de desalinización por membranas que existen actualmente en el mercado son principalmente la ósmosis inversa (OI), la nanofiltración (NF) y la electrodiálisis reversible (EDR).
La calidad del agua necesaria para alimentar la EDR es mucho menos exigente que en el caso de la NF/OI. En este último caso, los sólidos en suspensión (SS) no deben superar 1 mg/L, mientras que con el EDR es posible llegar mucho más alto y hasta 10 mg/L. En consecuencia, el pretratamiento a dimensionar en el caso de la EDR es más sencillo (filtración convencional) y mucho menos costoso que en el caso de la NF/OI (UF + filtros de cartucho). En caso de concentraciones muy altas de SS en el agua reciclada (> 20 mg/L), también sería necesario proteger las membranas de UF mediante filtración convencional.
La OI y la NF son procesos denominados de baromembrana: bajo presión, una fracción del agua pasa a través de una membrana semipermeable dejando agua con una alta concentración de sal en el lado de la presión. La EDR es un proceso de separación por electromembranas: bajo el efecto de un campo eléctrico, las sales disueltas (iones) se extraen de la solución que las contiene atravesando membranas permeables a los iones. Esto significa que en el caso de la NF y de la OI, lo que se extrae es el disolvente (agua), mientras que en la EDR lo que se extrae es el soluto (iones).
Por lo tanto, dependiendo de la composición del agua a tratar, los dos tipos de proceso (baromembrana y electromembrana) no tendrán los mismos efectos. Si en el caso de la desalinización de agua salobre no convencional para producir agua potable, la OI es más pertinente que la EDR, esto deja de ser válido, en el caso de la reutilización de aguas residuales para la agricultura.
El agua que sale de una EDAR contiene materia orgánica disuelta (iónica y no iónica), iones minerales (principalmente procedentes del agua potable distribuida) y, en el caso de las plantas costeras, NaCl procedente de la intrusión de agua de mar en el sistema de alcantarillado. En este tipo de agua, la EDR sólo extraerá las especies ionizadas y principalmente los iones más móviles, es decir, Na+, Cl– y Ca2+. La materia orgánica no se verá afectada, ni tampoco los ácidos orgánicos (débilmente disociados). Como resultado, el agua tratada parcialmente desalada guardará todos sus nutrientes orgánicos y minerales. Sólo se eliminará la fracción perjudicial para la planta. Esta se extraerá de forma ajustable según la necesidad por simple modulación del campo eléctrico aplicado.
En este mismo tipo de agua, la OI o la NF no darían una buena respuesta en la medida en que todas las especies disueltas (minerales y orgánicas) quedarían retenidas en el concentrado. El agua producida estaría casi totalmente desmineralizada (sólo los iones monovalentes, como el Cl– y el Na+, pueden atravesar la membrana semipermeable) y carecería de nutrientes. Sólo un remezcla con agua bruta permitiría recuperar una pequeña fracción de las mismas.
Además, la solución de desalinización parcial por EDR permite un funcionamiento discontinuo, es decir, paradas y reinicios sin restricciones, según las necesidades (estrategias de riego en función del clima, variedades de uva, perfil del vino, etc.). Ventajas ecológicas y económicas que permiten limitar el número de días de funcionamiento de la instalación, al evitar el almacenamiento (con las limitaciones generadas por la En degradación de la calidad del agua y las pérdidas ligadas a la evaporación) y al reducir los costes de inversión y de explotación.
Valor nutritivo del agua residual reciclada
El valor nutritivo de las aguas residuales recicladas debido a la presencia de residuos de carbono y nutrientes es una ventaja mayor para los cultivos en general, y para la vid en particular. Este recurso hídrico contiene macro y micronutrientes esenciales para la nutrición de las plantas. Los macronutrientes más importantes son el nitrógeno (N), el fósforo (P), el potasio (K) y el azufre (S). También contiene micronutrientes (zinc, boro), así como residuos de materia orgánica que, por su efecto a largo plazo sobre la fertilidad del suelo, puede contribuir a la estabilidad estructural del mismo y mejorar la actividad microbiana.
Es así que, en función del origen de las aguas residuales (ciudad-país) y de las técnicas de tratamiento utilizadas en las EDAR (secundario, terciario, avanzado), estas aguas pueden ser más o menos ricas en nutrientes y sales.
La reutilización de agua residual reciclada para el riego de cultivos, es hoy en día, una de las posibles soluciones para hacer frente a la escasez de recursos hídricos. Por ejemplo, en el sur de Francia y bajo las condiciones climáticas actuales, una EDAR de 50.000 habitantes (que vierte al mar, sin conflicto de uso) permitiría regar unas 150 ha de vid por día (a razón de aportes de 50 m3/ha). De este modo, se podría regar un viñedo de entre 600 y 1.000 ha en función de las necesidades hídricas (entre 600 y 1.000 m3/año).
Aunque, los beneficios de esta práctica son múltiples: reducción de la presión sobre determinados recursos hídricos, mantenimiento de sectores económicos dentro de un territorio, preservación de actividades agrícolas y seguridad alimentaria, etcétera.; siguen existiendo interrogantes sobre los riesgos económicos (costes adicionales, consumo energético), sanitarios y medioambientales (residuos de metales pesados, productos farmacéuticos), que son objeto de debates. No obstante, las investigaciones y resultados de proyectos en Francia han demostrado que, bajo una estrategia de riego bien adaptada, no habría ningún riesgo sanitario, ya sea en la uva o en el vino; ni medioambiental.
Por lo tanto, desde un punto de vista técnico: el riego con agua residual reciclada debe manejarse como una fertirrigación constante, y con atención a regular los aportes fertilizantes complementarios, en función de los estados fenológicos y las necesidades de la vid.
Es justamente por este valor añadido (contenido de nutrientes) de las aguas recicladas que, cuando éstas se almacenan -y bajo ciertas condiciones climáticas- se produce un crecimiento y desarrollo de algas que podrían dar lugar a problemas de obstrucción en los sistemas de riego de precisión. En este contexto, y en la medida de lo posible, es recomendable una organización simple, flexible y adaptada al mundo agrícola. La cual podría permitir satisfacer la demanda sin necesidad de reservorios de almacenamiento, que por otro lado estarían sujetos a grandes pérdidas de agua por evaporación (salvo si se almacena en cisternas flexibles cerradas). En caso de no tener otra alternativa, deberá incluirse un sistema de filtrado que permita garantizar la uniformidad del riego en las parcelas y la durabilidad de las instalaciones de riego.
En el caso de aguas salobres es imprescindible un proceso de desalinización parcial selectiva. El nivel de desalinización debe adaptarse al tipo de cultivo y al sistema de microriego. Teniendo en cuenta que el objetivo debe ser de preservar los nutrientes contenidos en el agua reciclada, en el marco de a un enfoque sostenible y eco-responsable.
Los procesos de desalinización parcial tienen costos de inversión y funcionamiento elevados, pero son necesarios y viables en zonas con estrés hídrico sin acceso a fuentes de agua alternativas. Varias regiones vitivinícolas están sufriendo de lleno los efectos del cambio climático con episodios de sequía cada vez más frecuentes y graves. La disminución de los rendimientos, la mortalidad de las vides y la pérdida de calidad de los vinos tienen fuertes impactos socioeconómicos que exigen la adopción de estos desarrollos tecnológicos para garantizar la sostenibilidad de las explotaciones. Es importante, entonces, tener en cuenta que la realización de un proyecto de este tipo está condicionada a la obtención de ayudas financieras, tanto para la fase de estudio como para la concepción y realización. Dependiendo de las características del proyecto, parte de este importe puede ser cubierto por los agricultores, siempre que sea aceptable. Su disposición a pagar más por este recurso hídrico dependerá de varios factores:
- las condiciones de accesibilidad al agua en el territorio;
- la urgencia debida a pérdidas de producción y a la perpetuación de la actividad;
- el contexto económico local y, en particular, el valor añadido del producto final.
Por lo tanto, cada proyecto debe tratarse caso por caso tanto a la hora de evaluar su viabilidad, como para determinar la relación entre los beneficios inducidos y los impactos percibidos, ya sean medioambientales, económicos o sociales.
Fuente: Recycling and salinity mitigation of nutrient-rich wastewater for vine irrigation, por Flor Etchebarne, Hernan Ojeda y Jean-Louis Escudier, del Instituto Nacional Francés de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (Inrae).
