Experiencias y avances de la reutilización del agua en California

Rafael MujeriegoCatedrático de Ingeniería AmbientalUniversitat Politècnica de Catalunya

Presidente de ASERSA

…diversas perspectivas…

• El contexto demográfico e hidrológico

• Las consecuencias de las sequías más recientes

• Las infraestructuras disponibles: limitaciones y potencial

• La actuación política y la forma de gestión reglamentaria

• El papel fundamental de‒ La sequía, la necesidad, como “variable independiente”‒ La agilidad con la que atienden esos cambios tan rápidos

…una visión demográfica…Fundación: 9 septiembre 1850Población 92.000 habThe Golden State

Superficie: 424.000 km²3º de 50 estados

Norte-sur 1.300 kmEste-oeste 300-400 km

Población Estimada 2016 39 millones

1º de 50 estadosDensidad 93 hab/km² Norte vs Sur 1/3 vs 2/3El agua inverso….

PIB (nominal)Total (2016) USD 2,6 billones per cápita USD 66.000

…un clima mediterráneo…

Ecosystems of the World, Vol. II, Mediterranean-Type Shrublands (F. DiCastri, D.W. Goodall and R.L. Specht, Eds.), Elsevier, Amsterdam, 1981. Gentileza del Prof. X. Martín-Vide

…con un ciclo hidrológico…

• 1850-90 Desarrollos urbanos y extracción agua subterránea

• 1908-13 LA Aqueduct (Owens Valley): 310 hm3/año

• 1920 Inicio de la intrusión salina

• Peticiones generalizadas de importar agua• 1933-39 Trasvase del Río Colorado (MWD): 1.500 hm3/año• 1933-70 Central Valley Project (CVP, federal)• 1960 State Water Project (SWP)

• 1945 Comunidades de ahorro y recarga

• 1948 USGS confirma una intrusión masiva

• 1950 Se inicia la inyección de agua dulce

• 1959 Orden judicial de reducir extracciones

…de un siglo y medio…

• 1960 Se plantean la recarga con agua regenerada

• 1973 Exigencias de Salud Pública sobre el agua de pozos

• 1974 MWD ofrece agua del SWP para barreras

• 1975 Inicio de la Water Factory 21

• La serie de grandes sequías:‒ 1976-77 primera gran sequía en la historia de California‒ 1987-92 segunda gran sequía en California‒ 2012-2016 la sequía más intensa y prolongada

• 1990’s Desarrollo de recargas con agua regenerada: barreras, regulación y usos no directamente potables

• 2004-08 puesta en marcha del GWRS: reutilización potable

…una historia de sequías…

Escorrentía media a escala estatal

Riego sin restricción

Reutilización industrial

Reutilización potable

…referentes hidrológicos…

• Usos (2012): 53.000 hm3/año

• Riego agrícola: 42.000 hm3/año (80%)∙ 3,9 millones de hectáreas de regadío ∙ dotación media de 11.000 m3/ha∙año

‒ Aguas subterráneas: ∙ de 15.000 hm3/año (36%) a 18.000 hm3/año (43%)∙ en 2014: de 25.000 hm3 a 30.000 hm3

• Usos urbanos y comerciales: 11.000 hm3/año (20%)

•Tradición minera: propiedad suelo-acuífero

•Sin prioridad de usos

•Gestión separada: abastecimiento y saneamiento

…infraestructuras del sur…

…trasvases del SWP y del CVP

hasta 11.000 hm3/año

..canal del río Colorado…

1.500 hm3/año

Diamond Valley Lake, MWD

año 2000; 1.000 hm3

2.000 M de dólares

…sus trasferencias en 2010…

…una primera sequía…

…generó 4 iniciativas…

• Creación de la Office of Water Recycling de California, 1978‒ Nombramiento del Dr. Takashi Asano

• Modificación del Título 22 de la ley del agua de California‒ Posibilidad de regar con agua regenerada productos hortícolas

de consumo crudo

• Realización del proyecto de demostración de Monterey, 1980-1985

• Edición del Guidance Manual on Irrigation with Reclaimed Municipal Wastewater, 1984‒ Traducido al español en 1990

El capítulo 22 de la ley del agua…

• Introdujo la posibilidad de utilizar agua regenerada para riego sin restricción…..

• …de productos hortícolas de consumo crudo

• A partir de un buen efluente biológico secundario

• Sometido a un proceso de regeneración físico-químico

• Consistente en un proceso de potabilización

• Obteniendo una calidad de “agua analíticamente potable”

• Una iniciativa pragmática: operatividad documentada

• Un importante mensaje…. entendible por el público…

Proyecto de Monterey 1980-85

…con un informe final…

Duración: 5 años (1980-85)

Presupuesto:5 millones de dólares

Colaboración institucional:State Water Resources Control BoardDepartment of Health Services

Partícipe principal:Universidad de California

…y un artículo técnico…

…con conclusiones de su época..

…favorables y aceptables…

…propiciando su aceptación..

Una referencia institucional…

G. Pettygrove y T. Asano

…aplicada en Salinas Valley…

…reconociendo la realidad…

• Dale Huss, gerente de Sea Mist Farms, Salinas Valley, Castroville, en 2011

• Desde 1987 (24 años)….1.500 ha de alcachofas…

• 23 hm3/año de agua de riego, 16 hm3/año regenerada

• La cuestión no era si esta agua era más cara que el agua de pozos que habíamos venido utilizando en el pasado….

• ….la cuestión era que sin esta agua no hubiéramos podido regar nuestras explotaciones y habríamos tenido que abandonar nuestros campos

• Una exigencia de calidad no solo para nuestros cultivos, que son de primera calidad, sino para todo el valle de Salinas….

…25 años después…

Una forma pragmática de progresar

El Advisory Panel…

..la Universidad de California..

• Un sistema universitario público ‒ 10 Campus‒ 238,700 estudiantes‒ 198,300 empleados‒ 1,7 millones de antiguos alumnos vivos‒ 61 premios Nobel

• 2016-17: presupuesto de $31.500 millones

• Gestiona $97.000 millones: pensiones e infraestructuras

• Aportación económica al estado de $46.3oo millones

• UC is a part of your life, every day…

• https://www.universityofcalifornia.edu/uc-system

…incluye varios QMRA…

…conclusión epidemiológica…

…provided the Panel with additional evidence to confirm the conclusion …that modifying the standards to make them more restrictive will not measurably improve public health (2012).

…Monterey County recycled water used for irrigation of leafy greens and other produce is a local example of the reuse of treated wastewater for an extended period without any known link to human illness.

• La FDA respaldó estas prácticas durante una seria intoxicación alimentaria de espinacas en 2007

• En contraste con la “crisis de los pepinos” de 2011

Análisis de riesgo…

…y la calidad química…

• Estudios y propuestas en curso por WateReuse Foundation

• Los emergentes: presentes en las fuentes de agua

• Evidencia: su presencia es un signo de los tiempos

• Friday, December 15, from 9-11 am at the Cal EPA building in downtown Sacramento

…la carbamazepina…

• Carbamazepina y metabolitos (Platiel et al., 2016)‒ 0,1 ng/g en zanahorias y tomates‒ cerca de 100 ng/g en lechugas y perejil

• Modelo de consumo (B. Sheikh, WST 2017)‒ Una persona vegana, productos regados con agua regenerada ‒ Consumiendo 500 g de fruta y verduras, dos veces al día‒ Concentración media de 10 ng/g of carbamazepina‒ Acceptable Daily Intake (ADI) 0,34 μg/kg peso.day (cancer)‒ Persona de 75 kg

• Tiempo para ingerir una dosis vital aceptable: 204 años

• Para una persona no vegana: 2.040 años

…una segunda sequía …

…nuevos usos y usuarios…

• La industria petroquímica de Los Ángeles (5 refinerías)

• Deseo de “blindarse” frente a la irregularidad

• Agua de refrigeración y de proceso

• Agua regenerada fuera y dentro de las instalaciones

• Empresas públicas: West Basin Municipal Water District

• Años 2000, impulso adicional: responsabilidad corporativa

‒ petroquímica, papel, alimentación, bebidas

• Grandes marcas compiten por reconocimiento

‒ premios y distinciones‒ la economía circular

‒ “buenos vecinos”

…nuevas iniciativas…

• West Basin MUD: ‒ la recarga de acuíferos sobre-explotados en el sur‒ La reutilización industrial (petroquímica): fiabilidad vs sequía‒ Centralizada y descentralizada (plantas satélites)

…tercera sequía…de 5 años…

Emergencia por sequía: 17/01/2014

…Orange County Water District

• Creado en 1933 para proteger y asegurar los recursos

• 1975 Water Factory 21 para producir agua regenerada para la barrera contra la intrusión salina

• 2008 proyecto GWRS para producir agua regenerada como fuente adicional de agua dulce

• La instalación más grande del mundo (125 hm3/año)

• Su misión es proporcionar una fuente de agua ‒ fiable y de gran calidad‒ con coste competitivo ‒ de forma ambientalmente responsable

• Acuífero de 70.000 ha que abastece a 2,4 millones de personas en el norte y centro del Condado

GWRS: una conjunción histórica

• Desde 1975: Water Factory 21 en OCWD

‒ Ensayos y experimentación en sus propias instalaciones‒ Afrontando las sequías‒ Gestionando las restricciones de los trasvases del norte y este

• En 1995‒ OCSD obligada a ampliar la depuradora y el emisario submarino‒ OCWD anticipa restricciones y mayores costes del agua

• Conjunción de intereses: el GWRS project

‒ en un marco NO integrado de gestión de los recursos‒ proximidad y deseo de compartir economías‒ motivados por visión, liderazgo y prestigio

Aspectos técnicos…

2.500 km2

3 M hab

un win-win 1995, 2004-08, 2015…

OCWD 337 M$OCSD 196 M$Estado 70 M$FED 20 M$Total 623 M$

380.000 m3/d

OCSD

OCWD

El uso potable indirecto, 2008

Regulations for groundwater replenishment using recycled water, June 18, 2014

Microfiltración…

Tamaño de poro: 0,2 µmRecuperación: 90 %

…la percepción del color…

Desmineralización con OI

21 bastidores de 21.000 m3/día3 etapas: 78-48-24 vasijas/bastidorRecuperación: 85 %Presión: 10-14 bar

Desinfección-oxidación

Baja presión y alto rendimientoOxidación avanzada: 3 mg/l de H2O2

…ajuste a pH = 8,2…

…hasta producir un agua…

82 hm3/año (2015) 125 hm3/año (2016)160 hm3/año (2023)

…un agua regenerada…

…un agua purificada…

…pero más que técnica…

• Un proyecto técnico conjunto GWRS

‒ instalaciones técnicas para producir agua regenerada‒ instalaciones para inyectar (barrera) e infiltrar (balsas)

• Una estructura de gestión, dentro del OCWD:‒ Consejo de Gobierno‒ Diversas Direcciones:

∙ Ingenierías∙ Técnicas∙ Hidrogeológicas∙ Calidad y analítica∙ Económica y financieras∙ Información y comunicación

..en un gran acuífero…

…pozo de inyección…

…balsas de recarga…

Anaheim, 21 km

…recarga total de 425 hm3/año…

Caudales típicos recargados anualmente en el acuífero de OCWD

Transparencia y referencia…

…el acuífero y los usuarios…

• OCWD es un proveedor en alta de agua subterránea

• Los “productores de agua” son los proveedores en baja

• Los “productores” extraen y pagan ‒ agua subterránea del OCWD ‒ agua superficial importada por MWD

• Y la suministran a sus abonados

• El Consejo se reúne mensualmente con los productores para analizar la gestión del acuífero y escuchar sus propuestas

• Los 10 miembros del Consejo adoptan sus decisiones

..los usuarios del acuífero…

• OCWD tiene unos 200 clientes en alta─ 19 “productores de agua”• 13 ciudades• 5 compañías públicas de abastecimiento en baja• 1 compañía privada (Golden State Water Company)

─ Los restantes clientes incluyen campos de golf, agricultores, cementerios, industrias privadas y otros, todos ellos con sus pozos

─ Estos clientes extraen el 100 % de sus necesidades

• Los 19 productores representan un 97 % de las extracciones─No tienen una relación formal con el OCWD─OCWD colabora para conseguir su acuerdo y apoyo

Eficiencia y autosuficiencia…

Costes típicos del agua…

• Agua subterránea producida por OCWD‒ Coste del agua de recarga 0,361 $/m3

‒ Electricidad de bombeo en pozos 0,057 $/m3

‒ Explotación y mantenimiento de pozos 0,053 $/m3

‒ Costes de inversión de los pozos 0,045 $/m3

Coste total 0,516 $/m3

• Agua importada por Metropolitan Water District (MWD)

Coste total 0,858 $/m3

Estructura de costes…

• El Consejo de Gobierno establece anualmente‒ el Basin Pumping Percentage (BPP) (% de la demanda total)‒ varía anualmente; en 2017 es de un 75 %

• Los productores extraen un 75 % de su demanda

• El 25 % restante del agua se importa a través de MWD

• Un productor puede bombear un 100 % de sus demandas

• Toda el agua: Replenishment Assessment de 0,36 $/m3

• El volumen adicional tiene un coste adicional de Basin Equity Assessment (BEA)

• El BEA actual es de $0,42/m3, haciendo el coste del agua subterránea equivalente al del agua importada

Información y patrocinio…

• Una división dedicada a la “information and outreach”

• Promoción de la transparencia y la excelencia‒ Página web y redes sociales ‒ Medios de comunicación: TV y diarios

• En estrecha colaboración con autoridades‒ Salud Pública‒ Recursos Hídricos‒ Agencias regionales como MWD‒ Actores internacionales

• Campañas educativas: visitas y feria del agua para niños

• Campañas de promoción de agua embotellada

…¡ no me lo puedo creer ! …

http:/ / www.cbsnews.com/ news/ depleting-the-water/

…pioneros…

Campaña de promoción…

..distribución pública…

http://losangeles.cbslocal.com/2017/06/21/purified-recycled-drinking-bottled-water-hollywood/

Referente reglamentario..

• Hasta julio 2014: Dept. de Salud Pública

• Desde julio de 2014: Consejo Estatal de Control de los Recursos Hídricos

• Autoridad estatutaria: ley sobre Salud y Seguridad

• Dpto. Protección Ambiental tiene la responsabilidad sobre la calidad de agua regenerada y de consumo

…lecciones de 35 años …

• Se plantea un cambio de estrategia

‒ Disminuir las inversiones en distribución‒ Aumentar las inversiones en regeneración avanzada

• Producir agua de gran calidad (igual o superior a potable)

• Para distribuirla por las redes existentes….

• ……tras conseguir su legitimación ante el público

• La reutilización potable (indirecta/directa) en las zonas del sur del estado es inevitable

…nuevos enfoques…

• El DRH de California ha preferido promover proyectos de constructivos (Proposición 1, 2014, 750 M$)

• En lugar de proyectos de investigación, como Monterey (1980-85)

• En 2012, surge la California Direct Potable Reuse Initiative

‒ por la WateReuse y WateReuse California para desarrollar criterios estatales sobre la reutilización potable directa

• Hasta 2014, la WRF había iniciado 26 proyectos de investigación independientes sobre la DPR por valor de $11,5 millones

…la DPR Initiative…

• La DPR Initiative propició que el Congreso creara:‒ un Panel de Expertos (12 miembros)‒ un Grupo Asesor (14 miembros)‒ coordinados por el National Water Research Institute

• Y que el Panel de Expertos haya elaborado 3 normativas:‒ “Regulations for groundwater replenishment using recycled

water”, aprobado en junio 2014‒ “Regulations regarding surface water augmentation with

recycled water”, presentado en diciembre 2016‒ Un informe para el Congreso sobre la “feasibility of developing

uniform water recycling criteria for direct potable reuse”, presentado en diciembre 2016.

…la normativa y el informe…

• En 2018: proyecto de demostración‒ 1.900 m3/día (670.000 m3/año) y 17 M$

• Proyecto final: ‒ capacidad de 570.000 m3/día (abastecer a 335.000 viviendas)‒ infiltrada en 4 acuíferos de condados de Los Ángeles y Orange‒ Mediante 250 km de tuberías‒ Acuíferos que abastecen a 7,2 M de personas‒ Coste de construcción: 2.700 M$‒ Coste de explotación: 129 M $/ año‒ Coste del agua: 1,3 $/m3, similar a otras nuevas fuentes‒ Plazo de proyecto y construcción: 11 años desde aprobación

…el sur de California…

Balances de 2010

…los escenarios y los actores…

Ecosystems of the World, Vol. II, Mediterranean-Type Shrublands (F. DiCastri, D.W. Goodall and R.L. Specht, Eds.), Elsevier, Amsterdam, 1981. Gentileza del Prof. X. Martín-Vide

Namibia

Singapur

?

En resumen…

• California guarda una gran similitud con España en‒ Climatología, demografía e hidrología‒ Actividad agrícola y consumos de agua

• Afronta grandes retos hidrológicos y ambientales

• Ha sabido incorporar la reutilización, mediante ‒ Una reglamentación vanguardista, adaptada y eficiente‒ Una planificación sólida y dinámica‒ Una comunicación pública sistemática y perseverante

• Han incorporado a la normalidad, por necesidad, ‒ El riego agrícola y de jardinería‒ La reutilización urbana e industrial‒ La reutilización potable indirecta (recarga acuíferos)

…y además…

• Está planteándose la reutilización potable directa

• La reutilización potable es inevitable….en el sur…

• Ofrece un referente para la inspiración‒ En su actitud visionaría y de liderazgo‒ En su forma progresiva (paso a paso) de avanzar‒ Su método de trabajo reglamentario (paneles asesores)‒ Sus instalaciones técnicas‒ Su gestión económica y técnica de los proyectos

• Todo lo que hacen lo podemos hacer nosotros‒ Nos ayudará a resolver nuestros retos‒ Nos permitiría ser un referente regional de proveedores de

soluciones

Muchas gracias

por su atención