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Para el Centro de Calidad Ambiental (CCA), desde sus inicios en 1992, el agua ha sido tema de interés debido al papel vital que este recurso juega en la vida humana y su susceptibilidad a la contaminación. Hasta hace poco, los proyectos patrocinados por la industria que se han desarrollado en el CCA han tenido que ver con el acondicionamiento del agua, es decir, el procesamiento de la misma a fin de adecuarla para un uso específico.

Recientemente, sin embargo, el CCA ha incursionado en una fase de mayor alcance potencial al enfocarse al reuso del agua. La razón es sencilla: el aumento en el uso de agua potable (término que significa agua con niveles de calidad para permitir el consumo humano) para otros fines, por ejemplo, el riego de prados y jardines. En una región como el norte de México donde el agua es escasa, no es posible que se sigan desarrollando los centros urbanos, con el aumento en la actividad humana e industrial correspondiente, sin tener que recurrir a grandes inversiones en obra de infraestructura hidráulica para cubrir la demanda de una manera sustentable. Aparte de agotar todos los recursos tecnológicos a nuestro alcance para disminuir el uso de agua en el hogar y en las actividades comerciales e industriales, es necesario pensar en esquemas que permitan el buen uso del agua en nuestras ciudades; es decir, reusar el agua, que de otra manera se convertiría en agua residual, tantas veces como sea posible mediante tratamientos adecuados. Con estos esquemas, que no son nuevos pero que en México hasta ahora han sido apenas incipientes, se podría utilizar agua de menor calidad en actividades que así lo permitan y liberar la de alta calidad sólo para consumo humano u otros usos especializados.

El uso de agua

Dependiendo de la complejidad de la actividad urbana y de las fuentes disponibles, en general, el agua se introduce a un sistema de agua potable que consiste de: obras de captación, un proceso de potabilización que puede ser más o menos complicado y un sistema de distribución. El agua así canalizada está lista para ser consumida en los hogares, comercio e industria para luego ser descartada vía un sistema de drenaje hacia un sistema de tratamiento de agua residual y después el agua tratada será dispuesta en algún cauce o, por aplicación, al suelo. El uso en el comercio y los servicios es similar; sin embargo, en la industria, el agua puede tener diferentes destinos: como materia prima, como medio de enfriamiento, para generación de vapor, por citar algunos. Estos diversos usos requieren calidad diferente y, por ende, antes de utilizar el agua es necesario aplicar un tratamiento posterior a la potabilización o bien un tratamiento especializado, en caso de que la fuente no haya sido necesariamente agua potable.

Como se muestra en la figura 1, cada paso del agua por un proceso de tratamiento agrega un costo por unidad de volumen ( $/m3 ). Además, se puede observar fácilmente cómo, al crecer la demanda del sector doméstico, comercial e industrial, la demanda de agua de fuentes primarias y secundarias se incrementa así como también la capacidad instalada del proceso de tratamiento de agua residual. Llamamos fuente primaria a aquélla que por su alta calidad es usada para agua potable, y fuente secundaria a la que, por su baja calidad, sólo es posible usar mediante un tratamiento más intensivo. Fig. 1.

Figura 1: USO DEL AGUA EN CENTROS URBANOS

Como cada paso por un tratamiento aumenta el costo de cada metro cúbico de agua que se utilice, el esquema de uso mostrado en la figura 1 resulta oneroso al estar aumentando el costo del agua para luego desecharla como agua tratada. La normatividad vigente (NOM-001-ECOL-1996 , NOM-002-ECOL-1996) establece los límites máximos permisibles para descargas de agua residual en aguas y bienes nacionales y a los sistemas de alcantarillado, respectivamente. La mayoría de las veces el agua de uso industrial debe ser tratada en la planta antes de descargarse, lo que incrementa aun más los recursos invertidos en el agua, sin ninguna posibilidad de hacer un uso efectivo de esta inversión.

El modelo de reuso

En estas circunstancias, la idea del reuso convierte el gasto en tratamientos en una inversión productiva, pues en lugar de desechar el agua tratada, es posible retornar al proceso productivo una fracción del agua tratada para que sea acondicionada apropiadamente para su uso y así sucesivamente. Este hecho tiene un efecto benéfico desde el punto de vista del consumo de agua potable o de una fuente secundaria que llega a la planta. Al reusar agua tratada, las necesidades de entrada al proceso disminuyen y, por lo tanto, también la cantidad descargada (Vea la figura 2.). Esto trae consigo una cadena de ahorros derivados de varios hechos: primero, por estar consumiendo menos agua de entrada; segundo, por disminuir el costo de pretratamiento (generalmente proporcional al volumen de agua); tercero, por la disminución en el tamaño del tratamiento final para descarga y, por último, por la posibilidad de liberar agua para otros usos o usuarios.

Figura 2: DIAGRAMA INDUSTRIAL GENERAL DE USO (-) Y REUSO (---) DE AGUA

En algunas localidades existe el reuso incipiente de agua tratada por la municipalidad para ciertas aplicaciones industriales y para riego de jardines y plazas públicas. Se tiene que tomar en cuenta que hay una norma que vigila las condiciones de calidad que debe cumplir el agua que se reusa y que se ofrece al público (NOM-003-ECOL-1996). En el caso de reuso industrial, cada caso tendrá sus requisitos de calidad específicos.

En la figura 3 se muestra una simplificación de uno de los primeros esquemas de reuso en el estado estacionario (Kuiper, D. et al., 1974), en el cual se indica la concentración del componente i permitida por el proceso (Ci); una pérdida de agua (P) por diversas causas (evaporación, fugas, servicios, etcétera), que se tiene que reponer; un flujo base de operación en el proceso (Q); un flujo de contaminantes que entra (me) y que produce un incremento en la concentración del componente i de magnitud �Ci; y otro de salida ( ms ). El agua de repuesto, en este esquema, se supone que entra al ciclo de uso, libre de contaminantes; sin embargo, esta suposición puede ser relajada fácilmente.

Figura 3: ESQUEMA DE REUSO (Kuiper, D. et al)

Partiremos de algunas definiciones:

(1) Eficiencia del Tratamiento = Ei = 1- (Q+P)Ci /Q(Ci+�Ci)

(2) Factor de Contaminación (Ensuciamiento) = Fi = �Ci/Ci

(3) Factor de Reuso = R = Q/P

Sustituyendo las ecuaciones (2) y (3) en (1), tendremos la relación entre las variables principales del modelo; esto se muestra en seguida:

(4) Ei = 1- (1+1/R)/(1+Fi)

El factor de reuso R, se interpreta también como el número de veces que el agua es usada en el proceso antes de ser desechada. La figura 4 muestra para un valor de reuso, el nivel de tratamiento necesario (Ei), dado que el agua sufrió una contaminación a su paso por el proceso, medida por el factor Fi.

Figura 4: RELACION ENTRE LOS PARAMETROS DEL REUSO

A medida que el proceso necesita agua de mayor calidad (menor Ci) o bien que el proceso contamina el agua en mayor grado (mayor �Ci), el factor Fi aumenta y, por lo tanto, para un valor de reuso, la eficiencia de tratamiento debe ser mayor. Usar agua residual (contaminada) para consumo humano implica un tratamiento de alta eficiencia. Por otra parte, si se trata de uso industrial, en donde el riesgo para la salud es menor, la necesidad de agua de alta calidad invita al reuso, ya que la inversión extra entre el tratamiento para descarga y para reuso sería sobradamente pagado con los ahorros mencionados.

Otro aspecto que leemos de la figura 3 es la limitación que existe de principio, cuando las pérdidas en el uso son considerables, ya que limitan el reuso al que se puede aspirar. Por ejemplo, si en un sistema urbano se tienen pérdidas de 20% del suministro de agua potable antes de llegar a los usuarios, el máximo reuso que se puede tener será R=5. Si en una industria se tienen pérdidas de agua durante la operación, es necesario tratar de recuperarla al máximo, ya que esto nos habilita para incrementar el posible reuso.

Aunque es necesario encontrar la tecnología apropiada que alcance el nivel de eficiencia requerido, es posible, en la mayoría de los casos, encontrar esquemas de tratamiento orientados al reuso que sean rentables, en los cuales se logren ahorros considerables por un menor consumo de agua fresca. En la medida que la tecnología avance y los precios reales del agua se incrementen con el tiempo, el esquema de re-uso se volverá cada vez más atractivo.

Referencias

Kuiper, D. y R. Wechsler. 1974. "Conceptual aspects of water reuse". Water Research. Vol. 8, pp. 529 -534.