El uso de agua de mar para la descarga de inodoros puede reducir la presión sobre las fuentes de agua dulce y complementar las estrategias de seguridad hídrica, especialmente en territorios costeros afectados por la escasez de recursos hídricos.
La descarga de inodoros representa alrededor del 30% de la demanda total del agua doméstica del mundo. Cifra que equivale, aproximadamente, a la descarga promedio de 50 litros por día.
Tan solo el 1% del agua que hay en la Tierra es dulce y es la que es accesible para uso del ser humano. Se estima que para el año 2050 la población mundial crecerá hasta situarse cerca de los diez mil millones, lo cual hará que la demanda de agua dulce y potable sea mayor.
Por qué utilizar agua de mar en el alcantarillado
El uso de agua de mar para la descarga de inodoros es una práctica que se utiliza en países como Hong Kong y Singapur, o en ciudades como Tokio.
La principal ventaja del proyecto consiste en reservar el agua dulce para usos prioritarios, como el consumo humano, la preparación de alimentos y determinadas actividades productivas, mientras el agua de mar se destina a una función que no requiere necesariamente calidad potable.
La escasez de recursos hídricos, la mala calidad del agua y un inadecuado saneamiento producen problemas de seguridad alimentaria y un mundo menos sostenible.
La consecución del Objetivo de Desarrollo Sostenible 6, agua limpia y saneamiento, resulta esencial para logar gran parte del resto de objetivos.
Diseño general de un sistema de alcantarillado con agua de mar
Un proyecto para usar agua de mar en el alcantarillado requiere integrar captación marina, conducción, almacenamiento, distribución a los inodoros, recolección de aguas residuales y tratamiento adaptado a una carga salina elevada.
El sistema puede incluir una captación de agua de mar, una conducción de impulsión, instalaciones de bombeo, depósitos reguladores, redes separadas y una planta de tratamiento de aguas residuales saladas.
La red destinada a la descarga de inodoros debe diferenciarse de la red de agua potable para evitar cualquier riesgo de conexión cruzada, retorno o consumo accidental.
El agua de mar puede llegar a los edificios mediante una red específica de distribución. Después de utilizarse en los inodoros, se incorpora al alcantarillado junto con materia orgánica, nitrógeno, sólidos suspendidos y otros contaminantes.
El problema reside en el proceso de desalinización, debido al alto contenido de sal en las aguas residuales resultantes de la descarga de inodoros.
Por esta razón, el diseño no debe limitarse a sustituir el agua dulce por agua de mar en la descarga, sino que debe contemplar desde el inicio el tratamiento de las aguas residuales saladas y la gestión de los subproductos.
| Elemento del proyecto | Aspecto principal |
|---|---|
| Captación | Extracción de agua de mar para la red de descarga |
| Distribución | Red independiente de la destinada al agua potable |
| Alcantarillado | Conducción de aguas residuales con elevada salinidad |
| Tratamiento | Eliminación de nitrógeno y otros contaminantes |
| Control ambiental | Reducción de turbidez, emisiones y afecciones al ecosistema |
El desafío del nitrógeno en las aguas residuales saladas
La presencia de altas concentraciones de nitrógeno en las aguas residuales tiene una gran desventaja: se necesitan grandes cantidades de energía para llevar a cabo la eliminación de dicha sustancia.
En lugares donde hay escasez de agua dulce, esto supone un gran problema.
La presencia de nitrógeno en las aguas residuales debe eliminarse debido a sus efectos negativos en el medio ambiente y la salud humana.
El método más extendido, y que resulta efectivo, consiste en el uso de gránulos que contienen dos tipos de bacterias que eliminan el nitrógeno.
Pero una de ellas es una bacteria anaeróbica de oxidación de amonio que tiene una tolerancia muy baja en el agua salada.
El uso de bacterias convencionales para el saneamiento de agua de mar no es una opción viable.
Porque las bacterias convencionales no pueden eliminar el nitrógeno.
Bacterias adaptadas al tratamiento de aguas residuales saladas
De ahí que científicos de la KAUST hayan trabajado durante años para determinar si la bacteria Candidatus Scalindua sp. AMX11 puede eliminar de manera efectiva el nitrógeno de las aguas residuales saladas.
En las pruebas de los científicos, la Candidatus Scalindua sp. AMX11 fue un 90% más efectiva en el tratamiento de aguas residuales que las bacterias usadas de manera tradicional.
Este resultado muestra la importancia de adaptar la tecnología de tratamiento a las condiciones específicas de salinidad. La utilización de agua de mar en el alcantarillado no puede basarse automáticamente en los procesos convencionales diseñados para aguas residuales de baja salinidad.
La selección de microorganismos, la configuración de los reactores, el control de la carga de nitrógeno y el consumo energético deben formar parte de la evaluación técnica del proyecto.
Alternativas de tratamiento y gestión del agua residual
El proyecto debe evaluar las opciones de tratamiento que permitan cumplir los objetivos de saneamiento sin trasladar la salinidad al medio receptor ni elevar de forma desproporcionada el consumo energético.
La planta debe considerar la eliminación de nitrógeno, la separación de sólidos, la reducción de materia orgánica y el control de los microorganismos patógenos.
La gestión del agua tratada y de las corrientes concentradas debe definirse de acuerdo con las características del territorio, la capacidad de asimilación del medio y la normativa aplicable.
Cuando el sistema se conecte con instalaciones de desalación, también será necesario analizar el destino de los rechazos, las necesidades de bombeo y la compatibilidad entre la calidad del agua producida y los usos previstos.
Captación y conducción desde el mar
La captación marina puede ejecutarse mediante instalaciones situadas en la costa o mediante conducciones que atraviesen zonas litorales. La elección depende de la batimetría, la dinámica litoral, la calidad del agua, la sensibilidad ecológica y las condiciones geotécnicas.
Los cruces de Áreas Marinas Protegidas (AMP) requieren tecnologías SIN zanja que aseguren un impacto ambiental mínimo, precisión en el trazado y un control riguroso de la excavación.
Los métodos empleados -microtúnel, hinca de tubería y Direct Pipe®- permiten ejecutar conducciones desde tierra sin intervenir físicamente en el fondo marino dentro de la zona protegida.
Aplicaciones de las conducciones submarinas
Las aplicaciones principales incluyen cruces subterráneos bajo AMP, LIC marinos, ZEPIM, reservas litorales y zonas de especial sensibilidad ecológica para instalar conducciones de captación, emisarios, retornos, líneas de proceso o servicios industriales sin afección directa al ecosistema marino.
Estas soluciones pueden emplearse tanto para llevar agua de mar hacia una planta de tratamiento como para conducir agua tratada, retornos o corrientes asociadas al funcionamiento de las instalaciones.
Métodos constructivos sin zanja
El microtúnel teledirigido es ideal para alcanzar la zona objetivo sin abrir zanja en el fondo marino.
La hinca de tubería se utiliza para diámetros estructurales y trazados profundos en terrenos saturados.
Direct Pipe® permite instalar tubería de acero definitiva en un solo empuje con alta estabilidad del frente.
La elección depende del diámetro, alcance, profundidad y condiciones ambientales.
El túnel o microtúnel se ejecuta desde tierra, sin intervenir en la lámina de agua, evitando alteración del hábitat, retirada de sedimentos, generación de turbidez o afección a flora y fauna protegida.
Condiciones del terreno y del entorno litoral
Los terrenos pueden estar formados por materiales aluviales, arenas saturadas, limos y depósitos costeros.
Se consideran elementos clave la permeabilidad, la estabilidad del frente, la presión de agua, la dinámica litoral y la compatibilidad con la preservación del ecosistema.
El estudio geotécnico debe determinar el comportamiento del terreno frente a la excavación, la posibilidad de entrada de agua, la estabilidad de la perforación y los esfuerzos necesarios para instalar la tubería.
Geometría, cota y trazado
Se diseña la conducción para profundidades suficientes que garanticen separación efectiva del ecosistema marino, evitando afección a praderas de Posidonia, zonas de cría, arrecifes o fondos sensibles.
La geometría debe permitir que la conducción alcance el punto de captación o conexión sin abrir zanjas en el área protegida. El trazado debe definirse a partir de estudios ambientales, geofísicos, geotécnicos y oceanográficos.
Las longitudes típicas se extienden desde decenas hasta varios cientos de metros, dependiendo de la distancia necesaria para atravesar el área protegida sin intervenir en su superficie.
Diámetros y materiales
Las tuberías pueden ser de acero, PEAD o hormigón para conducciones no visitables.
En grandes diámetros pueden emplearse túneles visitables revestidos con dovelas.
La selección del material debe relacionarse con la salinidad, la presión de operación, la vida útil, las cargas del terreno, el método constructivo y las condiciones de mantenimiento.
Obra civil en tierra
Los pozos o plataformas de ataque deben situarse fuera de los límites protegidos, junto con la planta de lodos, los equipos de bombeo, los accesos para maquinaria y las zonas de acopio y soldadura de tuberías.
La ubicación de estas instalaciones debe reducir la ocupación del suelo, limitar los movimientos de maquinaria y facilitar la recuperación de las áreas utilizadas durante la ejecución.
Conexión con la obra marina
El punto de conexión del microtúnel con la conducción marina se ubica fuera de los límites del área protegida, verificándose mediante ROV o buceo profesional.
La inspección permite comprobar la posición, la alineación, el estado de la tubería y la correcta ejecución de la conexión antes de poner en servicio el sistema.
Control ambiental durante la ejecución
El control ambiental y normativo requiere el cumplimiento de regulaciones específicas de AMP y evaluaciones ambientales previas.
También deben establecerse planes de vigilancia ambiental durante la ejecución.
Las estrategias de control deben incluir la reducción de emisiones, turbidez y afecciones acústicas.
La ejecución desde tierra mediante métodos sin zanja evita la alteración de la lámina de agua y reduce la necesidad de retirar sedimentos del fondo marino.
El seguimiento ambiental debe comprobar que las actividades no produzcan efectos sobre praderas de Posidonia, zonas de cría, arrecifes, fondos sensibles, flora protegida o fauna marina.
Control de calidad de las conducciones
El control de calidad y verificación comprende la monitorización de la presión de cámara, los empujes, el guiado, el volumen excavado y la alineación.
La información obtenida durante la perforación permite corregir desviaciones y verificar que la conducción mantiene la cota y el trazado definidos en el proyecto.
Antes de la puesta en servicio pueden realizarse inspecciones, pruebas de estanqueidad, comprobaciones de continuidad, limpieza interior y verificaciones de funcionamiento hidráulico.
El control debe abarcar tanto la fase de construcción como la operación, ya que la salinidad, los caudales y la presión pueden afectar el comportamiento de las tuberías y de los equipos de bombeo.
Integración con una estrategia de desalación
Con más de 4.000 kilómetros de costa y una megasequía que ya se extiende por 11 años, Chile tiene delante de sus ojos una solución viable para aumentar la disponibilidad de agua para consumo humano por vías de la desalación (transformación del agua de mar en agua dulce).
El último Informe del Estado del Medio Ambiente en Chile (IEMA) 2020, publicado por el Ministerio del Medio Ambiente cada cuatro años, acredita que “las plantas desaladoras de agua se han convertido en una alternativa que permite explotar nuevas fuentes de agua y asegurar el suministro tanto para el consumo humano como para actividades productivas”.
El mismo texto cita un catastro del Ministerio de Minería, realizado en diciembre de 2019, que enumeraba 18 plantas desaladoras operativas: solo 4 son para abastecimiento de agua potable y las restantes 14 son para minería.
El uso de agua de mar en el alcantarillado puede formar parte de una estrategia más amplia, junto con la desalación para consumo humano, la reutilización de aguas residuales y la reducción de pérdidas en las redes.
La estrategia de desalinización debiese ser parte de una “política hídrica nacional más amplia” y “co-construida desde los territorios y en estrecha colaboración entre el sector público, sector productivo, comunidades y especialistas.
También se debe evitar analizar los proyectos de seguridad hídrica parceladamente, y lo conveniente es proyectar “un desarrollo territorial con una mirada más sistémica donde comprometamos a los diferentes sectores usuarios para la implementación de soluciones colaborativas y multipropósito.
Particularmente en cuanto a los sistemas de desalación, Broschek visualiza que los “vemos proliferar sin una debida estrategia de desarrollo integral en los territorios donde se emplazan”.
Cita un caso de ausencia de planificación y efectos negativos el hecho de que algunos proyectos de plantas desaladoras “agotaron los terrenos disponible sen Antofagasta”.
Situación del saneamiento y necesidad de nuevas soluciones
En Perú tan solo el 70,5% de la población que reside en zonas rurales disfruta de acceso a agua potable.
Sin embargo, la cobertura para alcantarillado y/o disposición de excretas es de solo un 23,7%.
Estos datos muestran que la ampliación del acceso al saneamiento exige soluciones técnicamente viables, económicamente sostenibles y adaptadas a las condiciones locales.
El uso de agua de mar en la descarga de inodoros puede reducir la demanda de agua dulce, pero requiere inversión en redes separadas, tratamiento especializado y control sanitario.
Marco regulatorio para el uso de agua de mar
Actualmente en pausa en el Senado, esta iniciativa busca instalar una regulación ante la falta de una normativa específica para la desalación, con el fin de explotar nuevas fuentes de agua para mitigar la severa crisis hídrica que atraviesa el país.
La Comisión de Recursos Hídricos concluyó la votación de las últimas indicaciones presentadas a la iniciativa que cumple su primer trámite y que regula íntegramente el proceso de concesión marítima para desalinizar.
Tras finalizar con la votación de las últimas cuatro indicaciones pendientes, la Comisión de Recursos Hídricos del Senado despachó a la Sala el proyecto sobre uso de mar para desalinización.
La iniciativa cumple su primer trámite en la Cámara Alta y tuvo su origen en una moción de los ex senadores Isabel Allende, Adriana Muñoz, Alejandro Guillier, Felipe Harboe y Jorge Pizarro.
La falta de una normativa específica para la instalación de plantas desaladoras ha permitido generar un escenario de desregulación que pretende ser subsanado a través de un proyecto de ley presentado el 25 de enero de 2018 por los senadores Alejandro Guillier, Isabel Allende, Felipe Harboe, Adriana Muñoz y Jorge Pizarro.
En uno de los considerandos de la iniciativa parlamentaria se alerta sobre la necesidad de regular la materia a objeto de resguardar “el bien común, asegurando su utilización sustentable y en aras del interés nacional”.
Dominio público y concesiones marítimas
Otras premisas en que descansa el proyecto de ley sobre uso del agua de mar para desalinización es que el mar territorial chileno, situado hasta la distancia de 12 millas marinas desde las líneas de base, sería de “dominio público”, y que el uso del borde costero -en este caso utilizado por las plantas desaladoras- es regulado por la Ley de Concesiones Marítimas cuyo control y fiscalización dependen de la Subsecretaría de Marina.
Bajo el argumento de impedir el mismo modelo de “concentración de derechos de aprovechamiento sobre las aguas superficiales”, el texto busca declarar el agua desalada como bien de uso público y priorizar la construcción de plantas desaladoras para agua de consumo humano.
La senadora Isabel Allende señala que “cuando permitimos a empresarios hacerse de recursos hacerse de recursos vitales que son comunes a todas las personas, estamos permitiendo el lucro a costa de la desigualdad.
La legisladora descarta que el proyecto desincentive la inversión en estos proyectos, ya que “fortalece el marco concesional por medio del cual se regula esta actividad”.
Debate sobre la naturaleza del agua desalada
El agua desalada como bien nacional de uso público no tiene sentido por cuanto el agua de mar es un bien muy abundante, a diferencia del agua dulce.
Aquí se está aplicando un esquema de agua dulce al agua de mar.
Para Ivo Radic, de ALADYR, esto impediría la comercialización de estas aguas transformadas y desincentiva la inversión en este tipo de proyectos para brindar respuesta a una mayor disponibilidad de agua para consumo humano.
“Tiene sentido que el agua dulce de fuentes naturales sea un bien nacional de uso público en cada país, porque es acotado. Pero cuando hablas de transformar mediante un proceso industrial agua de mar en agua dulce, el límite no existe.
“Es imposible jurídicamente que el agua una vez desalada continúe siendo un bien nacional de uso público. Esto se lo he señalado a la Comisión y es contrario a lo que se ha resuelto”, analiza Rojas, experto en Derechos de Agua y Derecho Ambiental.
Cita el ejemplo del agua mineral embotellada.
Según el académico de la UAI, “para producir el agua de la botella que tomamos, la empresa debe tener una concesión de derechos de agua. Nosotros, al tomarla, no tomamos el agua natural como bien de uso público, sino que tomamos un producto que se genera a partir de una concesión administrativa”.
La senadora Isabel Allende, coautora del proyecto de ley, está en desacuerdo con esta perspectiva.
Para ella, que el agua desalada sea declarado bien nacional de uso público implica que el Estado “puede tutelar el recurso en tanto carácter estratégico y que pueda priorizar su uso.
Implica que el privado no puede vender, comercializar, heredar o especular con dichos recursos a costa de los más débiles”.
Eso no significa, según la parlamentaria, prohibir la construcción de plantas desaladoras con fines productivos, como ocurre con la minería.
La senadora Isabel Allende refuta los argumentos de ALADYR sobre el tema.
Dice que el agua, sin distinción, ya es considerada por la legislación chilena como un bien nacional de uso público, mismo que el borde costero.
“Ninguno de estos elementos le pertenece a los privados que realizan el proceso de desalinización: son todos del Estado, que le entregan a los privados para hacer el proceso de desalinización.
Finalidad de las concesiones y proyectos multipropósito
Allende refiere al tercer artículo del texto del proyecto de ley que modifica el D.F.L. de 1960 sobre Concesiones Marítimas: “Los solicitantes de agua de mar destinadas al funcionamiento de plantas desalinizadoras deberán señalar la cantidad de agua que requieren, expresada en litros por segundo y justificar su finalidad”.
Son artículos de la propuesta que inquietan también a Ivo Radic de ALADYR.
El representante de la agrupación en Chile sostiene que la determinación de justificar la finalidad al momento de adquirir la concesión marítima “va en dirección contraria de una planta con un modelo multipropósito”, es decir, que pueda cumplir distintas funciones a las que se indicaron en un inicio.
De tal suerte de “vender el agua a distintos actores que tienen distinta propensión a pagar y poder balancear los costos para usuarios potenciales que están dispuestos a pagar menos.
No le puedes cobrar lo mismo a un agricultor que a una minera.
Del mismo modo, Radic critica someterse a los permisos de la concesión marítima, cuando debería ser -a su juicio-una institución especialista en el tema de agua potable y manejo de costa la que otorgue dichas concesiones.
“La Armada tiene un rol demasiado importante relativo a la soberanía del país para un asunto que no es de su incumbencia como el agua para consumo humano”, agrega el representante de ALADYR en Chile.
En esa misma línea, Christian Rojas, profesor de Derecho Administrativo de la UAI, señala que cada instalación de una planta desaladora debiese ser otorgada por una “concesión de desalación” y no a través de una concesión marítima.
Viabilidad económica y planificación territorial
A Ivo Radic, de ALADYR, le parece bien que se priorice al consumo humano como objeto del agua desalada dentro de la eventual estrategia nacional, pero debe haber “mecanismos para incentivar la construcción de plantas que sean económicamente viables.
Lo que ha sucedido es que las mineras han construido plantas desaladoras a mérito propio, sin un plan nacional de desalación.
Es muy importante que el Estado ponga los incentivos para genera una producción de agua desalada para clientes que van a pagar un costo de agua alto, medio y bajo.
Así logras diferentes tarifas para diferentes realidades.
Un proyecto para usar agua de mar en el alcantarillado debe analizar la inversión inicial, los costes energéticos, el mantenimiento de las redes, el tratamiento de las aguas residuales, la reposición de equipos y la financiación de las infraestructuras.
La utilización de redes independientes puede elevar el coste de construcción, pero permite diferenciar el agua potable del agua destinada a usos no potables.
La viabilidad económica también depende de la distancia entre la captación y los usuarios, la cota del terreno, el caudal requerido, la concentración de sal, la tecnología de tratamiento y el destino del agua residual.
Planificación multipropósito del sistema
La líder de Escenarios Hídricos 2030, Ulrike Broschek, consideró que se debe evitar analizar los proyectos de seguridad hídrica parceladamente, y lo que conveniente es proyectar “un desarrollo territorial con una mirada más sistémica, donde comprometamos a los diferentes sectores usuarios para la implementación de soluciones colaborativas y multipropósito.
Según Broschek, sin embargo, “en Chile hasta ahora no ha existido voluntad política para trabajar desde esta aproximación y, como consecuencia, cada sector avanza de manera individual sin una estrategia y visión común”.
Una solución multipropósito puede integrar agua para consumo humano, descarga de inodoros, actividades productivas y otros servicios industriales, siempre que se definan las calidades, los volúmenes, las responsabilidades y las condiciones de operación.
La planificación territorial debe establecer la ubicación de las plantas, los corredores de las conducciones, las zonas de protección, los puntos de descarga y las conexiones con las redes urbanas.
La coordinación entre el sector público, el sector productivo, las comunidades y los especialistas resulta necesaria para evitar infraestructuras aisladas, duplicadas o incompatibles con la protección ambiental.
Requisitos técnicos para un proyecto integral
- Definir la demanda de agua para la descarga de inodoros.
- Separar la red de agua de mar de la red de agua potable.
- Determinar la capacidad de captación y almacenamiento.
- Estudiar la calidad del agua de mar y la variación de la salinidad.
- Diseñar una planta de tratamiento para aguas residuales saladas.
- Evaluar la eliminación de nitrógeno y el consumo energético.
- Analizar la gestión del agua tratada y de las corrientes concentradas.
- Seleccionar el método de conducción según el diámetro, alcance, profundidad y condiciones ambientales.
- Situar pozos, plataformas y zonas de obra fuera de los límites protegidos.
- Aplicar planes de vigilancia ambiental durante la ejecución.
- Controlar presión de cámara, empujes, guiado, volumen excavado y alineación.
- Definir el marco concesional y las responsabilidades de operación.
- Garantizar tarifas y mecanismos que permitan atender a usuarios con distinta capacidad de pago.
Control público y protección del recurso
Como sea, opina la senadora Isabel Allende, el proyecto de ley, en definitiva, “rellena un vacío legal para evitar el crecimiento desregulado del sector.
La historia reciente de Chile nos ha demostrado que ante la falta de regulación, el sector empresarial abusa y ejemplos tenemos varios: colusiones, el financiamiento irregular de la política y por cierto: la especulación en el mercado del agua.
Necesitamos regular a este sector para asegurar la tutela del Estado sobre un recurso estratégico.
En un proyecto para utilizar agua de mar en el alcantarillado, la regulación debe cubrir la captación, la distribución, la calidad del agua, el tratamiento de los efluentes, la protección de los ecosistemas, la gestión de las concesiones y la continuidad del servicio.
El marco normativo debe establecer con claridad quién puede captar el agua, con qué finalidad, bajo qué condiciones ambientales y cómo se controla el cumplimiento de las obligaciones.
La protección del recurso también exige evitar que el agua destinada a usos no potables se mezcle con el suministro de consumo humano o se gestione sin controles sanitarios suficientes.
Aplicación en áreas marinas protegidas
Cuando la captación o el emisario deben atravesar un área marina protegida, la solución sin zanja permite reducir la intervención directa sobre el fondo marino.
Los cruces de Áreas Marinas Protegidas requieren precisión en el trazado y un control riguroso de la excavación.
La conducción se diseña para profundidades suficientes que garanticen separación efectiva del ecosistema marino, evitando afección a praderas de Posidonia, zonas de cría, arrecifes o fondos sensibles.
Los pozos o plataformas de ataque se sitúan fuera de los límites protegidos, y la conexión con la conducción marina se verifica mediante ROV o buceo profesional.
La ejecución debe acompañarse de evaluaciones ambientales previas, planes de vigilancia ambiental y estrategias de reducción de emisiones, turbidez y afecciones acústicas.