TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: Un enfoque sustentable Adalberto Noyola Instituto de Ingeniería Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) 9° Foro Internacional Desde lo Local San Luis Potosí, SLP, 27 de septiembre 2012

Introducción El tratamiento de agua residual en América Latina es aún imitado, teniendo en cuenta que menos del 20% de las aguas residuales reciben algún tratamiento. Este es un claro indicador de la necesidad de invertir en el área. El tratamiento de las aguas residuales contribuye a la emisión de gases de efecto invernadero. Existe la oportunidad para aplicar procesos tecnológicos más sustentables, que pueden tener una menor huella de carbono y así contribuir a mitigar el cambio climático.

América Latina y el Caribe (ALyC) 563 millones de habitantes (8.5% pob. mundial) Agua potable para 85 % de su población (84 millones carentes) Saneamiento para 78 % de su población (124 millones carentes) Tratamiento de aguas residuales del orden del 20% Metas internacionales y nacionales para el sector incumplidas

El Saneamiento en ALyC Elementos técnicos de diagnóstico en aguas residuales Saneamiento para el 78% de la población 48% alcantarillado 30% letrinas o tanques sépticos Tecnologías convencionales en su gran mayoría Lagunas de estabilización (+++) Lodos activados (+) Resistencia a la aceptación de tecnologías adaptadas Medio conservador Dominio de empresas transnacionales

Mortalidad infantil, agua y saneamiento en AL

Los Retos del Saneamiento Población fuertemente urbana: 74% Operadores de A y S débiles y usuarios sin cultura de pago Calidad y disponibilidad de agua en reducción Escasez de agua en varias regiones Reúso en agricultura (1,300,000 ha) Reúso urbano e industrial creciente Nuevas formas de abordar los retos Innovadoras Adaptadas Lo financiero, lo administrativo, lo tecnológico Integrales (Gestión Integrada de Recursos Hídricos GIRH)

Las Herramientas Tecnológicas El tratamiento de aguas residuales Considerandos: La materia no se destruye, solo se transforma * la inevitabilidad de los subroductos y residuos * integrar un sistema completo El mejor tren de tratamiento * con el máximo de economía y el mínimo de complejidad, alcanza la calidad de agua requerida Las principales causas de la ineficiencia de las plantas * Abandono por altos costos de operación * Sistema impuesto al organismo responsable de la operación * Decisiones de corto plazo

Principales procesos de tratamiento biológico de aguas residuales

El agua como recurso escaso El agua, un insumo escaso * Diversos calidades, usos y costos Administración integral del recurso * Producción, oferta, demanda

El reúso: la nueva realidad Existe tecnología para llevar agua residual a potable Integración de trenes de tratamiento para una calidad de agua específica, en función de la demanda Evaluación económica desfavorable ante una oferta de agua tratada, con costos reales, en sustitución de agua potable subsidiada Problemática técnica, financiera y social La solución adecuada será la que logre la máxima sustentabilidad

El Saneamiento en América Latina Campo de oportunidades Decisiones políticas firmes Participación responsable de la sociedad Nuevos enfoques técnicos, menos convencionales y más adaptados Tecnologías innovadoras, función de condiciones locales Optimizar el costo de inversión y de operación, asegurando un sistema perdurable

Nuevas soluciones a un viejo problema Los antecedentes y la situación actual exige soluciones: * integrales * efectivas * multidisciplinarias * con criterios sustentables * de corto y mediano plazo Un manejo del agua integral, adaptado, innovador …..y con participación social

Por una tecnología más sustentable Características deseables de un proceso de tratamiento Ahorra y optimiza (menores necesidades de insumos) Recicla, no agota (minimiza residuos y genera subproductos) Integra (sistema “sin cabos sueltos”) Perdura (esquema tecnológico - administrativo - financiero adecuado, compatible con su entorno social y ambiental) ¿Paradigma inalcanzable?

Gases de efecto invernadero Cambio Climático Gases de efecto invernadero Gas de efecto invernadero Contribución al calentamiento global (%) CO2 60 CH4 20 CFC 10 N2O 5 IPCC (1996) Potencial de calentamiento global (GWP) del metano: 21

Orígen del metano atmosférico Fuentes de emisiones de metano Contribución (%) Producción de energía (gas natural) 26 Fermentación entérica 24 Cultivo de arroz 17 Rellenos sanitarios 11 * Quemado de biomasa 8 Desechos 7 * Aguas residuales municipales * Suma de residuos: 25 % IPCC (1994)

Situación en México Las estadísticas del agua publicadas en México para 2010 indican: La Agenda del Agua 2030 establece que para el 2030 - Las PTAR deberán alcanzar una cobertura del 100% del agua residual colectada. - Se deberá garantizar que las aguas residuales descargadas a los cuerpos receptores cumplan con los niveles de calidad definidos en el marco jurídico aplicable. 2,186 PTAR Caudal tratado total de 93.601 m3/s Agua residual que recibe tratamiento Agua residual que no recibe tratamiento *De acuerdo con las estadísticas del agua publicadas en México para 2010 [3], el número de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) en operación es 2186 con un caudal tratado total de 93.601 m3/s, lo que representa una cobertura del 43.4% [4].

Escenarios base y de mejora para las emisiones de GEI (CH4 y CO2) por las PTAR municipales en México Proyecto financiado por Centro Mario Molina Se determinó el escenario base de emisiones de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) considerando la tendencia actual. Se propusieron cuatro escenarios que permitieran la reducción de emisiones GEI.

Escenario Base de emisiones de GEI por las PTAR municipales en México Puesta en marcha de la PTAR Atotonilco, la cual permitirá sanear aproximadamente el 60% de las aguas residuales que se generan en el Valle de México. Reducción de emisiones de GEI debido al porcentaje de incremento de caudal tratado anualmente. Nota: Los valores correspondientes a los años 1990-2006 fueron tomados de documento “Actualización Nacional de GEI 1900-2006 en la categoría de desechos .

UASB / RAFA (Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente) Escenarios de Mejora (EM) para la reducción de emisiones de GEI en las PTAR * 100% Tratamiento de aguas residuales colectadas. *Cumplimiento de la calidad establecida por la normatividad. * Consideraciones Agenda del Agua 2030. * Nueva infraestructura de PTAR sean de tipo aerobio: Discos Biológicos Dual Filtros Biológicos Lagunas Aireadas Lodos activados Zanjas de Oxidación * Consideraciones Agenda del Agua 2030 *Nueva infraestructura de PTAR se empleen sistemas de tratamiento combinados: *Quema en flama del 87 % de metano generado *Surgió con base en el EM “B2” * Propuesta “Cero Emisiones” * Estrategia de mitigación: El diseño de dispositivos que permitan captar y quemar el 100% de las emisiones de metano generadas por las PTAR municipales en México”. EM “Agenda del Agua 2030” EM “B1” EM “B2” EM “B3” UASB / RAFA (Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente) Discos Biológicos Filtros Biológicos Lagunas Aireadas Lodos Activados Zanjas de Oxidación

Escenarios de Mejora para la reducción de emisiones de GEI de PTAR municipales en México 6% 6% 10% 10% 13% El EM “B3” es el que presenta un mayor porcentaje de reducción de emisiones de GEI . Pero implica desarrollar tecnología para captura del metano disuelto 13% Retos que considera el EM “B3”: Se requiere de una fuerte inversión en investigación para el desarrollo de tecnologías e infraestructura de sistemas de captación de metano altamente eficientes, y de esta forma pueda ser recuperado y quemado en flama 24%

En resumen… La vía anaerobia es una opción sustentable para el tratamiento y aprovechamiento de residuos orgánicos Bajo consumo de energía Productora neta de energía Menores factores de emisión de GHG, con quemado de CH4 adecuado. En aguas residuales industriales y lodos es una opción probada En aguas residuales municipales, la vía anaerobia tiene el inconveniente del metano disuelto que puede liberarse a la atmósfera Aún falta camino por recorrer para que esta opción sea aceptada en forma generalizada La importancia de reducir las emisiones de GHG puede favorecer la aceptación de la tecnología

…….. Los retos para el adecuado manejo del agua obligan a utilizar los recursos en forma óptima, a lograr más con menos y a ser innovadores en las soluciones Para todo proyecto debe seleccionarse la mejor opción, la más sustentable (perdurable) Existen las opciones tecnológicas, aunque en diverso grado de desarrollo. El reto es utilizarlas óptimamente Los recursos que deberán invertirse en el mediano y largo plazo, son una oportunidad para demostrar la creatividad e innovación nacionales para buscar respuestas propias

Conclusiones Las tecnologías más representativas de la muestra de PTAR de América Latina y el Caribe son: las lagunas de estabilización, los lodos activados y los reactores tipo UASB; representan el 80% del inventario de PTAR en ALC. Los lodos activados contribuyen con el tratamiento del 58% del caudal tratado en AL y C.

Conclusiones Los escenarios “B1” y “B2” reducen en forma limitada la emisión de GEI. Sin embargo, pueden adoptarse desde el corto plazo como medidas de mitigación de emisiones por las PTAR municipales en México. Se resalta la necesidad de invertir en investigación para el desarrollo de tecnologías de captación de metano altamente eficientes para lograr así un mayor porcentaje de reducción de emisiones de GEI en este sector.

Guía para la selección de procesos sustentables para tratamiento de aguas residuales http://proyectos.iingen.unam.mx/LACClimateChange

Muchas Gracias!