Por qué una tasa de recuperación del 90 % es el nuevo punto de referencia para el reciclaje de agua en el Reino Unido

El sector del agua del Reino Unido se adentra en una década decisiva. Dado que se prevén desequilibrios entre la oferta y la demanda en numerosas regiones, que los límites de captación de agua para fines medioambientales son cada vez más estrictos y que el AMP8 hace un nuevo hincapié en la resiliencia y la eficiencia, el reciclaje de agua está pasando de ser una medida de contingencia a convertirse en una estrategia fundamental. Sin embargo, a medida que los proyectos pasan de la fase conceptual a la de ejecución, hay un aspecto que influye constantemente en su viabilidad: Salmuera líquida residual. La capacidad de reducir los volúmenes de salmuera ya no es una mera optimización técnica. A veces, es fundamental si los proyectos de reciclaje interior pueden realizarse de forma rentable . 

El sector del agua del Reino Unido se acerca a un punto de inflexión estructural. 

Los planes de gestión de los recursos hídricos ponen cada vez más de manifiesto una brecha cada vez mayor entre la oferta y la demanda. El aumento de la población, los patrones climáticos cada vez más variables, las medidas de protección medioambiental más estrictas y el margen limitado para la captación de agua están ejerciendo presión sobre las fuentes de agua existentes. 

Los planes de gestión de los recursos hídricos de las empresas de agua del Reino Unido ponen de manifiesto un desequilibrio cada vez mayor entre la oferta y la demanda futuras, con una mayor dependencia de nuevas fuentes, como el reciclaje, la desalación y los embalses, para satisfacer las necesidades hasta el año 2050. La Agencia de Medio Ambiente ha destacado que el reciclaje de agua es necesario para hacer frente a las presiones derivadas del crecimiento demográfico, el cambio climático y la necesidad de mejorar la resiliencia ante las sequías. Por otra parte, el AMP8 se perfila como un periodo normativo crucial centrado en la innovación, la resiliencia y la oferta de nuevas opciones de suministro, además de los enfoques tradicionales.  

Para muchas empresas de agua y alcantarillado (WaSC), la cuestión ya no es si el reciclaje de agua formará parte de su cartera a largo plazo, sino con qué rapidez se podrá implantar dentro del AMP8 y en los períodos normativos posteriores. 

La reutilización de las aguas residuales tratadas como recurso fiable reduce la presión sobre las cuencas hidrográficas sometidas a estrés, contribuye a la resiliencia frente a la sequía y se ajusta a los objetivos de la economía circular integrados en la política de infraestructuras del Reino Unido. Sin embargo, a medida que los proyectos pasan de la fase de estudios de viabilidad a la de diseño preliminar, surge una limitación técnica persistente: la gestión de los concentrados. 

Ósmosis inversa: la esencial, pero históricamente limitada 

ósmosis inversa (RO) se considera ampliamente como la principal tecnología de barrera para el reciclaje municipal avanzado. Garantiza una eliminación eficaz de las sales disueltas, los patógenos y los contaminantes emergentes, incluidos los PFAS y otros microcontaminantes de interés normativo. 

En lo que respecta a la reutilización indirecta para consumo humano y al abastecimiento industrial de alta calidad, la ósmosis inversa sigue siendo un elemento fundamental del proceso de tratamiento. 

Sin embargo, los sistemas de ósmosis inversa convencionales suelen funcionar con una tasa de recuperación del 75-80 %. 

En la práctica, esto significa que entre el 20 % y el 25 % del agua de alimentación se convierte en concentrado (salmuera). En el caso de la desalación costera, esto podría ser factible. En el caso de los programas de reciclaje del interior del Reino Unido, esto puede convertirse en el principal obstáculo. 

¿Por qué la recuperación suele detenerse en el 80 %? 

Hay dos mecanismos principales que limitan la recuperación: 

• Incrustaciones: A medida que aumenta la recuperación, las sales poco solubles, como el carbonato cálcico, el sulfato de bario y la sílice, alcanzan la sobresaturación y se precipitan sobre las superficies de las membranas. 

• Bioincrustaciones: Las condiciones hidráulicas en estado estacionario permiten que las comunidades microbianas se establezcan y crezcan, lo que requiere estrategias de control químico.
  

La consecuencia operativa es un aumento de la frecuencia de limpieza, el deterioro de las membranas y una menor vida útil de los equipos. 

El desafío del concentrado del Reino Unido 

Muchos de los programas de reciclaje de AMP8 se encuentran en el interior del país y vierten sus residuos en sistemas fluviales sensibles desde el punto de vista medioambiental, con la autorización de la Agencia de Medio Ambiente. 

Las opciones para la gestión del concentrado suelen incluir 

• Vertido al alcantarillado (con los gastos asociados) 

• Depósito en cisternas o eliminación fuera del emplazamiento 

• Tratamiento secundario de la salmuera 

Cada una de ellas supone un coste, una complejidad de permisos y un riesgo para el programa. 

Cuando el 25 % del volumen tratado se convierte en concentrado, su eliminación puede suponer una parte considerable del coste del ciclo de vida y del riesgo normativo. 

Por eso, el porcentaje de recuperación ya no es simplemente un indicador de proceso, sino un factor determinante de la viabilidad. 

Redefiniendo el punto de referencia: avanzando hacia una recuperación del 90 % 

La ósmosis inversa de alta recuperación, con un objetivo del 90 % o más, redefine la rentabilidad y el impacto medioambiental del reciclaje. 

Con una recuperación del 90 %: 

• El volumen de agua de producción aumenta sin ampliar la captación. 

• Los volúmenes de concentrado se reducen a la mitad en comparación con los sistemas convencionales

• Los requisitos en materia de infraestructuras de eliminación se reducen considerablemente. 

Sin embargo, para lograrlo de forma fiable, es necesario ir más allá del paradigma de la ósmosis inversa en estado estacionario. 

RO de flujo pulsado: diseño del régimen hidráulico 

IDE lleva más de seis décadas siendo un proveedor mundial de soluciones de desalación y tratamiento avanzado del agua. En lo que respecta al reciclaje de agua municipal, el objetivo de IDE es lograr una mayor recuperación en el proceso de ósmosis inversa con menores volúmenes de concentrado.  Para lograrlo, el enfoque de IDE se centra en la ósmosis inversa por flujo pulsado (PFRO), lo que supone un cambio con respecto al funcionamiento a presión constante. 

A diferencia de los sistemas convencionales, la PFRO funciona con impulsos hidráulicos rápidos y controlados. Las condiciones de presión y caudal varían continuamente, en lugar de mantenerse constantes. 

La formación de incrustaciones es un proceso cinético que depende del tiempo. La nucleación y el crecimiento de los cristales requieren condiciones de sobresaturación estables. 

Al modificar dinámicamente el entorno hidráulico, el sistema PFRO altera estas condiciones, impidiendo que los depósitos de cal se estabilicen en las superficies de las membranas. Esto permite operar con índices de recuperación considerablemente más altos sin provocar una obstrucción irreversible. 

El resultado: 

• Hasta un 90 % de recuperación en una configuración de una sola etapa 

• Reducción de la dependencia de antiincrustantes químicos

• Rendimiento estable de la membrana a largo plazo
  
   

Para las instalaciones del Reino Unido , donde las limitaciones de espacio en las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes son habituales, conseguir una alta recuperación en un espacio compacto es una ventaja de diseño fundamental. 

Reducción de la dependencia de sustancias químicas 

Los sistemas convencionales suelen recurrir a las cloraminas para controlar la bioincrustación. Sin embargo, el uso de cloramina conlleva la posible formación de subproductos de desinfección como la NDMA, un contaminante emergente que está suscitando el interés de las autoridades reguladoras a nivel mundial. 

El régimen hidráulico dinámico de la PFRO impide la formación de biopelículas, lo que reduce o elimina la necesidad de utilizar cloraminas. Esto reduce el consumo de productos químicos y mitiga el riesgo de incumplimiento normativo a largo plazo, lo cual reviste especial importancia en el caso de los programas de reciclaje de agua potable, que son objeto de un escrutinio cada vez mayor. 

Caso práctico: el reciclaje de alta recuperación en la práctica 

Un ejemplo municipal relevante es el Distrito Metropolitano de Cherokee, una empresa de servicios públicos del interior situada cerca de Colorado Springs.  Cherokee se enfrentó a una situación que resulta familiar para muchas empresas de servicios públicos del Reino Unido: 

• Aumento de la demanda

• Disponibilidad limitada de agua subterránea

• Sin vertidos marinos

• Restricciones estrictas de descarga
   

La ósmosis inversa convencional habría generado importantes volúmenes de salmuera que habrían requerido estrategias de eliminación complejas y costosas. 

En su lugar, Cherokee implementó un sistema de ósmosis inversa de alta recuperación que utiliza tecnología de flujo pulsado, logrando una recuperación de aproximadamente el 90 % en una aplicación de reciclaje municipal.

Resultados incluidos: 

• Reducción significativa del volumen de concentrado

• Menor necesidad de eliminación

• Menor espacio ocupado por el sistema en comparación con las alternativas de varias etapas

• Estabilidad operativa sin una fuerte dependencia de la cloramina 

El agua reciclada contribuye a la recarga de los acuíferos y a la resiliencia del suministro a largo plazo. 

Para las empresas de servicios públicos del Reino Unido que están evaluando programas de reciclaje en el interior del país, las similitudes son evidentes: la reducción de los residuos concentrados puede determinar si un proyecto se queda en el ámbito teórico o se convierte en una realidad. 

Implicaciones para las empresas de agua y alcantarillado del Reino Unido 

Eficiencia de TOTEX 

Una mayor recuperación reduce: 

• Las necesidades de captación de agua de alimentación

• El tamaño de la toma y el pretratamiento

• Energía de bombeo por unidad de agua de producto

• Infraestructura de manipulación de concentrados
   

Dentro del marco de gasto total (TOTEX, por sus siglas en inglés) de Ofwat, el modelo económico regulador que rige las empresas de agua del Reino Unido, estas reducciones favorecen tanto la eficiencia del capital como la estabilidad operativa a lo largo del ciclo de vida de los activos. 

Cumplimiento medioambiental 

Reducir la salmuera del 25 al 10 % disminuye eficazmente el volumen de vertido . 

Para las cuencas sensibles desde el punto de vista medioambiental 

• Simplifica la obtención de permisos de EA

• Reduce los riesgos ecológicos

• Refuerza las credenciales de sostenibilidad en las propuestas de WRMP
   

Futuro del reciclaje de agua para el AMP8 y más allá 

A medida que las empresas de agua del Reino Unido avanzan en el reciclaje dentro de sus estrategias de suministro a largo plazo, la resistencia debe ir acompañada de la eficiencia. 

La ósmosis inversa de alta recuperación no consiste simplemente en aumentar el rendimiento. Se trata de: 

• Minimizar el flujo de residuos

• Reducir la exposición normativa

• Reducir el coste del ciclo de vida

• Mejorar el rendimiento medioambiental
   

El valor de referencia del 90 % representa una recalibración de las expectativas. Lo que antes se consideraba un objetivo agresivo, ahora es factible a escala municipal. 

En el caso concreto de los programas de reciclaje en el interior del país, la tasa de recuperación influye directamente en la viabilidad. 

El reciclaje de agua será un elemento fundamental de la estrategia de resiliencia del Reino Unido durante las próximas dos décadas. Las tecnologías que reduzcan la carga de concentrado sin comprometer la estabilidad del proceso serán las que determinen qué proyectos pasan de la fase de planificación a la de puesta en marcha. 

El paso del 80 al 90 % de recuperación puede parecer un avance gradual. En la práctica, esto transforma radicalmente los aspectos económicos, el impacto medioambiental y la viabilidad normativa del reciclaje de agua a nivel municipal.