Agua residual tratada en la agricultura -...
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Dr. Felipe I. Arreguín Cortés
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Director General
Profesor UNAM
Agua residual tratada en la agricultura
Noviembre de 2017
Antecedentes sobre el uso del agua residual en la agricultura
El reúso inició en la isla de Creta
en Grecia, hace casi 3,000 años.
Fuente: Moreno et al. 2003.
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Países con uso de agua residual tratada para riego agrícola
A nivel mundial se riegan del orden
de 20,000,000 ha
con agua residual tratada
Fuente: UN-WATER, 2013. Proceeding of the UN-WATER Project on the safe use of wastewaterin agriculture. FAO-OMS-UNEP-UNU-INWEH-ICID-CIID-IWM1, 2013.
Fuente. FAOSTAT
Fuente: www.redalc-china.org/PP20Seminario%20ALC-China/Eje%20C/C2/Christina%20 Siebe.pdf
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Reúso de agua residual en las políticas públicas
Agenda 2030 para el desarrollo sostenible:
Septiembre de 2015: 193 de los países miembros de la Asamblea General de lasNaciones Unidas firmaron los acuerdos de la agenda 2030:
En el objetivo 6, dedicado al Agua y Saneamiento, se establece en la Meta 6.3 el compromiso de reducir a la mitad el porcentaje de agua residual sin tratar y aumentar su reciclado y reutilización segura a nivel mundial.
Fuente: ONU, 2015. Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible.
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Compromiso de los países para aumentar el tratamiento de las aguas residuales
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La experiencia de Israel
• Produce 440 Mm3 de AR
• Recolecta el 95%
• Trata el 75%
• Tiene 200 reservorios con agua de reúso para riego agrícola.
Fuente: Quipuzco 2004, citado por Cisneros y Saucedo 2016.
Metodología:
Pretratamiento, tratamiento y reservorios como unidades de tratamiento o pulimento y al
suelo se le considera como un biofiltro.
El riego es principalmente por gravedad, aunque también tienen goteos.
Riega
alrededor de
20,000 ha
con agua
residual
tratada
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La planta de tratamiento Shafdan en Israel,
produce 130 hm3/año
La experiencia de España
• En la provincia de Andalucía se reutilizan 53 Hm3 de aguas residuales
tratadas
• De este volumen el 32.2% va directamente al riego.
• 3,500 Ha con reúso, en invernaderos. Fuente: Junta de Andalucía, 2007, citado por Cisneros y Saucedo, 2016.
Metodología: Recolección, tratamiento secundario y conducción a invernaderos,
almacenamiento en cisternas, sistemas de filtrado y rayos ultravioleta para
garantizar la inocuidad del agua en la producción.Felipe Arreguín
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La experiencia de Argentina
Metodología: Tratamiento con lagunas, áreas de cultivos restringidos, con riego por
gravedad y convenios tripartitas entre organismos operadores de las lagunas,
gobierno y asociaciones de regantes.
Provincia de
Mendoza, 9,408 ha.
Riego de árboles
forestales para
producción de
madera y vid para
vino.
• En Mendoza se generan 39 Millones de galones diarios de AR.
• Recolectan el 80% y tratan el 70%.
Fuente: Mastrantonio, 2006. Felipe Arreguín Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
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La experiencia de Irán En Irán el 92 % del agua dulce
accesible se utiliza en las actividades
agrícolas.
Las necesidades hídricas anuales
totales de la red de riego Varamin son
de unos 600 millones de m3, que
supuestamente debían ser cubiertas
por la presa Lar en el río Jajroo y aguas
subterráneas.
En la actualidad, se utilizan 120
millones de m3 de aguas residuales
en la red de riego Varamin, que se
incrementarán hasta llegar a los 280
millones de m3 tras la conclusión del
plan de desarrollo.
Ubicación de la planicie de Varamin y el canal de
Teherán (Tehran Regional Water Company, 2012)
Condiciones para el uso de agua residual tratada en riego
✓Aridez y déficit de precipitación, búsqueda defuentes alternativas disponibles.
✓Disponibilidad durante todo el año.
✓Aporte de nutrientes y materia orgánica quereducen los costos de fertilización.
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Condiciones para el uso de agua residual tratada en riego
✓Reconocen que el agua residual tratada es un recurso muy valioso.
✓Su política de uso prioriza la salud, elcuidado del Medio Ambiente y el reciclaje enproducción agrícola.
✓Sus costos de tratamiento inferiores al costodel m3 de agua potable.
✓Política de inversión orientada paraincrementar la productividad agrícola porunidad de agua y tierra utilizados.
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Por su clima seco en la mitad norte de su territorio
es común la escasez natural de agua.
México vulnerable por su ubicación geográfica
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Latitude North: 32° 43 ‘ 06” N
Latitude South: 14° 32 ‘ 27” N
Equator
Tropic of Cancer 23° 26’ N
Tropic of Capricorn 23° 26’ S
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do
HURACANESAtlántico desde 1851
Pacífico desde 1949
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Atlántico desde 1851Pacífico desde 1949
Trayectorias históricas de los huracanes
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Precipitación normal en México 1981-2010
Anual: 740 mm
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Precipitación normal anual en México (mm)
Anual: 740 mm
Fuente: CONAGUA (2017)
Contraste regional entre agua renovable y desarrollo
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Agua renovable 2015 Población 2015 Aportación PIB 2015
67.0 % 23 % 20.2 %
33.0 % 77 % 79.8 %
Agua renovable per capita, 2015
Norte, centro y noroeste1583.05 m3/hab/año
Promedio nacional3,692.20 m3/hab/año
Sureste10, 733.99 m3/hab/año
Fuente: CONAGUA (2017)
Anomalía de temperatura(Diferencia respecto a la media 1980 – 2015 )
Fuente: NASA
La mayor parte del calentamiento global ha ocurrido en los últimos 35 años, con 16 de los 17
años más cálidos registrados desde 2001.
2016 es el tercer año consecutivo en que se ha establecido un nuevo registro de temperatura
global.
El planeta se ha calentado 1.1 °C desde finales del s. IXX
Años record
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Octubre 2017
Octubre 2017 fue el 2do octubre más cálido en 137 años de registros
México en cifras
• 1 959.3 miles de km2
• 121.8 millones de hab.
(CONAPO, 2015)
• Densidad 58 hab/km2
• 23 % en localidades
menores a 2 500
habitantes
• 188 596 localidades con
menos de 2 500
habitantes (INEGI, 2014)
• 3 736 m3/hab/año
disponibilidad natural
media (2015) Felipe Arreguín Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
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104 cuencas hidrográficas
declaradas oficialmente sin
disponibilidad de agua
Disponibilidad de agua superficial
Fuente: Estadísticas del Agua en México, 2016
Disponibilidad de agua subterránea
281
97
8193
2331
2211 13
10
50
100
150
200
250
300
0-25 25-50 50-75 75-100 100-125 125-150 150-175 175-200 200-300 300-400
GRADO DE EXPLOTACIÓN DE LOS ACUÍFEROS, 2014
Grado de explotación = ExtracciónRecarga
X 100 (%)
106 ACUÍFEROS
SOBREEXPLOTADOS
547 ACUÍFEROS
SUBEXPLOTADOSN
ÚM
ERO
DE
AC
UÍF
ERO
S
28
88
En los últimos 40 años la reserva de
cerca de 100 acuíferos fue minada por
sobreexplotación y se continua al ritmo
de unos 5,400 millones de metros
cúbicos por año.
105 acuíferos
sobreexplotados
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Fuente: Estadísticas del Agua en México, 2016 Felipe Arreguín
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Principales retos de la
administración eficiente del
agua
• Escasez
• Contaminación
• Impacto del cambio global sobre el ciclo
hidrológico
• Falta de ordenamiento territorial
• Mejorar la administración del agua
• Incrementar inversión en investigación y
desarrollo tecnológico
• Recursos financieros
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Usos del agua
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Las aguas residuales en el ciclo del agua
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Distritos de Riego
Unidades de Riego
Valle del Mezquital, norte de la Ciudad de
México y los tres distritos de riego: DR-003
Tula, DR-100 Alfajayucan y DR-112 Ajacuba
donde hasta 2015 se ha utilizado agua
residual de la Ciudad de México sin
tratamiento.
Valle del Mezquital
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Las concentraciones promedio y las desviaciones estándar de los
distintos metales pesados y metaloides (N=9) (Guédron y
colaboradores, 2014) y los rangos de concentración de los
compuestos farmacéuticos (N=12) (siemnes y colaboradores, 2008)
medidos en el agua residual vertida en el valle del Mezquital se
encuentran en UTM 14Q.
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Planta de Tratamiento Atotonilco
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La planta de Atotonilco de
Tula con 23 000 lps de
capacidad y hasta 35 000
lps de capacidad
promedio total en época
de lluvias.
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Servicios de “Agua y Drenaje de Monterrey”
Desde hace 20 años se trata el 100%
del agua residual de la Ciudad de
Monterrey:
• En 2016 alcanza una capacidad
para tratar 15 m3/s:
• Trata 13.6 m3/s.
• 7 m3/s van al riego agrícola
(intercambio por agua de la
presa el Cuchillo con
Tamaulipas).
• 2 m3/s se venden a la industria.
• La PTAR Dulces nombres
aprovecha el gas metano para
el 30% de sus necesidades
energéticas.
Fuente: Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey. Gobierno del Estado de Nuevo León.
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Fuente: CONAGUA, 2015. IMTA, 2016
Superficie regada con agua residual tratada en distritos de riego
Distrito de RiegoSuperficie dominada
(ha)
Superficie regada con
agua residual tratada (ha)
Principales cultivos
D.R.003 Tula, Hgo. 52,270 43,564Avena, cebada forrajera, trigo, maíz, frijol y alfalfa.
D.R. 100 Alfajayucan, Hgo. 32,118 21,103Avena forrajera, maíz, calabacita , chile y alfalfa.
D.R. 030 Valsequillo, Pue. 33,206 21,000 Maíz, sorgo y alfalfa.
D.R. 009 Valle de Juárez, Chih. 24,492 11,500 Trigo, algodón, alfalfa y sorgo forrajero.
D.R. 088 Chiconautla, Edo. de Méx. 4 ,490 1,200 Avena forrajera, maíz grano y alfalfa.
D.R. 016 Morelos 33,768 15,000Maíz, cebolla, calabacita, arroz, ejote, caña de azúcar, mango, jícama y arroz.
D.R. 020 Morelia-Queréndaro, Mich. 20,665 16,702 Trigo, avena, maíz, sorgo y alfalfa.
D.R. 025 Bajo Río Bravo, Tamp. 248,391 27,000 Maíz, sorgo y zacate buffel.
D.R. 001 Pabellón, Ags. 11,800 5,825Avena forrajera, pastos, maíz , hortalizas yalfalfa.
D.R. 052 Durango 22,922 2,700Avena, trigo, maíz (grano y forrajero) nogal y alfalfa.
D.R. 031 Las Lajas, N.L. 3,693 1,918 Sorgo y zacate buffel.
D.R. 066 Santo Domingo, BCS 38,101 4,734Garbanzo, trigo, maíz, frijol, alfalfa, naranja y espárrago.
D.R. 085 La Begoña, Gto. 10,823 3,874Zanahoria, cebada, trigo, sorgo , maíz, frijol y alfalfa.
D.R. 112 Ajacuba, Hgo. 4,855 2,832 Avena, cebada forrajera, maíz y alfalfa.Total 530,772 178,952
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Técnica dominante para el tratamiento del agua residual en México
55% de las PTARsmunicipales usan “Lodos Activados”
Plantas en operación:
2477 municipales
2832 industriales.
Cobertura nacional de tratamiento de aguas residuales municipales del 57.0%
Fuente: CONAGUA, 2016.
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Marco regulatorio para el uso de agua residual tratada en México
NOM-001-SEMARNAT-96
Establece límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales en agua y bienes Nacionales, 2 muy importantes en riego agrícola:
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Contaminación potencial difusa por agroquímicos
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Categorización de los principales contaminantes del agua provenientes de la
agricultura y la contribución relativa de los sistemas de producción agrícola
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Avances en materia de reúso de aguas residuales
• Marco Regulatorio
• Se ha aplicado el riego restringido por selección de cultivos
• Intercambio de aguas
• Se cuenta con tecnología de tratamiento que garantiza calidad de agua de riego.
• Experiencia e información para vincular la calidad del agua con la preparación de los terrenos y el manejo del cultivo (uso seguro del agua residual tratada).
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Escenario deseable para el aprovechamiento seguro del agua residual tratada para riego agrícola
✓ Todas las PTARs con tratamiento secundario.
✓ Infraestructura de conducción para llevar las aguas tratadas de las plantas hasta
los campos agrícolas.
✓ Infraestructura y convenios con agricultores para el almacenamiento y manejo
de sistemas de aguas residuales tratadas.
✓ Programas gubernamentales que fomenten el usos de agua residual tratada
para la producción agrícola de alimentos.
✓ Incentivos económicos y fiscales para empresas, que produzcan alimentos y
materia prima para la industria, que utilicen agua residual tratada para el riego
agrícola.
✓ Coordinación con el sector salud para vigilar el medio y atender a trabajadores
agrícolas que manejan agua residual tratada.
✓ Capacitación continua para productores y trabajadores agrícolas en zonas con
reúso de aguas residuales.
✓ Incluir en los programas académicos relacionados el riego con agua residual
tratada.
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Método de las barreras múltiples para reducir los
riesgos relacionados con el consumo en la cadena
alimentaria, aplicado al riego con aguas residuales
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Bases generales para reúso
agrícola
1. Fomentar uso en zonas periféricas a
localidades y en zonas áridas o
semiáridas
2. Verificar que el agua residual No provenga de la
industria
3. Con calidad bacteriológica dentro de los límites de la
NOM-001-SEMARNAT-96
4. Suelos de adecuada
permeabilidad y drenaje de ± 5
cm/día. Acuíferos con más de 20 m de
profundidad
5. Cultivos tolerantes a
salinidad, y adoptar técnicas de manejo
del riego y del cultivo
6. Patrón de cultivos rentable para los
productores
En resumen, el uso de agua residual tratada en la agricultura debe considerar:
Fuente: Cisneros y Saucedo , 2016Felipe Arreguín
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Investigación, innovación y desarrollo tecnológico
• Producción limpia
• Control de la contaminación difusa
• Medición de contaminantes emergentes
• Métodos de medición rápida
• Tratamiento avanzado de efluentes
• Tratamiento para poblaciones de escasos recursos
• Contaminación por la producción de alimentos
• Evaluación del impacto antrópico en acuíferos
• Elaboración de criterios de calidad del agua
• Reúso y reciclaje del agua
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Dr. Felipe I. Arreguín Cortés
Director General
Noviembre de 2017
¡Gracias!
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