Autor: Salvador Ruiz.
Introducción
Se tiene el falso mito de que hay suficiente agua, sin embargo de toda esa agua que existe en el planeta, el 97 % es agua de mar con una salinidad promedio de 33,000 partes por millón (ppm) y que representa un recurso hídrico inagotable, que no está sujeto a variaciones climáticas y que para poder utilizarla se requiere tecnología o procesos de desalinización.
El agua, como es bien sabido, es uno de los elementos más importantes de la naturaleza: es indispensable en los procesos de la vida y conforma el hábitat tanto de microorganismos como de grandes comunidades acuáticas. Sin embargo, el mundo se está quedando sin agua dulce, cada día muchas regiones agrícolas del mundo presenta problemas serios de disponibilidad de agua para uso doméstico, industrial y agrícola. ¿De dónde se sacará el agua suficiente para abastecer a toda la población y a las actividades agrícolas, pecuarias, y turísticas?
Conscientes de que el cambio climático está alterando el ciclo hidrológico de varias formas en escala de tiempo y áreas geográficas. Una solución tecnológica viable lo representan las aguas alternas o aguas renovables, como son las aguas salobres y marinas. Sin agua no hay futuro, y actualmente la agricultura no está creciendo en muchas regiones de México y los problemas de escasez para mantener los sistemas de producción vigentes ya no se pueden mantener adecuadamente.
El déficit hídrico probado en muchos acuíferos ocasiona descensos en los niveles piezométricos y afecta a la calidad de las aguas a través de procesos de salinización y de intrusión marina en los acuíferos costeros, si bien la influencia es diferente según el grado de explotación de los mismos. Muchos acuíferos están sobreexplotados, lo que ocasiona un deterioro en la calidad de las aguas con el transcurso del tiempo. Sin lugar a dudas, el mayor problema de contaminación de los acuíferos es la entrada de agua de mar, y las condiciones para que se diera este fenómeno se manifestaron a partir del bombeo excesivo sin control alguno de los acuíferos.
Agua de mar
El agua de mar es una solución basada en agua que compone los océanos y mares del planeta. Es salada por la concentración de sales minerales disueltas que contiene en solución, entre las que predomina el cloruro de sodio, también conocido como sal de mesa. El agua del mar, que cubre casi las tres cuartas partes de la superficie terrestre, es amarga y salada, y su densidad es mayor que la del agua de los ríos y de casi todos los lagos. Los minerales que contiene el agua del mar equivalen al 3.5% de su volumen. Los principales son el cloruro de sodio que es el más abundante, magnesio, azufre, calcio, potasio, sílice y bromo.
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Figura 1. Las aguas salobres y marinas representan una solución tecnológica viable para la agricultura ante la escasez de agua dulce. Fuente: Intagri. |
También contiene hierro, cobre, estaño, plata, níquel, oro y prácticamente todos los minerales conocidos en la superficie terrestre. De todos los minerales conocidos por las aguas del mar, el cloruro de sodio es el más abundante, pues presenta alrededor del 70% del total. A esta sal, se debe el sabor salado, mientras que el sabor amargo lo originan las sales de magnesio.
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Cuadro 1. Principales constituyentes del agua de mar.1 |
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Constituyente |
Símbolo |
Sólidos Disueltos Totales (SDT), mg/kg (ppm) |
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Sodio |
(Na+) |
10,500 |
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Magnesio |
(Mg2+) |
1,350 |
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Calcio |
(Ca2+) |
400 |
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Potasio |
(K+) |
380 |
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Cloruro |
(Cl-) |
19,000 |
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Sulfato |
(SO42-) |
2,700 |
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Bicarbonato |
(HCO3-) |
142 |
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Bromuro |
(Br-) |
65 |
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Otros sólidos |
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34 |
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Sólidos Disueltos Totales |
SDT |
34,500 |
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Agua (balance) |
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965,517 |
1Fuente: E. D. Golberg, “Chemistry- The Oceans as a Chemical System” en Composition of Sea Water, Comparative and Descriptive Oceanography, por H. M. Hill, Vol. 2 de la obra The Sea. Wiley-Interscience, Nueva York, 1963, pp 3-25. Reproducido con autorización de Jhon Wiley & Sons, Inc.
La salinidad del mar varía de acuerdo con distintos factores. Los mares tropicales poco profundos, donde la evaporación es muy activa, son los más salados que los mares polares, donde los glaciares aportan, al fundirse, grandes cantidades de agua dulce. También son menos salados que los mares donde desaguan muchos ríos cuyas aguas hacen disminuir la proporción de salinidad en el mar.
Beneficios potenciales de la desalinización
El beneficio primario de la desalinización de aguas es el aumento de la disponibilidad de agua de buena calidad para el riego de cultivos hortícolas. Las aguas salobres provenientes de las montañas y de los acuíferos costeros aunados al potencial uso de las aguas de los Océanos crean nuevas fuentes de disponibilidad de agua para las regiones agrícolas de todo el mundo. En adición a la desalinización de agua de mar, las tecnologías de desalinización (Figura 2) pueden ser usadas para producir desde aguas salobres o con problemas de contaminación, agua potable de excelente calidad. Muchas de las aguas superficiales y subterráneas son salobres debido al incremento en la concentración salina de las mismas, sobre todo en los acuíferos costeros debido a la sobreexplotación de los mismos.
En tiempos de escasez de agua y una sobre demanda de agua fresca debido al crecimiento poblacional de una región, y las tendencias actuales dadas por el cambio climático, el recurso agua alcanzara cada vez más una desigual distribución en las diversas regiones donde se experimenta una sequía prolongada.
La desalinización puede ser una fuente alterna de agua rápidamente disponible y como una parte de la solución del problema de futuras necesidades de agua. Sobre todo cuando los recursos convencionales de agua están limitados por abatimientos descubiertos, contaminación y requerimientos ambientales.
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Figura 2. Maquina desalinizadora de agua. Fuente: Intagri. |
Es más, los métodos de manejo de la disponibilidad del agua como aguas superficiales, almacenamiento, extracción subterránea, y transferencias o trasvases quizás no sean suficientes para aumentar la demanda de agua.
La desalinización, cuando se adopta como parte del portafolio de disponibilidad de agua puede ofrecer varios beneficios incluyendo:
- Aumento en la disponibilidad de agua.
- Recuperación y uso benéfico de aguas con problemas de contaminación (Figura 2).
- Aumento en la disponibilidad de agua durante periodos de sequía.
- Disminución de la necesidad de importar agua por el desarrollo de fuentes locales alternas.
- Diversificación y aumento de la fiabilidad y flexibilidad de operación de disponibilidad de agua de las fuentes.
- Mejoras en la calidad del agua potable.
- Protección de la salud pública.
- Facilidades de mayor reúso de aguas residuales y fomentar el reciclaje de la misma.
- Disminución de la salinidad del agua para riego agrícola.
El proceso de desalinización permite obtener altos niveles de calidad del agua que quizás tengan bajas concentraciones salinas, pero que tengan problemas de altas concentraciones de contaminantes específicos tales como nitratos. Por consiguiente, la desalinización es una herramienta útil en la planeación del recurso agua que sirve para el mejoramiento de las estrategias de uso y manejo del agua para diferentes usos, sobre todo para el riego agrícola.
Costos de la desalinización
Los factores que determinan los costos de la desalinización incluyen la capacidad y el tipo de instalación, ubicación, tipo de alimentación de agua a la planta, mano de obra, tipo de energía utilizada en la planta, costos del financiamiento y eliminación del rechazo o salmuera. La desalinización controla la presión, la temperatura y las concentraciones de salmuera para optimizar la eficiencia. La desalación con energía nuclear podría ser económica a gran escala.
Un estudio de 2004 señala que los costos están disminuyendo y, en general, son positivos en relación con la tecnología para las áreas ricas en las proximidades de los océanos, también sostuvo: "El agua desalinizada puede ser una solución para algunas regiones de estrés hídrico, pero no para lugares pobres, en el interior de un continente o en una gran elevación, lo que incluye algunos de los lugares con mayores problemas de agua "y" se necesita levantar el agua por 2,000 m o transportarla por más de 1,600 km para obtener costos de transporte iguales a los costos de desalación, por lo que puede ser más económico transportar agua dulce desde otra parte que desalarla en lugares alejados del mar como Nueva Delhi o en lugares altos como la ciudad de México, los costos de transporte podrían igualar los costos de la desalación, mientras que el agua desalinizada es costosa en lugares que están algo alejados del mar y algo altos.
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Figura 3. El sistema de fertirrigación representa uno de los mayores costos iniciales de las producciones agrícolas. Fuente: Intagri. |
Problemas agronómicos presentes en los procesos de desalinización de agua de mar
- Productividad
- Calidad de las cosechas
- Calidad del suelo (conservación)
- Mayor costo en la fertirrigación
Aspectos de notable relevancia agronómica
El agua desalinizada marina para riego agrícola, puede derivar en problemas agronómicos y afectar la productividad de los cultivos, calidad de las cosechas y del suelo o sustratos y mayores costos de fertirrigación (Figura 3), comprometer su viabilidad económica en corto plazo y la sustentabilidad ambiental a mediano y largo plazo donde se utiliza. Los ejemplos más recientes se presentan en Israel en la planta desalinizadora de Ashkelon donde aparecieron síntomas de carencias nutricionales en los cultivos y reducciones significativas en la calidad y la producción con resultados no satisfactorios.
La Organización Mundial de la Salud (OMS, 2003) considera una agua con concentración menor de 1,000 ppm aceptable para los consumidores, aunque establece que esa aceptabilidad puede variar de acuerdo a las circunstancias. Por otro lado, la Agencia de Protección del Ambiente (EPA, 1979) de los Estados Unidos de Norteamérica considera que una agua potable mayor de 500 ppm puede ser distante para su consumo.
Actualmente la calidad del agua de mar para riego agrícola no está regulada; por lo que no existen garantías sobre la composición del agua suministrada y su homogeneidad a largo plazo.
El primer punto a tomar en cuenta es que las aguas marinas desalinizadas salen de la planta desalinizadora con muy baja salinidad pero desequilibradas en cuanto a aniones y cationes. Esto representa una escasa mineralización debido a importantes desequilibrios en su composición y no es apta para ningún tipo de suministro (domestico, agrícola e industrial). Por lo que debe someterse a postratamientos de remineralización que puede ser en la propia planta desalinizadora o en el lugar donde se encuentre las plantas de bombeo y sistemas de inyección de Fertirrigación o en su caso establecer un programa de mezclas de agua desalinizada con aguas continentales salobres que corrijan estos desequilibrios y poder obtener así una agua de buena calidad para riego de cultivos hortícolas de alto valor económico y calidad de exportación.
La concentración remanente de iones de cloruros y sodio que se presentan a mayor relación de las aguas continentales aptas para riego, provocan fitotoxicidad en cultivos sensibles. Aunado a esto, el otro problema es la relación de adsorción de sodio (RAS) que evalúa el equilibrio en la composición de aguas de riego, debe mantenerse dentro de los límites recomendados en riego agrícola para garantizar una estructura del suelo adecuada a mediano y largo plazo.
Otro problema significativo es la presencia de una elevada concentración de boro, que puede producir problemas de fitotoxicidad en cultivos sensibles al mismo. Como es sabido, el boro es un elemento muy soluble que tiende a concentrarse en ambientes con limitada circulación de agua (aguas subterráneas), ligado a ambientes con evaporitas o salmueras de origen marino o continental.
Cita correcta de este artículo
Ruiz, S. C. 2017. La Desalinización de Agua de Mar para Riego Agrícola de Cultivos Hortícolas. Serie Agua y Riego Núm. 17. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 6 p.
Fuentes consultadas
- Ayers R.S. y Westcot D.W. 1987. La calidad del agua en la Agricultura. Estudio FAO. Riego y Drenaje. Rev 29. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Roma, Italia.
- Council for Agricultural Science and Technology. 1985. Agriculture and Groundwater Quality. Report No. 103. Library of Congress Cataloging Publication Data.
- Martínez, A.V. y Martín, G.B. 2014. Antecedentes y Problemática de la Aplicación de Agua Marina Desalinizada al Riego Agrícola. Informe preliminar. Sindicato Central de Regantes del Acueducto Tajo-Segura (SCRATS). Universidad Politécnica de Cartagena, España.
- Shainberg, I., J.D. Oster. 1978. Quality of Irrigation Water. International irrigation Information Center (IIIC) Publication No. 2.
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Hola, aqui en Almeria (España) llevamos ya años regando las hortalizas con agua desalada, el gran inconveniente es que se está pagando a precio de oro.
Muchas gracias por tan atinado comentario. Ese es el gran reto, lograr reducir el costo para incrementar la rentabilidad de los sistemas de producción.
Saludos.
Salvador Ruiz, buen dia,
Es bueno el artículo. Creo que el siguiente artículo que escribí, añade algunos puntos importantes adicionales con respecto al uso de agua desalinizada para riego:
https://cropaia.com/es/blog/agua-desalinizada-para-riego/
Ing. Guy Sela
Gracias por su aporte, que bueno que le haya agradado el artículo, saludos y gracias por comentar.