Ciencia para combatir la sequía

Cualquier tiempo pasado fue mejor. Este recurso nostálgico de los que peinan canas no siempre es cierto, aunque en el tema que abordamos a continuación, no estaría muy desencaminado. Climáticamente hablando, el pasado fue mejor. 

Ya no podemos decir que el clima cambiará, ni siquiera que está cambiando. El clima ha cambiado. Y esto lo sabe todo aquel que haya estado sobre el planeta Tierra en las últimas décadas. Nuestros abuelos decían que “el tiempo estaba loco”, hoy sabemos que eso tiene un nombre: calentamiento global. Los efectos se observan en la intensidad y número de huracanes, inundaciones, calimas asfixiantes o cambio en el régimen de lluvias. Este último factor, la lluvia, está castigando a Canarias de una manera inédita. 

Sin ánimo de ser pesimistas, en el ámbito hidráulico, tenemos todo en contra. Somos un territorio aislado, sin posibilidad de trasvases, habitamos una tierra con un clima poco lluvioso situado junto a un gran desierto, y la distribución de la lluvia, cuando llega, es muy desigual, lo que dificulta su distribución. Por si fuera poco, somos de los que más consumen agua del país, con una media de 150 litros por persona y día, 20 litros más que la media nacional. Además, entre todos los cultivos que existen hemos elegido cosechar los dos que más agua consumen: el aguacate y el plátano. Esto sin contar el consumo de los millones de turistas que nos visitan cada año y sujetan nuestra economía. ¿Qué puede salir mal?

La Universidad de la Laguna posee una larga trayectoria de investigación en el amplio campo del agua, desde su análisis hasta su impacto económico y social. En el Día Mundial del Agua, instaurado en 1992, queremos mostrarte alguna de estas investigaciones. 

Sequía 

El año 2023 fue el año más seco en las islas desde que hay registros, y el 2024 no va por buen camino. De manera general, según datos de La Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), 2023 se trató del segundo año más cálido desde el comienzo de la serie en 1961, por detrás tan solo de 2022, y del sexto más seco. Si acercamos el foco las noticias no mejoran. Canarias tuvo el pasado año un verano “muy cálido” o “extremadamente cálido” con una temperatura media de 23,4 grados, lo que supone una anomalía de 1,6 grados por encima del valor habitual respecto al periodo de referencia (1991-2020), siendo el verano más cálido desde el año 1961, según datos de la agencia climática.

No podemos controlar el régimen de lluvias, por ahora. Lo que sí hace la ciencia es proporcionarnos nuevas fuentes de suministro de agua y sobre todo, enseñarnos a ahorrar, reutilizando incluso las aguas que tuvieron otro uso. 

Uno de los grupos que trabaja en la Universidad de La Laguna para aportar soluciones a esta crisis hídrica está liderado por Juan Carlos Santamarta del departamento de Ingeniería Agraria y del Medio Natural. El investigador leonés tiene claro que estamos en una situación excepcional “sobre todo para la agricultura”. Los niveles de las balsas en las islas aventuran unas más que probables restricciones de agua al sector agrario, con las consecuencias que esto conlleva, “toca amarrarnos el cinturón en el sentido hidráulico”. 

Buena parte del agua que consumimos en las islas, por lo menos en las occidentales, procede del interior de la tierra. Horadando centenares de galerías y pozos hemos sido capaces de sacar agua del interior de las rocas.  A pesar de este esfuerzo ímprobo Santamarta se lamenta del gran desconocimiento que existe en las islas sobre la cultura del agua. “En los últimos años se ha perdido esa cultura del agua que tenían los mayores, nos faltan más campañas de sensibilización y concienciación de la importancia del agua”. Todo para poner en valor el esfuerzo que hay detrás del acto de abrir un grifo, ejercicio que, por cotidiano, hemos considerado asegurado. 

Afortunadamente el acuífero es un sistema resiliente, que resiste algunos años de sequía sin dar síntomas de agotamiento. En el caso concreto de la isla de El Hierro y La Palma, los acuíferos estudiados por su equipo “el estado es bastante bueno, tanto en calidad como en cantidad, pero no son comparables al acuífero de Tenerife donde el consumo de agua es mucho mayor”. En este sentido Santamarta afirma que hay algunas galerías donde se aprecia una disminución del caudal mientras la mayoría se mantiene estable. Esto, en gran medida, puede deberse a las compensaciones que se hace con la desalación de agua del mar y la reutilización de las aguas depuradas. Aun así, en Tenerife el 85% del agua que se consume proviene del subsuelo de la isla.

Los grandes consumidores de agua

Algunos de los trabajos realizados por el equipo de Santamarta y Noelia Cruz, van encaminados a discernir quienes son los grandes consumidores de agua de las islas. En las islas occidentales el gran consumidor de agua “que gana por goleada” es la agricultura. Esto es así en todas las islas menos en Lanzarote, donde el consumo urbano y turístico lleva la delantera. En la isla de La Palma el consumo de agua destinado a la actividad agrícola ronda el 80% del total. Llegando al 50% en Tenerife. “Si no hay lluvias que de manera natural puedan satisfacer las demandas hídricas de los cultivos tendremos que destinar más agua a este sector”. Esto teniendo en cuenta que el consumo urbano es el prioritario. 

La paradoja del agua en agricultura en Canarias es que en los últimos años -uno antes que el otro- hemos apostado por dos cultivos que tienen una sed legendaria: el plátano y el aguacate. “Cada kilo de plátanos producido consume unos 500 litros de agua. Algunas producciones la han bajado a unos 300 litros. Un kilo de aguacates consume sobre los 800 litros de agua”. Equivalente a 160 garrafas de 5 litros. “Evidentemente el agricultor planta aquello que le da rendimiento económico, es el consumidor el que debe elegir si compra cultivos ecológicos, con menos consumo de agua o no”. 

Otro de los hándicap del agua en las islas incluye la siempre presente energía. Una de nuestras fuentes de suministro de agua proviene de la desalación. Grandes instalaciones que someten a tanta presión el agua del mar que logran zafarla de su salinidad. Este apretón de unos 60 bares, la misma que encontramos a 600 metros de profundidad, necesita de una eyección energética no menor. En Tenerife se desalan uno 100.000 metros cúbicos diarios, con un coste energético de unos 300.000 kWh. Energía que en esta isla procede, en su mayoría, de quemar combustibles fósiles. ¿Cómo romper esta pescadilla que se muerde la cola? Cuanto más agua desalamos más energía consumimos y, por lo tanto, más contaminación emitimos. La respuesta pasa por la mejora de la eficiencia de las plantas y el uso de las energías renovables.  

Juan Carlos Santamarta lidera tres proyectos Horizonte Europa sobre esta temática. En Arsinoe realizan los modelos hidrogeológicos de El Hierro y La Palma. En proyecto Natalie estudian la utilización de sistemas basados en la naturaleza, en Gran Canaria, Tenerife y Fuerteventura. Génesis es el último proyecto europeo en el que participa. En él se estudian soluciones basadas en la naturaleza aplicadas a aguas subterráneas, como el uso de cierres hidráulicos para almacenar el agua en el interior del acuífero. 

La segunda vida del agua

Al agua hay que darle una segunda oportunidad. Parece disparatado que cuando tiramos de la cadena de nuestra cisterna desperdiciemos para siempre esos 10 litros de agua. Cuando nos deshacemos de nuestras heces tirando de la cadena, estos, junto con el agua que lo arrastra, comienzan un interesante recorrido que la mayoría desconoce. Si nuestra casa está conectada a la red de saneamiento, el viaje acabará en la depuradora. Si lo está a un pozo negro se irán, como en la novela de Julio Verne, al interior de la Tierra, contaminado todo lo que se encuentre a su paso, como el agua subterránea que llega a nuestros grifos. 

Luisa Vera, investigadora del departamento de ingeniería Química y Tecnología Farmaceútica y Cristina González, responsable del Laboratorio de Investigación Medioambiental, en el Instituto de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias de esta Universidad, trabajan para que se pueda reutilizar el agua de forma segura. Nuestra condición de islas nos obliga a ser autosuficientes, también en la gestión del agua. Sin embargo, las investigadoras lamentan que casi siempre se responde por impulsos, sin una estrategia sostenida en el tiempo durante mucho tiempo. Para Luisa Vera los esfuerzos se concentran mucho en momentos de emergencia, sin tener en cuenta que las obras hidráulicas necesitan de mucho tiempo de planeamiento y ejecución. “Para hacer una depuradora se necesita mucho tiempo de planificación y de construcción. Para ponerla en marcha no basta con darle a un botón, se necesita un periodo de adaptación de los sistemas y membranas que no se hace de la noche a la mañana”. 

Uno de los primeros problemas que se plantearon a la hora de utilizar agua regenerada era el posible rechazo social que podría suponer. ¿El público consumiría alimentos regados con agua de la depuradora? Gracias a trabajos como el de Luisa y Cristina esto es algo que se hace desde hace tiempo con todas las garantía. Los primeros en normalizarlo han sido los agricultores. “Solo hay que ver la zona del noroeste de Tenerife. Los agricultores hacen cola para que le suministren de esta agua, ya que han visto la calidad que tiene, con agua ultra filtrada a 0,04 micras de diámetro de membrana, con eso dejas fuera a virus y bacterias. Además se le hace una electrodiálisis para corregir la salinidad, con lo que al final le llega a la finca un agua con mejor calidad que la de muchas galerías de la zona”.  

Luis Vera y su equipo trabajan llevando las membranas de filtrado al límite. Se encargan de averiguar hasta dónde pueden llegar los materiales de los que están compuestos. Ahora trabajan con membranas orgánicas y cerámicas. Las disoluciones de polímeros, que componen las membranas orgánicas, permiten que se pueda adaptar el tamaño del poro al tamaño del contaminante que se quiere atrapar. Pero para que estos microfiltros funcionen todo el sistema que está antes en una depuradora debe estar bien diseñado, para evitar roturas y filtraciones. Luisa y su equipo trabajan  en biorreactores para el tratamiento de aguas residuales, los  de membrana despuntan como una tecnología innovadora y sostenible. Su éxito reside en la combinación estratégica de dos procesos: la biodegradación por microorganismos y la separación por membranas de filtración.

Las membranas actúan como una barrera, reteniendo partículas, bacterias y otros contaminantes, permitiendo obtener efluentes de alta calidad que cumplen con las normativas más exigentes, incluso para su reutilización.

A esas aguas, que se volverán a utilizar, también hay que privarlos de componentes biológicos indeseados. Ahí es donde entra Cristina González.  En el control biológico existen una serie de parámetros de control que marca la legislación. En el caso de las aguas regeneradas la ley indica algunos organismos que se utilizan como indicadores de calidad. Obviamente la legislación es más restrictiva para un cultivo que para un agua destinada a regar un campo de golf. Pero sus investigaciones van más allá de lo que exige estrictamente la ley. “Analizamos parásitos, unos están incorporados en la ley y otros no. Trabajamos buscando ciertos protozoos parásitos que sabemos que sus formas quísticas son muy resistentes a los tratamientos a base de cloro, por eso nos interesan”. También han avanzado en la detección de otros parámetros que no recoge la ley, por ahora, como la presencia de microplásticos, genes de resistencia a antibióticos, disruptores endocrinos, etc. 

Contaminantes emergentes en el agua

Por si fueran pocos los contaminantes que se pueden encontrar en el agua, a estos se les unen otros que se denominan emergentes, y de los cuales comenzamos a conocer sus efectos. Los expertos los dividen en tres tipos. Aquellos que se conocen de toda la vida pero de los que se desconocían sus efectos adversos, los que están apareciendo como consecuencias del uso humano, como nuevos medicamentos, y por último aquellos que se conocían, se sabía de su toxicidad, pero que sus concentraciones no suponían un problema, hasta ahora.  Nuevas sustancias que hay que detectar para más tarde intentar filtrar. Juan Ayala, investigador del departamento de Química de la Universidad de La Laguna y su equipo trabajan para detectar estos elementos que en la mayoría de los casos se presentan en unas concentraciones que ponen al límite las técnicas actuales. Los contaminantes emergentes son compuestos orgánicos que pertenecen a familias muy diferentes y de múltiples procedencias, por lo tanto, su análisis global es muy complejo o directamente imposible. Lo que hacen en el laboratorio es establecer familias que les permitan agrupar compuestos con, por ejemplo, estructuras similares. 

Uno de los grandes retos a los que se enfrenta Ayala y su equipo es la detección de moléculas de medicamentos y los productos derivados de su degradación. “Los medicamentos sufren unos procesos de degradación o de descomposición que generan unas nuevas sustancias que pueden ser igual de contaminantes”. Un porcentaje muy elevado de estas moléculas llegan al medio ambiente con efectos adversos se están estudiando.   Lo que sí sabemos es que estas sustancias, cuando se vierten al mar, se introducen en la cadena alimentaria de los animales. Su condición de persistentes y bioacumulativos hace que el círculo se cierre cuando ingerimos productos marinos. “El problema es que como hay un continuo aporte de esas sustancias cada vez se va generando en los organismos una acumulación mayor que genera problemas como cambios hormonales en los peces, cambio de sexo, etc. que luego puede repercutir en el ser humano cuando los ingiere”. 

¿Y cómo eliminar estas sustancias antes de que lleguen al medio ambiente? Ayala y su equipo trabajan en redes metalorgánicas para extraer los contaminantes emergentes del agua. Utilizan unos materiales que son selectivos y capaces de extraer esas moléculas de la muestra para luego poderlas analizar. Retienen ese contaminante en el material aumentando considerablemente la concentración del componente. “Si somos capaces de retenerlos en ese material, podemos también actuar sobre él e iniciar un procesos de fotodescomposición, por ejemplo, para deshacernos de ellos”.

Este reportaje es una iniciativa enmarcada en el Calendario de Conmemoraciones InvestigaULL, proyecto de divulgación científica promovido por la Universidad de La Laguna.

Unidad de Cultura Científica y de la Innovación (Cienci@ULL)