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Agua desalinizada. Aspectos a tener en cuenta

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Javier Méndez Lorente
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Índice de contenidos: Agua desalinizada. Aspectos a tener en cuenta

La importancia del uso agrícola de agua es a escala global del 70%, mientras que, en regiones áridas y semiáridas con una agricultura altamente tecnificada, se alcanzan cifras por encima del 85%, como sucede en el sureste español (PHDS, 2022). La intensificación de la escasez hídrica representa un riesgo para el papel de la agricultura de regadío en la seguridad alimentaria global a medio y largo plazo, asociado a la imposibilidad de satisfacer las demandas de agua para riego mediante la utilización de recursos hídricos convencionales en el futuro. Por lo tanto, son necesarias nuevas soluciones para mantener o mejorar una producción agrícola sostenible, incluyendo nuevas o alternativas fuentes de agua, estrategias innovadoras para la conservación de los recursos hídricos, o sistemas de riego más eficientes y productivos, enmarcándose esto en las directrices del Pacto Verde Europeo. 

Imagen 1. Planta desalinizadora proyectada en Taweelah, Abu Dabi. Abastecida con energía solar.

Potenciales ventajas y desventajas del agua marina desalinizada  

En general, la principal ventaja del AMD es su condición de recurso hídrico inagotable y no sujeto a variaciones climáticas, así como su baja salinidad, con una conductividad eléctrica en torno a 0,5 dS m-1, que permite compensar la alta salinidad de otras fuentes de agua.  Sin embargo, el uso y aceptación del AMD para riego agrícola se encuentran limitados principalmente por los costes de producción y una composición físico-química singular. La aplicación agrícola de AMD supone un mayor coste dado el elevado precio del agua frente a fuentes convencionales y requiere programas de fertirrigación más especializados, y el manejo de riesgos agronómicos específicos, como la fitotoxicidad por boro o la alcalinización de suelos. Las principales ventajas y desventajas del uso de AMD para riego se resumen en la Tabla 1. 

Tabla 1. Resumen de ventajas y desventajas de AMD.

Ventajas  Desventajas  
Recurso hídrico inagotable  Elevado consumo energético y emisiones de CO2  
Baja salinidad del agua, con valores que suelen oscilar en torno a 0,5 dS/m ((Martinez-Alvarez et al. 2017)  Falta de nutrientes y requerimientos de fertilización. 
Valor de amortiguación del riesgo de sequía y reducción de la incertidumbre para los regantes Aguas ácidas con alto poder corrosivo  
AMD aumenta la calidad y cantidad del rendimiento de los cultivos La calidad del agua para el riego no está regulada  
AMD ayuda a preservar suelos y acuíferos Riesgos agronómicos como la toxicidad de los cultivos y la alcalinización del suelo. 
Revertir las tendencias problemáticas de la salinización del suelo Cumplimiento de estrictas normas B3+, Na+ y Cl- para riego agrícola 

Problemas de fitotoxicidad y riesgo de alcalinización de suelos

El AMD suele presentar una elevada concentración de Cl y Na, esto se debe a que alrededor del 55% y el 31% del contenido de sales disueltas en el agua de mar se debe a estos iones, que siguen predominando en proporción tras el proceso de osmosis inversa.   Además, la concentración de B presentada es muy alta en el AMD, esto es debido a dos factores, a la elevada concentración a la que este elemento se encuentra en el agua marina (4,5 – 6 mg/L) comparada con las aguas convencionales (generalmente muy próxima a 0 mg/L en las aguas superficiales y hasta 1,5 mg/L en las aguas subterráneas) y por otro lado a la alta permeabilidad de las membranas de osmosis inversa al paso del B en medios neutros y ácidos (Yermiyahu et al., 2007; Raveh y Ben-Gal, 2016) comparado con el resto de iones. De hecho, mientras que la eficacia de separación en una etapa de las membranas de osmosis inversa es superior al 98% para los iones Na, Mg, Ca, K, Cl y SO4, para el caso del B la eficacia solo alcanza un 71% (Martínez, 2009).  

Imagen 2. Planta de desalinizadora de agua en Carboneras, Almería.

Las concentraciones de Na en las IDAMs del sureste español varían entre los 76 y 115 mg/L, por tanto, estos valores en AMD no deberían conllevar apenas problemas de fitotoxicidad en los cultivos. No obstante, unas altas concentraciones de Na pueden dañar algunas propiedades físicas del suelo por la dispersión de las arcillas que pueden conducir a: (i) colapso estructural de los microagregados del suelo, (ii) disminución de la permeabilidad y conductividad hidráulica del suelo, (iii) más facilidad de erosión, (iv) compactación del suelo, y (v) disminución de oxígeno en el suelo por disminución de la aireación (Mandal et al., 2008; Muyen et al., 2011). 

Para disminuir el riego de sodicidad del suelo es importante que los cationes divalentes Ca y Mg se encuentren presentes en concentraciones adecuadas en el agua. Por tanto, el RAS, que relaciona el equilibrio en la concentración del Na respecto a Ca y Mg debe evaluarse en el agua de riego para conocer los riesgos de sodicidad para medio y largo plazo. 

Boro en AMD 

El boro cuando se encuentra de forma natural presente en el agua, se encuentra formando un equilibrio entre ácido bórico [B(OH)3] e ión borato[B(OH)4-], en la que prevalece la forma de ácido bórico. Esto se debe a que la constante de disociación del boro es pKa= 9.15 , lo que lo hace un ácido muy débil. A pH superiores, a partir de pH 10, la especie dominante pasa a ser el anión metaborato [B(OH)4-].  

La concentración de boro en el mar ronda unos 4mg/L. Dicha agua al llevar a cabo la desalación mediante ósmosis inversa, reduce su concentración de boro hasta los 0,8 mg/L – 1,5 mg/L, dependiendo de las condiciones y métodos utilizados en la desalinización. Para que el boro sea eficazmente rechazado en las membranas es fundamental evitar que el boro se encuentre en forma de ácido bórico, ya que la ausencia de carga y los hidrógenos ácidos lo hacen capaz de formar enlaces en forma de puentes de hidrógeno con los grupos activos de las membranas. (María Fernanda Chillón Arias, 2009) 

Por lo general, existe una estrecha franja entre las concentraciones de boro que generan deficiencia, concentraciones < 0.2mg/L y las que pueden provocar toxicidad >0.5mg/L en cultivos leñosos como cítricos y de (1-4 mg/L) en cultivos hortícolas.  

Normalmente las aguas de riego superficiales presentan concentraciones de boro inferiores a 0,1 mg/L, lo que implica que suelen requerirse aportes adicionales a través de fertilizantes (mediante complejos de micronutrientes) para garantizar el desarrollo óptimo de los cultivos. No obstante, los recursos hídricos no convencionales, como el agua regenerada y el agua marina desalinizada, se distinguen por exhibir concentraciones de boro considerablemente superiores a las aguas superficiales. La concentración de B en el AMD producida en las IDAMs del sureste de España varía entre 0,56 mg/L y 0,92 mg/L, valores que son superiores a las tolerancias máximas indicadas de cultivos leñosos como los cítricos y que por lo tanto podrían producir problemas de toxicidad y reducciones de rendimiento.  

Imagen 3. Planta desalinizadora en Palmachim, Israel.

En el caso de que el uso final del AMD sea el riego agrícola, el control de la concentración de boro (B) en el agua producto también puede ser objeto de un post-tratamiento específico. El B en el agua de riego se puede reducir a un nivel por debajo del umbral de toxicidad de cultivos sensibles con resinas de ósmosis inversa y de intercambio catiónico para eliminar el boro del AMD a escala de parcela (Imbernon-Mulero et al., 2022).  

La concentración de B en el agua marina desalinizada producida en España se ha limitado tradicionalmente a 1 mg/L, que era el valor máximo recogido en el Real Decreto 140/2003, por el que se establecían los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. Este valor ha sido recientemente elevado en el Real Decreto 3/2023 a 1,5 mg/L, excepto cuando en el origen total del agua sea de transición o costera y el tratamiento de potabilización sea de desalación, caso en el que se aplicará un valor máximo de 2,4 mg/L.  

Estas concentraciones satisfacen ampliamente las necesidades de los cultivos, pero pueden inducir fitotoxicidad, especialmente en cultivos más susceptibles como los cítricos. Los síntomas más habituales de toxicidad por B son bordes quemados en las hojas más viejas, coloración amarillenta de las puntas de las hojas y decaimiento acelerado, lo que puede ocasionar incluso la muerte de la planta (Martinez-Alvarez et al., 2017).  

Las primeras etapas de la toxicidad por boro suelen aparecer como la punta de una hoja. coloración amarillenta o moteada. En casos severos, aparecen manchas en las encías. en las superficies inferiores de las hojas con caída de las hojas prematuramente. Los síntomas graves pueden incluir muerte regresiva de las ramitas. 

Imagen 4. Toxicidad de boro en cítricos.

Establecer los límites de tolerancia al boro (B) en el agua de riego para diferentes cultivos es una tarea compleja que requiere una meticulosa labor experimental. Diversos factores, como la variedad del cultivo, las características del suelo, la composición química del agua, las condiciones climáticas y las prácticas de manejo del riego, influyen de manera significativa en la respuesta del cultivo al B y, por ende, en los resultados obtenidos (Grattan et al., 2015). 

La Tabla 2 ilustra la sensibilidad variable de los cultivos al B. En ella se observa que los más sensibles son los cultivos leñosos, especialmente los cítricos y los frutales de hueso, mientras que los cultivos de ciclos vegetativos cortos, como las hortalizas y las herbáceas, son menos afectados. 

Sin embargo, al interpretar la Tabla 2, es fundamental considerar que los valores se refieren a la concentración máxima de B tolerada en el extracto de saturación del suelo, sin que se produzcan reducciones en el rendimiento o el crecimiento vegetativo. Estos valores son generalmente superiores a los que se encuentran en el agua de riego, estimándose que son entre 1,4 y 1,9 veces mayores, bajo condiciones de drenaje moderado (alrededor del 25%) (Jame et al., 1982).  

Como podemos apreciar todo el género de los cítricos y frutales de hueso son especialmente sensibles y vulnerables al riego con aguas con altas concentraciones de boro, como es en el caso de AMD.

Tabla 2. Tolerancia al Boro de distintos cultivos.

Tolerancia al Boro Cultivo Nombre Científico 
Muy Sensible (<0.5 mg/l) Limón Citrus limon 
Sensible (0.5 – 0.75 mg/l) Aguacate Persea americana 
 Pomelo Citrus X paradisi 
 Naranja Citrus sinensis 
 Albaricoque Prunus armeniaca 
 Melocotón Prunus persica 
 Cereza Prunus avium 
 Ciruela Prunus domestica 
 Caqui Diospyros kaki 
 Higo Ficus carica 
 Uva Vitis vinifera 
 Nuez Juglans regia 
 Cebolla Allium cepa 
Sensible (0.75 – 1.0 mg/l) Ajo Allium sativum 
 Trigo Triticum eastivum 
 Cebada Hordeum vulgare 
 Girasol Helianthus annuus 
 Fresa Fragaria spp. 
Moderadamente Sensible (1.0 – 2.0 mg/l) Pimiento  Capsicum annuum 
 Guisante Pisum sativa 
 Zanahoria Daucus carota 
 Patata Solanum tuberosum 
 Pepino Cucumis sativus 
Moderadamente Tolerante (2.0 – 4.0 mg/l) Lechuga Lactuca sativa 
 Repollo Brassica oleracea capitata 
 Apio Apium graveolens 
 Maíz Zea mays 
 Alcachofa Cynara scolymus 
 Calabacín Cucurbita pepo 
 Melón Cucumis melo 
Tolerante (4.0 – 6.0 mg/l) Sorgo Sorghum bicolor 
 Tomate Lycopersicon lycopersicum 
 Remolacha azucarera Beta vulgaris 
Muy Tolerante (6.0 – 15.0 mg/l) Algodón Gossypium hirsutum 
 Espárrago Asparagus officinalis 

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