REQUERIMIENTOS DE AGUA PARA PRODUCCION DE HIDRÓGENO VERDE

En el proceso de descarbonización de la sociedad en el que vivimos, el uso del hidrógeno puede ser uno de los elementos que ayude a mitigar los efectos del cambio climático. Siempre que lo que se produzca sea hidrógeno verde.

El hidrógeno verde es aquel en cuyo proceso de obtención mediante electrólisis del agua, se utiliza energía eléctrica procedente de fuentes renovables del tipo eólica o solar y por tanto no se generan emisiones de CO2 a la atmósfera en su proceso de fabricación.

Se puede producir hidrógeno por otros métodos, pero que conllevarían la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera (hidrógeno gris) o la generación de residuos de larga permanencia como es el caso de utilización de la energía nuclear (hidrógeno rosa).

La utilización de hidrógeno de cualquier procedencia en la propulsión de vehículos, genera como residuo vapor de agua y por tanto no emite CO2 a la atmósfera.

El hidrógeno verde se obtiene descomponiendo la molécula de agua H20, mediante electrólisis de la misma, de la que obtendremos el Hidrógeno (H2) y el Oxígeno. Un proceso que no emite a la atmósfera gases de efecto invernadero. Siempre que la energía eléctrica necesaria para la hidrólisis (la descomposición de la molécula de agua) provenga de fuentes renovables. En el uso posterior de este hidrógeno no se darían emisiones de CO2 a la atmósfera como ya hemos visto.

La electrólisis de 1 litro de agua produce 0,1111 Kg de hidrógeno (H2) y 0,8889 kg de Oxígeno.

Para producir 1 kg de hidrógeno verde se necesitarían aproximadamente 9 l. de agua. Y, por tanto, para producir 1 t de hidrógeno verde se precisarían 9.000 l de agua.

No obstante, y según autores dado que el agua a hidrolizar habría de ser purificada con anterioridad, necesitaríamos algo más de agua sin purificar, es decir, la que obtenemos directamente de ríos, embalses o acuíferos subterráneos. Se estima entre 11 y 18 l de agua no purificada para obtener 1 kg de hidrógeno. Adoptando una posición conservadora de cautela, tomaremos una cifra media de 18 l de agua sin purificar, para producir 1 kg de hidrógeno o lo que es equivalente 18.000 l de agua para obtener 1 t de Hidrógeno.

¿Y el agua bruta necesaria para ser sometida a electrólisis una vez depurada, sería un factor limitante, ahora que estamos ante el cambio climático y parece que tendremos menos recursos hídricos?

Analicemos algunas hipótesis.

Suponiendo que en el año 2030 produjésemos la cuarta parte de las 500.000 t de hidrógeno que se usan actualmente, mediante métodos verdes, es decir 125.000 t, se necesitarían un total de 2,25 Hm3 de agua. Una cantidad perfectamente asumible sin ningún problema. Sería el agua necesaria para el abastecimiento urbano de una población de unos 24.657 habitantes con un consumo unitario de 250 l/hab.día.

Veamos otro supuesto que comportaría un mayor nivel de necesidades de agua.

Un vehículo tipo turismo necesita 29 kWh / 100 km equivalente a 0,9 kg de H2/100 km

Con datos de la DGT (Dirección General de Tráfico) del año 2019, había en España 10,9 Millones de turismos que utilizan gasolina y 13,5 Millones de vehículos que usan el gasóleo como combustible.

Suponiendo que todos ellos pasaran a moverse con hidrógeno (H2) y que realizaran un recorrido medio de 15.000 km anuales, las necesidades de agua a hidrolizar para obtener el hidrógeno necesario serían las siguientes, considerando que se necesitan como establecimos anteriormente 0,9 kg de H2/100 km y 18.000 l de agua para obtener 1 t de H2.

De acuerdo con los datos se necesitarían: 24.400.000 veh. x 15.000 km x 0,9 kg H2/100km = 3.294.000 t de H2.

Y de agua precisaríamos: 3.294.000 x 18.000 l/t x 10 ^-9 l/hm3 = 59,29 Hm3

 Esta cantidad de agua al año no serían en ningún caso un factor restrictivo para la obtención del hidrógeno preciso. Equivaldría a las necesidades de riego de 9.121 ha con una dotación de 6.500 m3/ha. En España se riegan unos 3,8 millones de hectáreas. O al consumo urbano de una ciudad de unos 653.041 habitantes que utilizaran 250 l/hab. día.

Por tanto, podemos concluir que en el caso de España el agua necesaria para producir hidrógeno verde no será en ningún caso un factor limitante. Considerando que el consumo total de agua en España está en el entorno de los 20.000 Hm3/año, las cantidades de agua que se necesitan en nuestros supuestos para producir hidrógeno verde, se encuentran en niveles muy por debajo de este consumo total.

Ahora habrá que trabajar e investigar en el desarrollo de las tecnologías de depuración del agua, tipos de electrolizadores, producción, almacenamiento, transporte y uso del hidrógeno, así como los efectos de las fugas de hidrógeno sobre la persistencia de otros gases de efecto invernadero en la atmósfera como el metano, para hacer al hidrógeno competitivo y viable de cara a una utilización generalizada del mismo.

Parece que el uso de hidrógeno verde es un camino que podría consolidarse como método de lucha contra el cambio climático, o de adaptación a la variabilidad climática en la que estamos inmersos. Esperemos investigaciones y acontecimientos.

 

¿SALIMOS DE LA SEQUÍA EN EXTREMADURA?

Las abundantes precipitaciones acontecidas en los meses de noviembre y diciembre del año recién terminado, han supuesto un notable alivio para la persistente sequía que nos ha acompañado en los últimos tiempos.

La falta de lluvia y las altas temperaturas han afectado sensiblemente a los pastos y a los rendimientos de los cultivos de secano, especialmente al olivar y a los cereales. La carencia de agua ha impedido el riego, en la campaña del 2022, de extensas superficies en las zonas regables extremeñas sobre todo en la cuenca del Guadiana, en donde miles de hectáreas especialmente de cultivos como el arroz, el maíz y el tomate para industria han quedado en secano.

Este episodio de lluvias de los dos últimos meses del año pasado, aunque un poco tardío para salvar muchos cultivos de secano, ha supuesto un respiro para la agricultura y la ganadería que han visto como los resecos campos cambiaban del color pardo al verde y, de paso, ha generado entradas de agua en las charcas de abrevadero y también en los embalses que, sobre todo en la cuenca del Guadiana en Extremadura, se encontraban bajo mínimos.

El campo extremeño ya luce su verdor típico de las otoñadas lluviosas, y los pastos crecen ayudados por las temperaturas templadas que hemos disfrutado. Los hombres y mujeres del campo, que lo están pasando bastante mal, pues perciben precios de sus productos incapaces de cubrir los costes de producción, los cuales han experimentado incrementos desmesurados, ven en estas lluvias un rayo de esperanza que les permita mantener sus explotaciones e ir recuperando su viabilidad económica.

Las lluvias de los dos últimos meses han sido muy abundantes. Veamos la pluviometría recogida en estaciones de la Red de Asesoramiento al Regante de Extremadura (REDAREX) durante los meses de noviembre y diciembre del pasado año. En la cuenca del Guadiana la estación de la finca La Orden ha recogido 215 mm y la de Jerez de los Caballeros 206 mm. En las estaciones de la cuenca del Tajo las precipitaciones han sido más abundantes: Coria ha registrado 247 mm y Talayuela 424 mm. Prácticamente casi la mitad de lo que llueve en un año.

Una vez saturado el suelo, ha comenzado el proceso de escorrentía de agua hacia los embalses y ya se está notando un incremento en el volumen de agua acumulada en los mismos.

En los embalses de la cuenca del Guadiana extremeño a fecha 16 de enero de 2023, había acumulados 2.624 Hm3, lo que representaba 363,7 Hm3 más que lo que había acumulado en las mismas fechas del año anterior. Un respiro indudable, aunque no definitivo, sobre la situación de penuria que mostraban los embalses a principios del año hidrológico 22 – 23.

Si hacemos las cuentas, una campaña del agua en el Guadiana extremeño precisa, en grandes números de 2.330 Hm3, con el siguiente reparto: 120 Hm3 para dos años de abastecimiento urbano; 1.150 Hm3 para cultivo no permanentes de regadío y 80 Hm3 para cultivos permanentes; 800 Hm3 de caudales ecológicos y 180 Hm3 para evaporación de los embalses.

Si estimamos que un 10 % del agua embalsada no es utilizable y restamos lo correspondiente a abastecimiento, caudales ecológicos y evaporación, nos quedaría un volumen de 1.261,6 Hm3 disponibles para el riego, el cual necesita 1.230 Hm3 para atender a las necesidades de los cultivos permanentes o no. Esto supondría que actualmente disponemos un poco más del 100 % de los recursos hídricos necesarios para el riego con lo cual, prácticamente tendríamos cubierta la campaña de riegos próxima. Esto supondría un gran alivio para las zonas regables del Guadiana extremeño, que fueron muy castigadas el año anterior y sufrieron notables pérdidas económicas.

Los meses de enero, febrero, marzo y abril en Extremadura suelen se meses de aportación de agua de lluvia a los embalses, con lo que la campaña de riegos estaría asegurada de sobra, si todo transcurre con normalidad.

Todavía quedan algunos embalses como Alange, Tentudía y Los Molinos que acumulan niveles muy reducidos de agua y podrían dar algún problema puntual en abastecimiento urbano principalmente.

En la cuenca hidrográfica del Tajo extremeño, la cosa pinta mucho mejor y a fecha 16 de enero de 2023 los embalses de riego acumulaban 726 Hm3 más de agua que el año anterior, lo cual asegura la campaña de riegos del 2023. La situación mejorará con las previsibles precipitaciones de invierno y primavera y posibles deshielos del sistema montañoso de Gredos.

Claro que en esta cuenca habrá que contar con que Iberdrola no lleve a cabo los indiscriminados desembalses que efectuó la campaña anterior, y que le produjeron suculentos beneficios caídos del cielo, pero que afectaron negativamente a algunas zonas regables y dejaron embalses como el de Valdecañas por los suelos. Esperemos que la nueva normativa sobre desembalses surta efectos e impida abusos.

En todo caso habrá que seguir haciendo un uso eficiente del agua por parte de los regantes, pues ya le hemos visto las orejas al lobo de la sequía y hay que utilizar el agua sin perder de vista las siguientes campañas de riego.

La nueva situación hidrológica abre un rayo de esperanza para todos los usuarios del agua y parece que al menos temporalmente salimos de la sequía, de la meteorológica y de la hidrológica.

Ahora sólo falta que los insumos agrarios moderen sus costes y los precios de los productos que perciben agricultores y ganaderos, aseguren la capacidad de pago de las explotaciones agrarias y permitan un nivel de vida digno a sus titulares y el mantenimiento de un sector estratégico para España como es el agrario.

 

LA GUERRA DEL AGUA: EL TRASVASE TAJO – SEGURA

Desde siempre he sido contrario a que se llevara a cabo el trasvase Tajo – Segura, porque su concepción inicial estuvo basada en algunas trampas, y la decisión de construirlo se tomó en una época de dictadura y ordeno y mando franquista, beneficiando a unas regiones y perjudicando a otras.

Las trampas principales consistieron en que para justificar el trasvase se inflaron las aportaciones de agua a la cabecera del Tajo - posteriormente la realidad demostraría que eran un 30 % inferiores a las previstas en el anteproyecto - y que en el balance hidrológico inter cuencas, sólo se tuvieron en cuenta las aguas superficiales, dejando de lado las aguas subterráneas de gran importancia en el Levante español. Por no continuar con los graves incumplimientos en la ejecución de nuevos regadíos que desde 1986 teóricamente estaban prohibidos.

Dicho todo esto, la realidad es que el trasvase lleva funcionando desde el año 1979, va para 44 años, que nunca se ha llegado a trasvasar el máximo de 600 Hm3 anuales previstos, la media está en unos 325 Hm3 año, y que con estos recursos hídricos se ha creado en Murcia, Comunidad Valenciana y Andalucía oriental, un emporio de riqueza agraria y de industria agroalimentaria que sería un grave error destruir ahora, por una discusión sobre caudales ecológicos en el eje del Tajo.

Estos caudales ecológicos han sido modificados sensiblemente al alza en el nuevo Plan Hidrológico del Tajo 22 – 27, aprobado en el Consejo del Agua de la Cuenca, posteriormente revisados en el Consejo Nacional del Agua aumentando progresivamente los caudales hasta el 1 de enero de 2027, y ahora, de cara a su publicación como normativa, parece que se ha vuelto a lo acordado en el Consejo del Agua de la Cuenca. En uno u otro caso, supondrá una reducción notable en las cantidades a trasvasar, lo que pondrá en peligro unas 25.000 ha de los regadíos levantinos que aprovechan las aguas del trasvase.

La reacción de los regantes levantinos ha sido inmediata y se han manifestado masivamente el día 11 de enero ante el Ministerio de Transición Ecológica en Madrid.

En el actual Plan Hidrológico del Tajo (2016 – 2021), el caudal mínimo a mantener en el río quedó fijado en 6 m3/s (189,2 Hm3/año) en Aranjuez, y 10 m3/s (315,3 Hm3/año) en Toledo y Talavera de la Reina.

En el nuevo Plan Hidrológico 2022 – 2027, los volúmenes anuales se incrementan sensiblemente en el eje del Tajo. Los valores nuevos son 273 Hm3/año en Aranjuez, 544,1 Hm3/año en Toledo y 583,7 Hm3 / año en Talavera de la Reina.

Un estudio llevado a cabo por la cátedra de Hidráulica de la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid, dirigido por el catedrático Luis Garrote, ha concluido que el caudal que se había fijado en el plan 16 – 21 en el tramo de Aranjuez de 6 m3/s podría ser suficiente para mantener el buen estado de las masas de agua.

Quizás fuese razonable, dada la realidad agraria existente en Levante, intentar mantener las cantidades medias trasvasadas, en el entorno de 325 Hm3 /año, para lo cual habría que partir de principios de generosidad y amplitud de miras de todas las partes.  

Habría de actuarse en diferentes aspectos para tratar de salvar el grave problema que se generará, si se reduce el volumen de aguas a trasvasar. Hay que tocar varias teclas, pero tal vez podrían encontrase soluciones.

Veamos algunas actuaciones a llevar a cabo:

·        Proyectar las medidas necesarias para resolver la situación de los sistemas deficitarios del Tajo: Henares, Alberche, Tiétar y Árrago. Existen soluciones que pueden llevarse a cabo si hay voluntad de hacerlo. Pueden ser modernizaciones potentes, incrementos de la capacidad de regulación o conexiones entre sistemas.

·        Retocar a la baja los caudales ecológicos fijados en el Plan 22 – 27 que han de circular por el eje del río en Aranjuez, Toledo y Talavera de la Reina, teniendo en cuenta los estudios de la cátedra de Hidráulica antes mencionados o nuevos estudios a emprender y la necesidad de mantener el buen estado de las masas de agua.

·        Hacer intervenir en el modelo la posibilidad de utilizar aguas desaladas del mar Mediterráneo para atender algunos usos en Levante, sustituyendo a aguas trasvasadas. El precio del agua desalada ha de ser asumible para los regantes.

·        Mejorar la depuración en la conurbación de Madrid para que los efluentes tengan la calidad suficiente aguas abajo y que afectan a Castilla la Mancha y Extremadura.

·        Hacer que la contribución al convenio de Albufeira con Portugal, 2.750 Hm3/año, se produzca desde la totalidad de la cuenca.

·        Prohibir nuevos regadíos en el Levante español salvo que se utilicen nuevos recursos locales y especialmente los procedentes de aguas desaladas y nunca aguas trasvasadas.

Como puede deducirse el asunto es complejo y habría que abordar una serie de actuaciones que permitieran dejar resueltos los diferentes aspectos de la cuestión en las dos cuencas. Pero en mi opinión podría ser factible, aunque no fácil.

El incremento de caudales ecológicos en el eje del Tajo que se da en el nuevo plan alcanza unos porcentajes muy importantes: 44,29 % de aumento en Aranjuez, 72,56 % en Toledo y 85,1 % en Talavera. Parecen cifras muy fuertes teniendo en cuenta que no existe un método de determinación perfectamente homologado para determinar estos caudales y existen estudios que ponen en cuestión el método aplicado.

Habría que determinar primero cuáles son los caudales ecológicos idóneos en el eje del río para mantener el buen estado de las masas de agua e ir actuando sobre las cuestiones antes apuntadas, para buscar una solución de consenso que beneficie a todas las partes y no a algunas solamente. Y mientras tanto mantener el status de caudales ecológicos actual en el eje del río Tajo.

En este acuerdo sería conveniente que no participaran los políticos. En mi opinión, habrían de consensuar la cuestión, funcionarios y técnicos imparciales, junto con los usuarios de las cuencas afectadas.

 

 

LA SITUACIÓN DEL AGUA EN EL MUNDO

El Informe Mundial de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos – 2021, publicado por la UNESCO, proporciona datos sobre la evolución del consumo de agua en el planeta Tierra y su posible variación en el horizonte del año 2050.

En el año 1900 se utilizaban en la Tierra unos 500 Km3 (500.000 Hm3) de agua y en el año 2010 este consumo se había elevado a 4.500 Km3 (4.500.000 Hm3). En poco más de un siglo se había multiplicado por 9 el consumo de agua en nuestro planeta.

Del total de agua utilizada el 69 % se destina a la agricultura, un 19 % a la industria y la energía y el 12 % al abastecimiento urbano.

En la actualidad más de 2.000 millones de personas sufren stress hídrico por su falta de acceso al agua. Según estimaciones de Mekkonen y Hoekstra, 4.000 millones de habitantes de la tierra sufren escasez hídrica al menos un mes al año.

De igual modo se estima que 1.600 millones de personas padecen escasez económica de agua. Tienen agua, pero no pueden acceder a ella.

Estimaciones de la OCDE calculaban un incremento del 55 % de lo consumido en el año 2000 en el horizonte temporal del año 2050. Según esta estimación a mediados del siglo XXI, nuestro planeta necesitará unos 6.355 Km3 de agua. Otros autores reducen este aumento a un 30 % es decir unos 5.850 Hm3. En todo caso son cifras estimativas sometidas a una clara incertidumbre.

Es en la agricultura en donde se producirán incrementos porcentualmente menores en el uso de agua, según estima el Informe de la Unesco.

Ya la FAO en su publicación Towards 2030, advertía de que, en relación con la situación del año 1998, en el año 2030 tendríamos que producir un 81 % más de alimentos, pero habría que lograrlo con un 23 % más de tierra y con sólo un 14 % más de recursos hídricos. En una nueva estimación la FAO reduce para el año 2050 el incremento del uso del agua en nada más que un 10 %. Y habrá que alimentar adecuadamente a los, alrededor de 10.000 millones de seres humanos que poblarán la Tierra en ese tiempo.

Esta disminución en el uso del agua para riego, será posible solamente si el regadío, que es la base de la producción de alimentos en el mundo, aumenta su sostenibilidad y también su productividad. Aún hay margen para mejorar el uso del agua en la aplicación del riego, recurriendo a métodos de riego de alta eficiencia como el goteo. En España, por ejemplo, de los algo más de 3,8 millones de ha totales de riego, todavía se riegan por gravedad más de 800.000 ha que habrá que modernizar para usar el agua de un modo mucho más eficiente.

Pero habrá otras acciones que se han de llevar a efecto para equilibrar el binomio agua – alimentación.

La huella hídrica (water footprint) la definió Hoekstra como el volumen de agua necesario para la obtención de los productos y servicios consumidos por los habitantes de un país (o de una región o por una persona). Relacionado con este concepto y necesario para poder obtener su valor, está el de agua virtual (virtual water) introducido por Allan en 1993, que se define como el volumen de agua necesario para obtener un producto o facilitar un servicio determinado. En resumen, la huella hídrica sería un sumatorio de aguas virtuales al nivel que se establezca (país, región o individuo).

 

Se investiga en la línea de utilizar especies y variedades de cultivos que tengan unas menores necesidades hídricas, pero también en una reestructuración de la dieta alimenticia de modo que su huella hídrica o el agua virtual necesaria para producir los alimentos sea menor. Siempre teniendo en cuenta que la dieta alimenticia ha de ser proporcionada y la ingesta alimenticia del ser humano tiene que ser equilibrada.

Cereales junto con legumbres y tubérculos son los alimentos que presentan más bajas necesidades de agua virtual para producirlos y también necesitan menos agua virtual por kilocaloría aportada. Después se sitúan frutas, lácteos y huevos y por último las carnes destacando por sus altas necesidades de agua virtual la carne de vacuno muy superior a las de la carne de cerdo o a la de pollo.

Como ejemplo una dieta de carne supone un agua virtual del orden de 4.000 l mientras que una dieta vegetal comporta un agua virtual de alrededor de 1.500 l. El 75 % de la huella hídrica de una persona corresponde a su dieta alimenticia.

Es decir, desde el punto de vista del ahorro de agua sería más eficiente una dieta rica en cereales, frutas y legumbres sobre una en la que predominaran las carnes. Pero la dieta alimenticia como antes hemos dicho, ha de ser equilibrada y en ella han de estar presentes: hidratos de carbono, proteínas, grasas, vitaminas y oligoelementos, para que el organismo pueda disponer de todos ellos en las cantidades precisas.

Otra vía para conseguir los objetivos y equilibrar el binomio agua – alimentación es evitar el desperdicio de alimentos que se hace en la actualidad. Para ahorrar agua y ser más sostenibles es muy importante reducir el porcentaje de alimentos que tiramos a la basura: el 20 % de la carne de vacuno, el 35 % del pescado y el 45 % de las frutas terminan en el contenedor. Tendríamos que reflexionar seriamente sobre este aspecto y tomar medidas urgentes para evitar este despilfarro.