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La seguridad energética de los
Estados Unidos está muy vinculada con el estado de sus recursos de
agua. Éstos no de podrán considerar asegurados si EE.UU. no alcanza su
seguridad energética en los próximos años y décadas venideras. Al
mismo tiempo, la seguridad del agua no podrá estar garantizada sin
prestar una atención cuidadosa a las cuestiones energéticas. Los dos
asuntos están inextricablemente ligados como los pretende establecer
este artículo.
La seguridad energética de una nación descansa en
dos principios -usar menos energía para servir las necesidades y
acceso a las tecnologías que proveen confiablemente diversas fuentes
energéticas compatibles con el medioambiente. Muchas formas de energía
dependen de la disponibilidad de agua -por ejemplo, la producción de
electricidad mediante centrales hidráulicas que aprovecha la energía
cinética de las caídas de agua para convertir esa fuerza en
electricidad. Las plantas térmicas, en las que el combustible fósil,
nuclear y/o biomasa son utilizados para calentar agua para
alimentar una turbina de vapor, requieren grandes cantidades de agua
para ser empleada como refrigerante.
Lo mismo es válido para las plantas geotérmicas. El
agua también juega un rol de importancia en la producción de los
combustibles fósiles mediante la inyección en los campos petrolíferos
para incrementar su producción; y su uso en la producción petrolera
"no convencional" moderna.
En el futuro, si nos movemos más agresivamente
hacia la economía del hidrógeno, se requerirán grandes cantidades de
agua para producir el hidrógeno necesario vía electrólisis.
La seguridad en materia de agua puede definirse,
por su parte, como la habilidad para acceder a suficiente cantidad de
agua limpia para sostener
estándares adecuados de alimentos y producción de bienes, servicio
sanitario y salubridad.
Esto tiene importancia creciente porque los datos
muestran que el mundo ya está enfrentando falta de agua en muchas
partes del mundo en desarrollo, y el problema se convertirá en una
situación más difundida en los próximos años, incluyendo a los Estados
Unidos. Desde que la seguridad energética se convirtió en una
prioridad nacional en el período inmediato posterior al embargo
petrolero realizado por los países árabes en 1973/74, el agua está
destinada a convertirse también en una prioridad nacional y global.
Como parte central del problema de adquirir seguridad en materia de
agua se plantea la necesidad de contar con energía suficiente para
extraer agua de los acuíferos subterráneos, transportar agua a través
de canales y cañerías, administrar y tratar el agua para su
reutilización, y desalinización de agua salobre y del mar para
alcanzar la utilización de nuevos recursos de agua.
Otros vínculos indirectos entre el agua y la
energía también son interesantes. La producción y uso de energía
produce emisiones capaces de contaminar la superficie y las
profundidades de las reservas de agua. La capacidad de movilizar
cargas a través de canales y ríos impactan la cantidad de energía
requerida para movilizar bienes en la nación dado que el movimiento de
varga a través de las vías navegables utiliza mucho menos
intensivamente la energía que si lo hicieran por tierra ya sea
mediante el ferrocarril o los camiones. Si se resolviera limitar el
uso del agua y de las vías navegables, entonces nos veríamos obligados
a utilizar mucha más energía para mover los bienes a lo largo y ancho
del territorio. Esto impactaría, sin duda alguna, sobre nuestra
seguridad energética.
Agua y energía están también relacionadas en otro
sentido. Energía, en términos absolutos, no está faltando en el mundo.
El uso total anual de energía comercial en el mundo está en el orden
de los 400 cuatrillones de BTU (400 Quads), y el sol aporta
aproximadamente 6.000.000 de Quads de energía radiante en la atmósfera
terrestre cada año. Lo que está faltando no es energía entonces sino "energía
barata", que pueda ser comprada por la gente.
Lo mismo puede decirse respecto del agua. Este
recurso, en términos absolutos, no falta de ninguna manera en el
mundo. La tierra es un planeta rico en agua, y el consumo anual animal
y humano apenas se llega al 1% del suministro de agua del planeta. Lo
que está faltando es agua potable barata, agua limpia que pueda ser
comprada por la gente.
La política energética y de agua pueden expresarse
en términos similares. La primera prioridad de la política energética
debería ser la utilización inteligente y eficiente de todas las
fuentes disponibles. Lo mismo es cierto para el agua -la prioridad
debería ser otorgada, al uso inteligente y eficiente de las fuentes
disponibles del recurso. También es cierto que después de focalizar el
esfuerzo en el uso eficiente de los recursos existentes hay que
concentrarse en el descubrimiento de nuevas fuentes de agua y energía
que sea sostenibles a la luz de los requerimientos medioambientales.
Es importante entender que la seguridad en materia
de agua es una amenaza que se hará muy real durante el siglo XXI,
comprendiendo las implicancias para el suministro de energía.
Comenzaremos con un breve análisis de la situación global del agua en
el mundo.
El suministro de agua total de la tierra está
estimado en 330.0000 millones de millas cúbicas, y cada milla cúbica
contiene más de un trillón de galones de agua (ver fig.1).
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Figura 1 |
El problema es que el 96% de esos 317 millones de
millas cúbicas se encuentra en los océanos y es salado (35.000 partes
por millón de sales disueltas). Otros 7 millones de millas cúbicas
está concentrada en forma de hielo en los polos y glaciares, y 3.1
millones en la atmósfera terrestre. El agua subterránea, los lagos de
agua dulce y los ríos cuentan otros 2 millones de millas cúbicas de
agua fresca. El resultado neto es que el 99.7% de toda el agua del
planeta no es apto para el consumo humano y animal. Del remanente 0.3%
mucho es inaccesible en función de localización y de la profundidad, y
la amplia mayoría del agua para consumo humano y animal -mucho menos
del 1% del suministro total- está depositada debajo del suelo.
Una importante característica de los recursos de
agua potable en la tierra es su distribución no uniforme alrededor del
globo. El agua, para la cual no hay substituto posible, ha sido
siempre el recurso más preciado de la humanidad .
La lucha por el control de los recursos de agua ha marcado la historia
económica y política, y el agua ha sido causa de tensiones todas las
veces que ha sido compartida como recursos entre poblaciones vecinas.
Globalmente, existen 215 ríos internacionales y 300
cuencas subterráneas y acuíferos compartidos por dos o más naciones.
Las tensiones a lo largo y ancho del mundo
relacionadas con el dominio o control del agua tienen implicancias
para la seguridad nacional de los Estados Unidos. En Oriente Medio,
por ejemplo, el agua es fuente de conflicto no sólo entre Israel y sus
vecinos árabes, también entre Egipto y Sudán, y Siria y Turquía e
Irak. Muchos ya han olvidado que el desarrollo del conflicto que
desembocó en la guerra de 1967, que impacta la política internacional
de nuestros días, fueron desencadenados por una disputa por el control
del agua del Río Jordán, entre Israel y Siria. El conflicto por el
agua agrega extraordinaria inestabilidad a la una región de la cual
los Estados Unidos dependen pesadamente para su abastecimiento de
petróleo. La continuidad o la inflamación de esos conflictos podría
conducir a un corte abrupto del flujo de recursos energéticos hacia
occidente, como ya aconteció en la década del '70.
El crecimiento demográfico y el desarrollo
económico están conduciendo a una demanda creciente por las fuentes de
agua, y la demanda de agua se ha más que triplicado en el último medio
siglo. Globalmente, el mayor uso de agua dulce es la agricultura,
contabilizando alrededor de tres cuartas partes del uso total. En
África, esta fracción alcanza al 90%. En los Estados Unidos
contabiliza un 39% del agua potable, la misma cantidad que se emplea
en la refrigeración del las usinas termoeléctricas.
Una prospectiva de este recurso no es alentador. El
retiro de agua estimada para el año 2000 fue de 1000 millas cúbicas
(4000 km3), cerca del 30% del total del agua dulce accesible. Para el
año 2025 esta parte podría llegar al 70%. El bombeo de agua
subterránea por los granjeros de todo el mundo en la actualidad excede
la capacidad de recuperación natural del recurso por más de 160 km3,
4% del total de los retiros de agua del sistema.
¿Qué tan grave es la situación actual? La
Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que globalmente 1.100
millones de personas no tienen acceso a fuentes de agua dulce, y otros
2.400 millones carecen de acceso a sistemas sanitarios básicos. 1.000
m3 es la cantidad anual de agua requerida per cápita para dar
satisfacción a las necesidades humanas básicas. En 1995, 166 millones
de personas en 18 países ya vivían por debajo de estos niveles. Según
las proyecciones, la disponibilidad de agua para el año 2050 caerá por
debajo de estos niveles para 1700 millones de personas viviendo en 39
países. La carencia de agua es una plaga que afecta en la actualidad a
casi todos los países en el Norte de África y en Medio Oriente.
Existen impactos muy significativos para la salud
debido a esta insuficiencia de agua potable. Las enfermedades
transmitidas por el agua son causantes del 80% de las infecciones del
mundo en desarrollo. Casi 4000 millones de casos de diarrea ocurren
cada año. 200 millones de personas en 74 países se infectar
contrayendo el parásito causante de la esquistosomiasis. Gusanos
intestinales infectan al 10% de la población de las naciones
subdesarrolladas. Se ha estimado que 6 millones de personas son
cegadas por tracoma, y que la población en riesgo es de 500 millones.
¿Cuánta energía se necesita para proveer servicios
de agua?. Como se puntualizó antes, la energía se necesita para bombar
agua desde las profundidades en los acuíferos, también para enviar
esos caudales a través de canales y cañerías, para controlar el flujo
del líquido y para tratar las aguas servidas, para desalinizar
aguas salobres y del mar. Globalmente, la energía comercial consumida
para provisión de agua es más de 26 Quads, 7% del consumo total
mundial. Algunos ejemplos específicos siguen:
1. Extracción de agua subterránea
Potencia
requerida = (tasa de flujo del agua) x (densidad del agua) x cabeza
Por ejemplo, para extraer agua
de una profundidad de 100 pies a una tasa de flujo de 20 galones por
minuto, asumiendo una eficiencia del sistema de bombeo del 50%,
requiere un HP de potencia.
2.- Bombeo de agua a
través de cañerías
Potencia requerida = (tasa de flujo del agua) x (densidad del agua) x
(H + HL) donde H es la elevación de agua desde la bomba hasta
la cañería y HL es la pérdida de potencia del agua al pasar por
la cañería.
Por
ejemplo, movilizando agua montaña arriba 100 pies por segundo a través
de una cañería que tiene una milla de largo 2 dos pulgadas de diámetro
requiere 4.8 HP de potencia.
3.-
Energía necesaria para tratamiento de agua
En la
actualidad la tasa de energía utilizada para tratamiento de agua en
estudios realizados para el sur de California es de 652 kWh por
acre-pié (AF) donde un AF = 325.853 galones.
4.-
Energía necesaria para desalinización
Existe un
amplio acuerdo en que será necesario recurrir a la desalinización para
satisfacer las necesidades de una población creciente. Los costos de
la energía son la mayor barrera para su mayor utilización. En todo el
mundo, más de 15000 unidades están produciendo más de 32 millones de
metros cúbicos de agua potable por día. 52% de esta capacidad está
instalada en Oriente Medio, mayormente en Arabia Saudita donde 30
plantas de desalinización abastecen el 70% de las necesidades del
reino en cuanto a agua para beber y hay varias plantas más en
construcción. Norteamérica tiene 16%, Asia 12%, Europa 13%, África 4%,
América Central 3% y Australia 0.3%. Las dos tecnologías más empleadas
en desalinización son la osmosis reversa (RO 44% de los casos) y la
destilación multi-etapa (40% de los casos). Los requerimientos
energéticos, exclusivamente para pre-tratamiento, disposición de las
sales y trasporte del agua son: RO: 5.800-12.000 kWh/AF (4.7-5.7 kWh/m3)
y destilación: 28.500-33.000 kWh/AF (23-27 kWh/m3).
El retiro de agua en los Estados Unidos durante el
año 2000 se muestran en la figura 2. El agua usada en refrigeración de
usinas termoeléctricas es el mayor índice de utilización si se
considera el total del agua retirada (dulce y salada). Una planta
termoeléctrica de 500 MW requiere 7000 galones por minuto (10.1
millones de galones por día). De los 195 millones de galones
utilizados diariamente en el año 2000 como refrigerante de plantas
térmicas, 70% fué agua dulce y 30% salina (sólo alrededor del 3% de
esta agua es actualmente evaporada). Nacionalmente, las plantas
térmicas y la irrigación de campos agrícolas contabilizaron el 39 %
del uso de agua.
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Figura 2 |
Los retiros de agua fresca en forma sostenible es
un tema actual de los Estados Unidos. El rápido incremento de la
demanda de agua limpia, combinada con la necesidad de proteger y
asegurar en medioambiente, ha creado insuficiencias en algunas parte
de los EE.UU. y harán que otras áreas del territorio se conviertan en
zonas vulnerables a la falta de agua en el futuro. Por ejemplo, la
asignación en California del agua del Río Colorado se redujo porque
los intereses en pugna (urbanos, agrícolas y ambientalistas) no
llegaron a un acuerdo sobre la forma de conservar el recurso. El
acuífero fósil de Ogallala en las planicies centrales está siendo
agotado por la extracción indiscriminada tanto urbana como agrícola,
sin posibilidades de recuperación.
Un número creciente de disputas por el agua está
desarrollándose en el este estadounidense entre Virginia y Maryland,
Virginia y Carolina del Norte, y entre Geogia, Florida y Alabama. Una
desalinización en gran escala se está implementando en Tampa, Florida,
y hay planes para hacer lo mismo en California, Texas, Utah y Hawai.
La competencia por el agua dulce ya está limitando
la producción energética. Por ejemplo, la empresa generadora Georgia
Power perdió una iniciativa para traer agua desde el Río Chattahooche
cuando la Agencia de Protección Ambiental ordenó a la planta de
Massachusetts reducir la extracción de agua; Idaho ha denegado los
derechos de agua solicitados por muchas plantas generadoras; la
empresa Duke Power advirtió a Charlotte (NC) a reducir su uso del
agua; y la Central Nuclear de Pennsylvania está planificando utilizar
el agua de residuo proveniente de las minas de carbón. Otras empresas
eléctricas han advertido que habrá una crisis de suministro se se les
ordena limitar la disponibilidad de agua.
En respuesta, el Instituto de Investigación
Eléctrica (EPRI) que es el brazo de desarrollo de las empresas
eléctricas ha iniciado uno de sus mayores trabajos de investigación
para identificar la conexión entre la disponibilidad de agua y
sustentabilidad económica. Como primer paso, EPRI, que ha proyectado
que el mundo necesita agregar 7.000 GW en potencia instalada para el
2050 (en la actualidad estamos sobre los 3000 GW), graficó un estudio
para caracterizar la magnitud en cantidad del agua demandada y
entregada, así como la calidad de esa agua, en los Estados Unidos para
la próxima mitad de siglo (2000/50). Este esquema, publicado en 2002,
concluyó que "el presupuesto de agua de los EE.UU. más incierto que
lo que sugieren las predicciones más confiables disponibles" ya
que "el costo de la insuficiente disponibilidad de agua en los
próximos 50 años puede ser grande" y que "la disponibilidad de
agua puede restringir muy severamente el crecimiento eléctrico".
A Modo de Conclusión
Es
importante enfatizar nuevamente que no podemos considerar asegurados
nuestros recursos de agua si los EE.UU. no alcanzan la seguridad
energética en los años por venir. Esto es cierto y válido para muchos
otros países también, y refleja el fuerte lazo entre agua y energía,
tanto como que se ha comenzado a desarrollar una crisis en torno a la
seguridad del agua en todo el mundo. Tanto el agua como la energía son
elementos críticos del desarrollo sustentable, una de las mayores
metas de la política exterior estadounidense. Sin acceso a ambos, el
crecimiento económico y la creación de empleo no tendrán lugar y la
pobreza no podrá ser controlada.
Si los EE.UU. deben alcanzar la seguridad del agua
y de la energía, la relación entre ambos factores debe ser reconocida
y se debe actuar en consecuencia. Esto requerirá un compromiso entre
el Gobierno Federal, que tiene la responsabilidad primaria por la
seguridad energética, y los estados de la unión donde los temas
referentes al agua históricamente han sido tratados. El Gobierno
Federal y los gobiernos de los estados tienen mucho para contribuir en
esa asociación de intereses, que es urgentemente necesaria para el
futuro.
Ver:
Invap:
Análisis de Seguridad para una Planta de Desalinización Nuclear
Planta de Desalinización en Trinidad & Tobago, por Francis S. Bernitz
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