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Figura 1: Composición del stock de agua en la tierra

Figura 1: Composición del stock de agua en la tierra

Figura 2: Balance básico anual del ciclo hidrológico de la Tierra

Figura 2: Balance básico anual del ciclo hidrológico de la Tierra

Figura 3: Flujo total anual, flujo estable y flujo accesible

Figura 3: Flujo total anual, flujo estable y flujo accesible


Tribuna/Tribuna libre
El agua en el mundo: disponibilidades y problemas (I)
Por José Manuel Naredo, sábado, 14 de abril de 2001
La calidad y accesibilidad del agua plantea un grave problema de escasez económica: el 97,5 por ciento del stock de agua de la Tierra está compuesto por agua salada y solamente el 0,3 por ciento del 2,5 por ciento restante constituye el agua dulce de los ríos y los lagos, que moviliza el “ciclo hidrológico” anual.
Empecemos señalando el orden de magnitud de las disponibilidades de agua en el mundo para referirnos después al agua utilizada por la especie humana. Nos apoyaremos para ello en la información que ofrece uno de los estudios más solventes: el dirigido por Igor A. Shiklomanov (1999) sobre Los recursos mundiales de agua: evaluación actualizada y perspectivas para el siglo XXI, dentro del Programa Hidrológico Internacional de la UNESCO que actualiza otros anteriores (1) y ofrece un panorama mundial bastante completo. El primer punto a subrayar es que la sensación de abundancia que ofrece el hecho de que las dos terceras partes del planeta Tierra estén cubiertas de agua, se desinfla si nos referimos al agua accesible y de calidad. En efecto, como se observa en la Figura 1, el 97,5 % del stock de agua de la Tierra está compuesto por agua salada y solamente el 0,3 % del 2,5 % restante constituye el agua dulce de los ríos y los lagos, que moviliza el “ciclo hidrológico” anual (Shiklomanov (1999) (2). Por lo tanto no es la cantidad, sino la calidad y accesibilidad del agua lo que plantea un problema de escasez económica. Y, recordemos también que el tema de la calidad asociada a la cantidad ha de interpretarse atendiendo a la Ley de la Entropía o Segundo Principio de la Termodinámica, que es el que marca el trasfondo físico de la escasez económica. Además hay que subrayar que no cabe relacionar la escasez del agua con las entradas por precipitación, pensando que se pueden canalizar en su totalidad hacia los usos: éstas se han de dividir en tres partes, una se evapora en la atmósfera, otra se fija en el suelo, en la vegetación y los organismos que componen la biosfera y otra es la que va por los cauces y lagos superficiales y subterráneos hacia el mar. Y solo de esta última parte cabe derivar agua hacia los usos antrópicos, pero sin agotar cauces o acuíferos, para evitar los daños sociales y ecológicos derivados de su sobrexplotación.
El abastecimiento de agua de calidad no es ya tanto un problema físico, como económico: las técnicas disponibles permiten fabricar el agua con la calidad deseada y llevarla al lugar requerido, pero ello entraña unos costes físicos y monetarios que pueden hacer la operación económica y ecológicamente poco recomendable

Razonando ya sobre ese 0,3 % del agua dulce que mueve el llamado “ciclo hidrológico” anual, hemos de subrayar que si bien los balances de agua se atienen a la Ley de Conservación o Primer Principio de la Temodinámica, su movimiento está sujeto, como todos los del mundo físico, a la Ley de la Entropía o Segundo Principio de la Termodinámica. El “motor solar” mueve el ciclo hidrológico, al igual que el agua mueve la rueda de un molino: la energía externa del Sol es la que permite recuperar la calidad química (grado de “puerza”, asociado a su capacidad de dilución) y física (elevación en altitud) del agua. El agua sigue después un proceso deterioro natural regido por la Ley de la Entropía: todos los estados del agua describen un campo de energía potencial que va descendiendo hasta llegar al mar, donde alcanza su máximo nivel de entropía, que la radiación solar invierte por evaporación mediante la elevación del agua y la eliminación de sustancias disueltas o diluidas en ella. De los campos de energía que explican el movimiento del agua en la biosfera, dos son los más importanes y ligados con la gestión: los relacionados con la potencia física hidráulica (medible en función de la masa y la altura sobre el nivel del mar) y la química (medible por la presión osmótica que ejerce el agua del mar sobre un émbolo con una membrana semipermeable que la pone en contacto con agua de mejor calidad) (3). Este enfoque reviste especial importancia para razonar en términos de sostenibilidad, sobre todo cuando la tecnología actual permite paliar el movimiento hacia el deterioro del agua que observa el ciclo hidrológico, e incluso sustituir al motor solar en sus funciones de desalación y bombeo, todo ello a base de inyectar energía de calidad en los procesos. Lo cual pone bien de manifiesto que el abastecimiento de agua de calidad no es ya tanto un problema físico, como económico: las técnicas disponibles permiten fabricar el agua con la calidad deseada y llevarla al lugar requerido, pero ello entraña unos costes físicos y monetarios que pueden hacer la operación económica y ecológicamente poco recomendable.

La Figura 2 muestra que la evaporación motivada por el Sol eleva el agua en calidad y cota, en la “Fase atmosférica” del ciclo hidrológico, y con la precipitación se reinicia un proceso de descenso y deterioro que acaba en el sumidero último de los mares. El movimiento vertical de agua al que permanece asociada la vida en las tierras emergidas se debe a que en ellas, a diferencia de lo que ocurre en los mares, las entradas por precipitación son mayores que las salidas por evaporación, arrojando un saldo neto favorable de más de cuarenta mil kilómetros cúbicos de agua, que se eleva anualmente desde los mares hacia las tierras emergidas. Este saldo es el que alimenta los cursos de agua dulce que fluyen anualmente hacia los mares por vía superficial o subterránea, a la vez que el agua va ganando contenido en sales y partículas.
Cuando ya se han quemado cerca de la mitad de las reservas de petróleo convencional que existían en la corteza terrestre y se sabe que con el naciente siglo XXI desaparecerá la era del petróleo abundante y barato, no resulta muy prometedor apoyar el futuro del abastecimiento de agua en la desalación del agua del mar realizada a base de petróleo

Para que la industria humana obtenga anualmente un flujo de agua similar en calidad y cota al que moviliza anualmente el “motor solar”, se requeriría destinar a esta tarea entre 8 y 13 veces la energía que se extrae anualmente en forma de combustibles fósiles (4), lo que evidencia la insostenibilidad global de este proceder. Por otra parte, cuando ya se han quemado cerca de la mitad de las reservas de petróleo convencional que existían en la corteza terrestre y se sabe que con el naciente siglo XXI desaparecerá la era del petróleo abundante y barato (5), no resulta muy prometedor apoyar el futuro del abastecimiento de agua en la desalación del agua del mar realizada a base de petróleo.

La Figura 3 pone de manifiesto que ese flujo de cuarenta mil kilómetros cúbicos largos antes mencionado se compone en buena parte de corrientes irregulares, siendo el flujo estable menos de la mitad y (habida cuenta que parte del flujo estable discurre por territorios deshabitados) el flujo accesible se cifra en poco más de los diez mil kilómetros cúbicos. A este flujo se aplican las operaciones de extracción y de vertido que entrañan los usos. Aunque la falta de estadísticas solventes del agua utilizada ha dado lugar a estimaciones discrepantes, cabe razonablemente cifrar el agua utilizada en el año 2000 en más de cinco mil kilómetros cúbicos anuales y si se añade el agua contaminada por los vertidos, se puede pensar que se está ya usando, o deteriorando por los usos, más de la mitad del flujo accesible. Lo cual es especialmente grave cuando el agua accesible ha ido aumentando artificialmente mediante instalaciones de captación, regulación y bombeo que se revelan cada vez más costosas económica y ecológicamente.

El panorama general descrito esconde situaciones muy variadas originadas por las diferencias climáticas y por el desajuste que se observa entre el agua disponible en los territorios y la creciente presión de sus habitantes.
La pretensión implantar cultivos muy consumidores de agua en zonas áridas origina el principal desajuste entre disponibilidades y exigencias de uso. Pero este desajuste se amplía con la descontrolada presión de asentamientos y usos urbano-industriales impropios de esas zonas, que permanecen muchas veces indiscutidos


El agua suele “sobrar” en la zonas de clima húmedo, en las que llueve más de lo que sería capaz de gastar la vegetación en el territorio, siendo en ellas el drenaje la principal operación a realizar para evacuar el exceso de agua y evitar, así, que el encharcamiento de suelo impida desarrollar en él aprovechamientos agrarios, forestales, industriales...o residenciales. Sin embargo, en las zonas de clima seco, más o menos extremado, la precipitación anual no alcanza a aportar el agua que gastaría la vegetación en el territorio, por lo que la “falta” de agua es en ellas un factor limitante para el desarrollo de la vegetación y las actividades humanas: el caso extremo son los desiertos, que se caracterizan precisamente, por la ausencia de vegetación y de población. En las zonas de clima seco, al revés de lo que ocurre en las de clima húmedo, los trabajos y las labores agrícolas apuntan a retener el agua en los suelos evitando que escape sin que la hayan aprovechado antes los cultivos.

No obstante son las exigencias de la población sobre el territorio las que transforman la posible escasez física, de origen climático, en escasez social sentida por las personas. Por ejemplo, en un desierto, donde no hay población, habrá mucha escasez física de agua, pero no hay escasez social. Por el contrario, en una zona de clima húmedo habrá abundancia de precipitaciones, pero la extremada presencia de población y de actividades muy exigentes en agua, o muy contaminantes, pueden provocar una fuerte escasez social de agua de calidad.

La pretensión de implantar cultivos muy consumidores de agua en zonas áridas origina el principal desajuste entre disponibilidades y exigencias de uso. Pero este desajuste se amplía con la descontrolada presión de asentamientos y usos urbano-industriales impropios de esas zonas, que permanecen muchas veces indiscutidos. Por ejemplo, en un país de clima húmedo, como Inglaterra, resulta lógico utilizar el agua para diluir los vertidos, ideando par ello el WC, instalar césped en los jardines o entretenerse jugando a golf en sus verdes parderas naturales. Pero resulta a todas luces inadecuado exportar estos inventos, tal y como habían sido concebidos en la húmeda Inglaterra, a todas las zonas áridas del planeta. La civilización industrial produjo así el desajuste cada vez más insostenible (que refleja la Figura 3 para la media planetaria) entre el agua accesible de calidad y las exigencias de la población. En el próximo número de Ojos de Papel veremos cómo la política hidráulica contribuyó a ampliar este desajuste en España.

REFERENCIAS

-BOTERO, E.A. (2001) Valoración exergética de recursos naturales: minerales, agua y combustibles fósiles, Tesis Doctoral dirigida por Antonio Valero, Departamento de Ingeniería Mecánica, Universisdad de Zaragoza.
-NAREDO, J.M. y GASCÓ, J.M. (1997) Spanish water accounts (sumary report), en San Juan, C. y Montalvo, A. (eds.) Environmental economics in the European Union, Mundi-Prensa y Universidad Carlos III, Madrid.
-NAREDO, J.M. y VALERO, A. (dirs.) (1999) Desarrollo económico y deterioro ecológico, Madrid, Fundación Argentaria y Visor Distribuciones.
-POSTEL, S. (1996) Dividing waters (Traducción española: El reparto del agua, de Bakeaz, Bilbao, 1997).
-SHIKLOMANOV, I. (1998) World water resources. A new appraisal and assessment for the 21th. Century, United Nations, UNESCO, París.
-SHIKLOMANOV, I. (1999) World water resources: Modern assessment and outlook for 21-st century, Federal Sevice of Rusia for Hidrometorology & Environment Monitoring State, Hidrological Institute, San Petesburgo.


NOTAS
(1) Shiklomanov, director del Instituto Hidrológico Estatal de la antigua Unión Soviética, con sede en San Petesburgo (que había realizado en 1974 un muy completo y detallado Balance de mundial de agua y recursos de la Tierra, actualizado en 1990) llevó a cabo por encargo de la UNESCO una nueva estimación durante los años 1991-1996 (Shiklomanov, I (1998) World Water Resources. A new appraisal and assessment for the 21th Century, United Nations, UNESCO, París).
(2) El 68,9 % del agua dulce se encuentra en forma de hielo; el 29,9 % son aguas subterráneas y el 0,9 % forma parte de los suelos, la vegetación y los organismos, siendo el 0,3 % restante el que llena los cauces de los ríos y lagos de agua dulce.
(3) Estos aspectos se han desarrollado metodológicamente y aplicado cuantitativamente en Las cuentas del agua en España (Vid. Naredo, J.M. y Gascó, J.M. (1997). A la metodología de cálculo de la potencia física y química del agua estimada en Las cuentas del agua en España para sistemas reversibles, se añade ahora la metodología desarrollada por Botero, E.A.(2001) para calcular el coste de reposición sobre sistemas reales de producción y bombeo de agua.
(4) La desalación del agua del mar exige, con la mejor tecnología disponible (la ósmosis inversa), entre 4 y 8 kWh/m3 de electricidad y, si se obtiene esta electricidad mediante centrales térmicas (con una eficiencia de 0,33 y con energía adicional requerida para extraer, transportar y refinar los combustibles fósiles) la energía primaria requerida multiplicaría al menos por tres a la utilizada en forma de electricidad, necesitando en realidad entre 12 y 24 kWh/m3, es decir, entre 43 y 86 MJ/m3, en forma de petroleo. Y como la energía de un kilo equivalente de petróleo (1 kep) es aproximdamente igual a 42 MJ, tenemos que la desalación exige entre 1 y 2 kilos equivalentes de petróleo por m3 de agua. Con lo que la desalación de los 43.000 km3 que mueve anualmente el ciclo hidrológico exigiría entre 43.000 y 86.000 Mtep. A esto habría que añadir la energía adicional requerida por el bombeo, que podríamos cifrar entre 0,5 y 0,75 kep/m3. Si recordamos que a finales de los 90 se extraían anualmente 8.500 Mtep en forma de combustibles fósiles, podemos respaldar la afirmación indicada en el texto que estima que la energía requerida para fabricar industrialmente un flujo de agua de calidad similar al que nos aporta el ciclo hidrológico, sería entre 8 y 13 veces mayor que la extraída anualmente en forma de combustibles fósiles.
(5) Ciertamente no cabe hablar de agotamiento absoluto, pero el petróleo es la sustancia mejor estudiada de la corteza terrestre y ya no caben sorpresas como las que se produjeron hace medio siglo con el descubrimiento de los grandes yacimientos del Oriente Medio: cuando los grandes yacimientos de petróleo barato toquen a su fin se pasarán a explotar primero yacimientos de mayor coste de extracción, después a la explotación del petróleo no convencional (pizarrras bituminosas, etc.) y a la fabricación industrial del mismo a partir del carbón y de alcoholes a partir de biomasas (véase Naredo, J.M. y Valero, A. (dirs.) 1999, Cap.21).

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