Aigua regenerada contra incendis a la interfície urbana-forestal: el projecte UIA-GUARDIAN a Riba-roja de Túria i Paterna

Javier Anguiano Aranzubia

Hidraqua

Jose Morales

Ajuntament de Riba-roja de Túria

Ferrán Dalmau Rovira

Medi XXI

Lydia Puchol Rodríguez

Medi XXI

Francesc Hernández Sancho

Universitat de València

Carlos Echevarria Diez-Canedo

Cetaqua

RESUM

Els incendis forestals a l'anomenada interfície urbana-forestal (Wildland Urban Interface, WUI) s'han convertit en un risc creixent per a aquestes zones, com han mostrat recentment, entre d'altres, els episodis amb un nombre elevat de víctimes que es van produir el 2018 a Grècia i Califòrnia, o el 2017 a Portugal i Espanya (Galícia).

L'aplicació de tecnologies i estratègies innovadores que s'han fet servir amb èxit en els darrers anys, basades en l'augment de la disponibilitat d'aigua estructural en tallafocs verds i en els regs de prevenció/supressió del foc, topa amb el problema de la disponibilitat dels recursos hídrics necessaris. Aquesta barrera és especialment significativa a les zones en què l'estrès hídric associat al canvi climàtic augmenta simultàniament el risc d'incendis.

El projecte GUARDIAN, desenvolupat als municipis valencians de Riba-roja i Paterna i amb el suport de la Unió Europea a través del programa Accions Urbanes Innovadores, vol resoldre aquest repte mitjançant l'ús d'aigua regenerada integrada en la implementació de les solucions esmentades. El projecte GUARDIAN aplicarà, a més, solucions avançades de tractament que permetin aprofitar amb aquesta finalitat cabals amb càrregues contaminants associades a l'ús de pesticides en l'agricultura, complint criteris d'eficiència i sostenibilitat.

1. ANTECEDENTS

L'any 2018 ens va deixar un trist recordatori del poder destructiu que poden adquirir els incendis forestals quan arriben a zones poblades. A Grècia (regió de l'Àtica), un incendi relativament reduït en extensió i durada, el juliol de 2018, es va convertir en el més mortífer que ha afectat el país des del 2007. Amb 76 morts i 187 ferits (164 adults i 23 infants) i més de 700 persones evacuades, l'incendi va començar amb diversos focus en una zona forestal a 50 quilòmetres al sud-oest d'Atenes.

A la tardor del mateix any, els incendis forestals de Califòrnia (Estats Units) van ser considerats els més destructius mai registrats en aquest estat. Durant el 2018, un total de 7.579 incendis van cremar una àrea de 6.749,57 km², la superfície cremada més gran registrada en una temporada d'incendis a Califòrnia, segons el Departament Forestal i de Protecció contra Incendis de Califòrnia i el Centre Nacional d'Incendis, a data d'11 de novembre. Els incendis van causar més de 3.500 milions de dòlars (USD de 2018) en danys. El recompte, encara no definitiu, de víctimes mortals va ser de 94, si bé es van notificar 1.011 persones desaparegudes. En un sol incendi (Camp, novembre de 2018), el nombre de morts va arribar a 86.

1.1. Impacte dels incendis forestals a les àrees urbanitzades

Les àrees urbanes d'Europa en contacte amb àrees boscoses o properes a aquestes, a l'anomenada interfície urbana-forestal (WUI, per les sigles en anglès), s'enfronten cada vegada més a incendis forestals més freqüents i intensos, que afecten la població, les infraestructures, les propietats, els serveis i els negocis.

WUI és un terme simple, però sense ambigüitats, per a una realitat complexa, especialment en escenaris en què les flames, el fum i els fronts de foc d'un incendi forestal que s'acosta atrapen la gent quan i on sigui. Algunes de les característiques que fan aquestes zones especialment perilloses són:

• Alta probabilitat d'incendis forestals que poden arribar a la interfície des de l'exterior, però que també poden originar-se a l'àrea interna de la WUI (ignicions no desitjades d'origen humà causades per barbacoes, cremes de restes vegetals, etc.).
• Generació de fums tòxics.
• Dificultats per accedir a la zona i a les cases individuals.
• Possibles escenaris d'emergències múltiples i efectes dòmino (explosions de gas, gasos tòxics, intoxicació de persones i bombers, accidents de trànsit durant l'evacuació simultània dels residents i l'arribada dels equips d'extinció).
• Presència de residents no autònoms i de turistes sense coneixements ni preparació davant d'un incendi forestal (cal recollir-ho en el pla d'emergència local).
• Desbordament dels mitjans d'extinció, que molt sovint no poden defensar simultàniament totes les cases a què arriba el front de foc; la possible sobrecàrrega dels mitjans d'extinció pot requerir una classificació anticipada basada en la defensabilitat real de cada habitatge, que cal recollir en el pla d'emergència local.
• El confinament in situ o l'evacuació de la població són opcions diferents que s'han de preparar amb antelació i que els bombers han de conèixer.
• Probable impossibilitat d'utilitzar les tècniques de «foc contra foc» (contrafocs, cremes prescrites i tàctiques).
• Limitacions en la mida dels camions de bombers i en l'ús d'avions grans per a les descàrregues aèries d'aigua.
• Dificultats per coordinar les brigades, que sovint pertanyen a institucions diferents (servei forestal, bombers, voluntaris de protecció civil, etc.), també perquè no es poden aplicar directament ni les tàctiques d'incendi estructural pur ni les tàctiques d'incendi forestal pur (les WUI requereixen una formació especial).

Els estudis dels incendis mostren que l'afectació de les àrees poblades es produeix a la zona de contacte de la flama, però també en una zona d'influència més gran, en què el fum i les espurnes són presents de manera profusa i activa.

1.2. El Parc Natural del Túria als municipis de Riba-roja i Paterna

Les àrees urbanes de Riba-roja i Paterna comparteixen la zona silvestre protegida «La Vallesa», que forma part del Parc Natural del Túria, situat dins d'un entorn altament urbanitzat. La interfície urbana-forestal entre aquest parc i les ciutats esmentades està sotmesa al risc creixent que representen els incendis forestals, impulsats pels efectes del canvi climàtic. Aquest perill es maximitza pel seu alt nivell d'antropització (incorporació dins de l'àrea urbana) i per una certa degradació (abandonament de l'agricultura, gestió forestal insuficient). En el període 2000-2016, Riba-roja va patir 40 incendis forestals, mentre que Paterna en va registrar 19. Aquests incendis són cada vegada més freqüents en els darrers anys i, a causa del ràpid desenvolupament urbà, potencialment més destructius.

Cal tenir en compte que l'impacte potencial dels incendis a les àrees urbanes adjacents de Riba-roja i Paterna no es limita als danys directes (pèrdua de vides i danys materials), sinó que s'estén a infraestructures de suport (per exemple, les línies elèctriques existents), a la qualitat de l'aire i a l'erosió del sòl, i té un efecte general negatiu en l'economia local (per exemple, el turisme).

Com a repte addicional, els efectes del canvi climàtic també afectaran la disponibilitat dels recursos hídrics que podrien ser necessaris per mitigar els riscos d'incendi; les prediccions per a la regió mediterrània mostren una disminució de la precipitació anual juntament amb una demanda creixent d'aigua per a l'agricultura. Aquest efecte s'agreuja per la demanda creixent d'aigua d'una de les zones més densament poblades d'Espanya.

Al municipi de Riba-roja, 12 urbanitzacions i diversos nuclis disseminats amplien l'àrea urbana. La ciutat de Paterna també presenta una distribució semblant, amb 6 nuclis de població diferents. L'expansió de totes dues ciutats cap a les àrees circumdants, dins de l'actual Parc Natural del Túria, va ser una constant del desenvolupament urbà durant el segle XX i va crear àrees residencials incrustades en els boscos existents. La disminució simultània de l'agricultura a la zona ha contribuït a la seva configuració actual.

A l'entorn més proper a la ciutat de València, una aglomeració creixent de ciutats més petites i d'urbanitzacions s'està dispersant i entremesclant amb terrenys boscosos i terrenys mixtos de bosc i matoll. Aquest contacte crea una exposició potencial de les cases, la població i les propietats a l'inici, la consolidació i la propagació d'incendis forestals amb conseqüències tremendes i no desitjades, com s'ha observat repetidament en incendis reals als voltants de la capital. Avui dia, aquests municipis estan desbordats per la situació, amb una població que es multiplica notablement a l'estiu, precisament en plena temporada d'incendis, envoltada de boscos cada vegada menys gestionats i de diverses terres agrícoles abandonades, i amb una disponibilitat d'aigua precària. Afrontar l'autoprotecció és un repte per als municipis amb una capacitat limitada per desenvolupar infraestructures i accedir a l'aigua amb finalitats de prevenció i protecció. Tot i que hi ha una reglamentació força insuficient sobre prevenció d'incendis i que és vigent, només algunes de les comunitats que es troben en aquestes àrees són conscients dels perills i de la necessitat de l'autoprotecció.

1.3. Els reptes del canvi climàtic

1.3.1. Canvi climàtic i risc d'incendis

Els nous factors s'alineen de manera lenta però constant cap a escenaris difícils de temporades d'incendis més llargues, episodis de sequera més intensos i prolongats i un clima més extrem amb tempestes i vents forts, cosa que posa a prova, i sovint desborda, els bombers i altres cossos de protecció. Sembla clar que ens enfrontem a nous reptes i a incendis de dimensions noves, i sembla que això només és el començament. El que hem vist als Estats Units i al Canadà en els darrers anys sembla que està passant de manera progressiva i constant a Europa. Portugal, Espanya, França, Croàcia, Itàlia i Grècia han patit un gran nombre d'incendis, alguns dels quals es van convertir en grans incendis que van amenaçar poblacions i infraestructures, entre les quals diverses instal·lacions turístiques.

L'Associació Europea per a l'Adaptació al Clima ha considerat que l'anomenat incendi d'interfície urbana-forestal és un dels principals impactes a les àrees urbanes dels membres de l'associació (Agenda Urbana de la UE sobre Adaptació al Clima, 8a Reunió de la Comunitat d'Usuaris sobre Societats Segures i Resilients). Segons l'IPCC (Canvi climàtic 2014: impactes, adaptació i vulnerabilitat, p. 19), l'augment del risc d'incendis forestals té el nivell de confiança més alt en els escenaris futurs de canvi climàtic. L'Agència Europea de Medi Ambient ha declarat que «En un clima més càlid, es projecten a tota Europa unes condicions meteorològiques d'incendi més severes i, com a conseqüència, una expansió de la zona propensa als incendis i temporades d'incendis més llargues. L'impacte dels incendis és especialment fort al sud d'Europa» (European Environment Agency, Key Messages for Forest Fires Indicator Assessment)

1.3.2. Canvi climàtic i recursos hídrics

Diverses estratègies de prevenció o mitigació d'incendis passen per l'aplicació de regs preventius o de supressió, com detallarem més endavant. Tanmateix, aquest plantejament s'enfronta a un obstacle important relacionat amb la disponibilitat de recursos hídrics.

L'escassetat d'aigua, és a dir, el desequilibri entre l'aigua disponible i la demanda existent, afecta actualment molts països europeus. Almenys l'11 % de la població i el 17 % del territori europeus es veuen afectats per l'escassetat d'aigua (Comissió Europea. 2010. Agricultura a la UE, informació estadística i econòmica 2009, Direcció General d'Agricultura i Desenvolupament Rural). El nombre de persones que viuen en conques hidrogràfiques caracteritzades per l'escassetat d'aigua augmentarà, especialment a la península Ibèrica, a Itàlia i en parts relativament grans de l'Europa central (Agència Europea de Medi Ambient, AEMA 2010. El medi ambient europeu: estat i perspectives 2010, Copenhaguen, Dinamarca: Adaptació al canvi climàtic).

El document de treball del CEPS «Impactes futurs del canvi climàtic a Europa» (núm. 324 / febrer de 2010) afirma que la Mediterrània s'enfrontarà als problemes d'escassetat d'aigua més que cap altra regió d'Europa. El canvi climàtic pot provocar una disminució estimada de la disponibilitat d'aigua, que serà més gran a la Mediterrània i al sud d'Europa (Comissió Europea, 2009a; MICE, 2005). La disponibilitat d'aigua pot disminuir un 20-30 % en un escenari de +2 °C i un 40-50 % en un escenari de +4 °C. Els cabals d'aigua a l'estiu es poden reduir fins a un 80 % i l'escolament mitjà anual disminuirà a l'Europa central i oriental i a la Mediterrània un 0-23 % fins a la dècada del 2020 i un 6-36 % fins a la dècada del 2070 (IPCC, 2007b). Aquesta previsió coincideix amb la de l'Agència Europea de Medi Ambient; en particular, per a un escenari d'emissions altes (RCP8.5), els models (mitjana del conjunt) projecten un augment estadísticament significatiu de la precipitació anual en grans parts del centre i del nord d'Europa (de fins a un 30 % aproximadament) i una disminució al sud d'Europa (de fins a un 40 %) entre 1971–2000 i 2071–2100.

Figura 2. Canvi projectat en les precipitacions anuals i estivals. Font: Agència Europea de Medi Ambient, avaluació d'indicadors: precipitació mitjana.

Així doncs, com és lògic, les estacions seques extremes creen les condicions per a un risc d'incendi alt (temperatura alta, poca humitat del sòl) però, alhora, redueixen la disponibilitat dels recursos hídrics necessaris per a la protecció contra incendis a la interfície urbana-forestal. Els models mostren que aquesta situació serà cada vegada més freqüent al sud d'Europa.

La regió de València està situada a la conca de la Mediterrània occidental (costa est de la península Ibèrica, Espanya) i comprèn una àrea que s'estén entre els 38° i els 40° N (24.000 km2). Si bé l'escassetat d'aigua és una constant històrica d'aquesta regió, els episodis recents de sequera mostren un patró que es pot vincular als efectes del canvi climàtic. La costa mediterrània i el sud-est del país són les zones més afectades per l'escassetat d'aigua i les sequeres, amb els consegüents impactes socioeconòmics i ambientals.

Segons l'Observatori Europeu de la Sequera (EDO) del JRC, l'anàlisi dels indicadors de pluja a llarg termini (SPI-6 i SPI-9), disponibles a l'EDO, posa de manifest un dèficit a llarg termini al sud d'Espanya amb impactes potencials en els embassaments i els rius. Les zones més afectades són les comarques de València i Múrcia i la província d'Almeria. Per exemple, el 2014 l'EDO del JRC va publicar que «Gairebé tot el territori de les províncies de València, Castelló i Alacant va experimentar sis mesos consecutius amb condicions d'extrema sequedat des del novembre de 2013 fins a l'abril de 2014».

Com a conseqüència d'aquests dèficits de precipitació, el contingut d'aigua del sòl es va reduir dràsticament. Les dades del model d'humitat del sòl proporcionen una evidència clara de les àrees que pateixen per la manca de pluges i confirmen les condicions excepcionals que s'han produït des de l'octubre de 2013, amb valors negatius persistents a les regions de València i Múrcia i a Almeria.

Per al 2030 es preveu una reducció dels recursos hídrics d'entre el 12 % i el 15 % a les conques del Segura i del Xúquer, amb greus conseqüències per al sòl i el deteriorament de les masses forestals, la inestabilitat dels vessants, els incendis forestals i més cultius i una demanda d'aigua més alta. Dins de la Comunitat Valenciana, Riba-roja i Paterna se situen en les àrees amb un balanç hídric negatiu entre la disponibilitat i la demanda.

2. ZONIFICACIÓ DE LA INTERFÍCIE URBANA-FORESTAL

En els darrers anys, i particularment en el marc del projecte europeu WUIWATCH, s'han considerat tres escales de treball per a l'avaluació del risc d'incendis forestals i la planificació de la prevenció d'incendis a la interfície urbana-forestal: la macroescala o escala del paisatge; la mesoescala, corresponent a les dimensions dels assentaments, i la microescala, referida a l'escala detallada de la casa i la parcel·la que envolta l'edifici.

2.1.1. La mesoescala i la zona de transició

De les tres, la mesoescala s'ha identificat com l'escala de treball clau per a la identificació de riscos i el disseny d'espais defensables, en els quals els factors rellevants que governen el comportament esperat del foc, com la càrrega i la continuïtat del combustible o el contingut d'humitat del combustible viu, entre d'altres, es transformen per obtenir entorns de risc controlat i àrees defensables àmplies. S'han considerat tres àrees a la mesoescala: la mesoescala externa (també tractada com a àrea de transició), el perímetre i el primer anell de cases, i la mesoescala interna.

D'acord amb les lliçons apreses, diversos enfocaments per a l'adaptació de l'àrea de transició inclouen la transformació i el manteniment de l'estructura i la humitat del sòl, la selecció i el tractament de les plantes, l'aplicació de pasturatge, la prescripció de cremes controlades i la programació del reg preventiu. Al perímetre es destaquen alguns enfocaments i bones pràctiques, com ara el disseny d'anells de baixa combustibilitat, l'eliminació de tanques vegetals inflamables i el disseny de sistemes d'aspersors automàtics. A la mesoescala interna, i d'acord amb les observacions fetes en incendis reals, es donen algunes indicacions per reduir l'activitat del foc, com el tractament de solars no edificats, la ruptura de la continuïtat de les tanques vegetals i la gestió d'altres materials no vegetals que eventualment s'afegeixen a la càrrega de foc.

3. EL PROJECTE UIA-GUARDIAN

Amb els antecedents descrits, el projecte GUARDIAN proposa una estratègia de mitigació del risc d'incendi que es posarà a prova a l'àrea de la Vallesa, a la interfície entre les zones urbanes de Riba-roja i Paterna i el Parc Natural del Túria. Gràcies al suport del programa Accions Urbanes Innovadores de la Unió Europea, s'implementarà una solució que enllaça els resultats de projectes europeus previs en els àmbits de la prevenció d'incendis i dels mètodes avançats de reutilització de l'aigua.

El projecte proposa una estratègia combinada basada en l'ús d'aigua reciclada per a la prevenció i la protecció contra incendis que proporcioni patrons de reg/remullada preventius, de supressió i d'extinció programats automàticament: GUARDIAN implementarà la infraestructura hidràulica per subministrar aigua reciclada a la interfície urbana-forestal de La Vallesa i els elements (torres de reg i aspersors) que configuren la barrera defensiva. La instal·lació, situada a l'àrea de la línia de foc, integrarà els aspersors amb canons d'hidrant d'alta pressió que cobreixen el perímetre, basats en el sistema WUI-PROTECT.

A més, es duran a terme treballs de sòl i vegetació (reducció de la densitat dels arbres, particularment dels dominats o afeblits, dels combustibles en escala, podes, espaiament d'arbustos, reducció de restes d'arbres i vegetació, etc.)

L'ús d'aigua reciclada per proporcionar els recursos hídrics necessaris per a infraestructures de protecció contra incendis, com la que proposa GUARDIAN, no té precedents coneguts i en millora considerablement l'aplicabilitat. L'aigua reutilitzada s'ha aplicat en certa mesura en l'extinció d'incendis convencional i, de fet, està regulada per la legislació espanyola (RD 1620/2007). El projecte també contribuirà a la sostenibilitat de la zona humida de La Vallesa mitjançant la seva restauració i la substitució dels cabals d'entrada de baixa qualitat.

3.1. Estudis preliminars

Un conjunt d'estudis preliminars i un estudi de camp establiran les bases de l'anàlisi de riscos i del disseny posterior de la solució. En primer lloc, es durà a terme una caracterització detallada de l'estructura de la vegetació mitjançant inspecció de camp i l'anàlisi de dades LIDAR. Això permetrà caracteritzar i cartografiar la càrrega de combustible forestal (kg/m2), la continuïtat del combustible i l'estructura vertical.

S'analitzaran els registres històrics de les estacions meteorològiques properes i es correlacionaran amb els índexs de risc d'incendi corresponents (com el FWI canadenc). S'hi inclourà l'evolució esperada del clima, particularment en la descripció dels períodes de sequera, de clima extrem (vents) i dels episodis d'alta temperatura i baixa humitat. Finalment, es farà un reconeixement del territori per obtenir un mapa dels elements vulnerables existents (cases, infraestructures crítiques, negocis, serveis, etc.)

Figura 3. Esquema de la solució. En verd clar/fosc, àrees proposades per a la transformació de l'estructura de la vegetació. La infraestructura hidràulica apareix en blau i groc. Font: elaboració pròpia

En el pas següent, d'acord amb els registres històrics, els patrons meteorològics i l'evolució esperada dels escenaris climàtics, s'identificarà la possible evolució dels incendis forestals i la intensitat i l'extensió dels seus efectes sobre els elements vulnerables. Per aconseguir-ho, s'utilitzaran models d'avaluació experta i de simulació per estimar l'alliberament d'energia, la intensitat lineal del foc, l'emissió d'energia radiativa, la velocitat de propagació i les rutes potencials de propagació. El resultat es combinarà amb la vulnerabilitat i l'exposició (distàncies) per obtenir, mitjançant funcions de risc, la probabilitat de conseqüències no desitjades, que finalment es reflectirà en un mapa de risc.

3.2. Mitigació del risc

La major part de la mitigació del risc d'incendi se centra principalment, però no únicament, en els tractaments de l'estructura de la vegetació. El disseny dels tractaments de la vegetació té un doble objectiu: d'una banda, limitar i controlar la continuïtat de la càrrega de combustible i, de l'altra, protegir l'estructura del sòl i la disponibilitat d'aigua. Això vol dir, en primer lloc, dimensionar l'extensió i la intensitat dels tractaments al terreny que envolta l'assentament urbà (zona de transició) mitjançant un algoritme específic basat en l'alliberament de calor radiant esperat. Els tractaments proposats intentaran protegir el sòl de l'evapotranspiració intensa, assegurant una cobertura de capçades suficient i evitant alhora la continuïtat del combustible. A més, la protecció del sòl inclourà tractaments del sòl (és a dir, esmena orgànica) i cobertura amb vegetació protectora. Els tractaments específics del perímetre de l'assentament es dimensionaran i dissenyaran de manera que ofereixin un entorn d'intensitat de foc controlada (per sota de 3.000 kW/m). Això inclourà la reducció de combustible, però també la mobilitat per a les operacions d'extinció d'incendis. Finalment, el disseny dels tractaments s'estendrà a les parcel·les interiors, els jardins i les zones verdes comunes.

Figura 4. WUIPROTECT® Wildfire Defence System instal·lat al perímetre d'una interfície urbana-forestal. Font: Medi XXI GSA

3.3. Gestió del sistema

La gestió automatitzada del sistema es basarà en la implementació d'índexs personalitzats per al seguiment addicional del contingut d'humitat de la vegetació viva, el contingut d'humitat del combustible mort fi i els components del comportament del foc i els indicadors d'alliberament d'energia (probabilitat d'ignició, intensitat lineal, velocitat de propagació, emissió de calor radiant, etc.). Tots aquests índexs s'alimentaran amb dades de seguiment i de previsió tal com s'ha detallat, particularment l'estat de l'atmosfera (temperatura, humitat relativa, precipitació), la previsió meteorològica i l'estat de la vegetació viva. Els índexs obtinguts orienten vectors particulars de control i distribució de l'aigua, com el reg preventiu (segons l'índex de vegetació viva), el reg de supressió (segons l'índex d'humitat del combustible mort fi) i el reg d'extinció (segons els índexs de comportament del foc).

El seguiment es fa localment i complementa les lectures generals i la previsió de l'atmosfera general (tal com les proporcionen les fonts oficials, com l'agència meteorològica estatal AEMeT o els serveis meteorològics regionals). El seguiment inclou lectures de sensors del sòl (temperatura i contingut d'humitat del sòl, a 0, 10 i 20 cm de profunditat), l'estat de la vegetació (deduït de l'anàlisi colorimètrica de càmeres multiespectrals terrestres i d'imatges de satèl·lit) i el combustible mort de mida mitjana (10HR) mitjançant sensors específics. Juntament amb això, la informació de les estacions meteorològiques automàtiques locals (AWS) també es recopilarà i es transmetrà (registrador de dades via GSM) al centre de control (CCS) perquè es processi i s'incorpori al càlcul dels índexs.

Figura 5. Perímetre defensiu. Mostra en primer pla vegetació intacta (terreny verd) dins del radi d'acció dels canons WUIPROTECT®. Font: Medi XXI GSA – Projecte WUIWatch.

El nucli del caràcter innovador de la solució proposada és el desenvolupament i la integració d'un sistema de comandament i control (CCS) i d'un conjunt d'algoritmes que, en primer lloc, recopila dades de seguiment i previsió, calcula índexs actuals i futurs, aplica regles d'inferència per a la presa de decisions i, finalment, lliura una programació dels diferents modes de reg esmentats anteriorment. En particular, el CCS de GUARDIAN calcularà, a partir de la previsió del codi de sequera (DC), la quantitat i la distribució espacial del reg necessàries per compensar el dèficit d'humitat del sòl i corregir aquest DC, i l'aplicarà automàticament. A més, en cas de risc d'incendi alt o molt alt, o davant d'un incendi que s'acosta, el CCS de GUARDIAN estimarà, a partir de l'evolució esperada de la humitat del combustible fi, la quantitat, el moment i la distribució espacial del reg de supressió per reduir la possibilitat que es produeixin focus secundaris i que l'incendi es desenvolupi, i el distribuirà automàticament. Finalment, el CCS de GUARDIAN mantindrà un registre de l'aigua disponible per a la supressió i, d'acord amb el càlcul del comportament esperat de l'incendi i de l'alliberament d'energia, suggerirà automàticament la producció d'un volum addicional d'aigua tractada per a les operacions d'extinció, que s'emmagatzemarà en conseqüència.

3.4. Els microcontaminants orgànics com a barrera per a la reutilització

Durant les darreres dècades, els avenços en les tècniques analítiques (principalment la cromatografia de líquids (LC) acoblada a l'espectrometria de masses (MS)) han permès detectar compostos orgànics d'origen antropogènic la presència dels quals era desconeguda a causa de les seves concentracions relativament baixes (µg/L – ng/L) (Omil et al. 2010). Aquests compostos es coneixen generalment com a microcontaminants orgànics (OMP, per les sigles en anglès), contaminants d'interès emergent (CEC) o contaminants orgànics traça (TrOC), i els seus efectes sobre el medi ambient i la salut humana són incerts. Aquest és, precisament, el cas de l'EDAR Camp de Túria II, el cabal tractat de la qual es vol aprofitar com a recurs per al sistema de prevenció i mitigació d'incendis descrit anteriorment. Concretament, l'OMP de més rellevància en aquesta EDAR és el clorpirifós, un pesticida organofosforat molt utilitzat en habitatges i en l'agricultura.

La reutilització de l'aigua representa una alternativa sostenible a l'ús dels recursos hídrics convencionals o a la dessalinització de l'aigua de mar, i durant les darreres dècades ha tingut molt de pes en els enfocaments d'economia circular. Tanmateix, la presència de microcontaminants orgànics en els efluents de WWTP i WRP ha provocat una preocupació global per l'impacte d'aquests OMP en els diferents usos.

La presència d'OMP en els esquemes de reutilització directa i indirecta representa un risc incert per a la salut humana quan la població pot estar en contacte amb aquesta aigua o consumir-la directament o indirectament. En l'agricultura, el reg també podria representar un risc quan aquests compostos poden ser absorbits pel sòl i els cultius. D'altra banda, l'ús d'aigua regenerada amb finalitats ambientals (com els sistemes de control d'incendis i el manteniment del cabal dels rius) pot representar un risc per al sòl, el medi aquàtic, les plantes i els animals.

3.5. Experiència prèvia: resultats de LIFE Aware

Del 2013 al 2016, CETAQUA, Centre Tecnològic de l'Aigua, va coordinar el projecte LIFE AWARE. El pressupost total va ser de 2,6 M€, cofinançat pel programa LIFE+, i hi van participar com a socis Aigües de Barcelona (Espanya) i el LNEC (Portugal).

El projecte AWARE va avaluar un esquema innovador i híbrid de regeneració d'aigua per a l'eliminació d'OMP, que es va comparar amb els sistemes més avançats. Per dur a terme aquesta comparació, durant 18 mesos es van operar dos prototips a l'estació regeneradora (WRP) del Baix Llobregat. Els prototips van consistir en el següent:

• Prototip 1: bioreactor de membrana amb dosificació de carbó actiu en pols (PAC) esgotat
• Prototip 2: nanofiltració capil·lar amb dosificació de carbó actiu en pols (PAC) verge

La figura 2 mostra l'esquema dels prototips operats. Com es pot veure, el PAC dosificat al tanc de contacte del prototip 2 es va filtrar a través d'una NF capil·lar i el corrent de rebuig, que contenia PAC concentrat, es va recircular als tancs biològics del prototip 1.

Figura 6. Esquema dels prototips operats en el projecte LIFE aWARE

D'altra banda, la WRP bàsica del Baix Llobregat es compon d'un CAS seguit de coagulació-floculació, sedimentació lamel·lar, microfiltració i desinfecció (UV). Els usos bàsics de l'aigua regenerada van ser urbans (reg, neteja de carrers), agrícoles i ambientals.

A la taula 1 s'avaluen, per a diferents esquemes, l'eliminació d'OMP recalcitrants (com la carbamazepina i el diuron), l'eliminació d'OMP biodegradables (com l'ibuprofèn, l'acetaminofèn, el sulfametoxazole i la codeïna), la diferència de cost respecte de la WRP bàsica i la petjada ambiental.

Taula 1. Eficiències d'eliminació, diferència de costos i petjada ambiental per a diferents esquemes de tractament. Font: projecte LIFE aWARE

Esquema	% d'eliminació d'OMP recalcitrants	% d'eliminació d'OMP biodegradables	Diferència de cost respecte de la WRP bàsica	Diferència de petjada respecte de la WRP bàsica
WRP bàsica	12	60	–	–
MBR	15	70	+30 %	-50 %
WRP bàsica millorada amb O 3	80	95	+19 %	+15 %
PAC-MBR (25 mg/L PAC verge)	60	75	+60 %	-50 %

Com es pot observar, a la WRP bàsica s'obtenen eliminacions baixes d'OMP recalcitrants (12 %). Els bioreactors de membrana, gràcies al seu SRT i HRT més elevats, milloren fins a un 15 % l'eliminació d'OMP recalcitrants, amb un increment associat del cost d'un 30 %. Si es millora la WRP bàsica amb ozó, és possible aconseguir un 80 % d'eliminació d'OMP recalcitrants amb un +19 % de cost i un +15 % de petjada, mentre que amb un sistema híbrid (PAC-MBR) és possible aconseguir un 60 % d'eliminació d'OMP recalcitrants amb un +60 % de cost i una reducció del 50 % de la petjada.

3.6. Aplicació al projecte GUARDIAN

Cal eliminar diversos OMP recalcitrants de l'EDAR Camp de Túria II (Riba-roja, Espanya), especialment pesticides organofosforats com el clorpirifós. Tenint en compte la reutilització potencial d'aquesta aigua en sistemes de control d'incendis i les propietats de sorció d'aquest pesticida objectiu, l'ús de PAC-MBR presenta avantatges importants pel que fa a la qualitat de l'aigua regenerada, l'eficiència d'eliminació d'OMP i la petjada associada. Tanmateix, el cost associat i la petjada ambiental d'aquests sistemes són elevats. Per maximitzar l'eliminació d'OMP i reduir la dosi de PAC (que augmenta el cost i la petjada de carboni), es proposa un sistema híbrid PAC-O₃-MBR.

A continuació es resumeixen els avantatges que s'esperen del sistema PAC-O₃-MBR en comparació amb els sistemes més avançats i amb els sistemes PAC-MBR:

• Eliminacions globals més altes per a tots els OMP (> 85 %) gràcies a l'efecte combinat de la biotransformació-oxidació i l'adsorció, i eliminació per adsorció dels metabòlits generats per oxidació. – Dosi de PAC més baixa gràcies a una saturació més lenta de l'adsorbent
• Menor generació de llots i més desinfecció.
• La millora de la filtrabilitat dels llots permet aplicar fluxos de filtració més alts a la UF i, per tant, reduir la inversió i els costos operatius associats.

Es dissenyarà i s'ubicarà a l'EDAR Camp de Túria II un prototip amb una producció total d'aigua regenerada de 10 m³/h per obtenir aigua segura (des d'un punt de vista ambiental i de salut humana) per a sistemes de control d'incendis i per a finalitats ambientals, incloent-hi la recuperació de la qualitat de la zona humida de La Vallesa. Com es pot veure a la figura 3, es proposa un tractament biològic (anaerobi, anòxic i aerobi) amb dosificació de PAC i injecció d'O₃, acoblat a una membrana d'ultrafiltració.

Figura 7. Esquema del prototip PAC-O₃–MBR. Font: projecte LIFE Aware

Durant les tasques de disseny es tindran en compte diferents opcions per a la membrana: – Opció 1: UF externa després del tanc aerobi (filtració de llots)

• Opció 2: UF submergida al tanc aerobi (filtració de llots)
• Opció 3: UF submergida al clarificador secundari (filtració de l'efluent secundari clarificat), la qual cosa implicaria que, en lloc d'un MBR, seria un CAS + PAC + O₃ seguit d'una membrana d'UF.

4. ANÀLISI DE RESULTATS DEL PROJECTE

L'enfocament de l'economia circular ha demostrat ser una opció adequada per a la gestió eficient, equitativa i sostenible de l'aigua. A més, les tècniques d'optimització són una eina útil per donar suport al procés de decisió d'assignació de l'aigua. Un model d'optimització representa un enfocament nou que té en compte l'eficiència de la distribució de l'aigua i les connexions físiques entre el subministrament d'aigua i els punts de demanda.

En aquest projecte, proposem desenvolupar i aplicar un model d'optimització de l'aigua que tingui en compte la disponibilitat d'aigua regenerada i el seu benefici social i ambiental. Incloure el canvi climàtic futur, el creixement de la població i l'anàlisi de risc ens permetrà suggerir una via de desenvolupament equilibrat dels recursos hídrics disponibles en una àrea territorial específica.

La selecció de les millors pràctiques/estratègies per millorar l'efectivitat de la gestió de l'aigua requereix tenir en compte alhora múltiples objectius i criteris (per exemple, econòmics, ambientals, tècnics i socials) i les interaccions complexes entre ells. A més, una anàlisi fiable de la gestió de l'aigua exigeix identificar els punts forts i febles de les diferents estratègies operatives i incloure la incertesa/el risc durant el procediment d'avaluació per analitzar com afecta els processos de presa de decisions. Aquesta complexitat fa necessari desenvolupar una anàlisi de decisió multicriteri rigorosa i sistemàtica que ajudi els responsables polítics a fer una avaluació i una comparació adequades de les alternatives amb un enfocament de cost de no actuar enfront de cost d'actuar (CNA-CA).

En el context de l'anàlisi de la política de l'aigua, també proposem una avaluació de l'impacte d'aquestes accions en termes d'eficiència econòmica i de sostenibilitat de l'ús de l'aigua a les àrees urbanes.

L'avaluació socioeconòmica de les mesures proposades es durà a terme mitjançant la programació matemàtica i models economètrics que busquen solucions d'optimització. L'estimació de les funcions de cost per a activitats, processos o tecnologies específiques permetrà identificar el comportament dels elements de cost i també els determinants del cost. L'eficiència de les diferents mesures proposades s'estudiarà mitjançant models d'anàlisi envolupant de dades (DEA).

Per analitzar la viabilitat de diferents accions, la quantificació dels beneficis socials i ambientals derivats de les accions proposades es durà a terme amb una nova metodologia basada en el càlcul dels preus ombra.

Els costos i els beneficis s'analitzaran des d'un punt de vista dinàmic, amb diversos escenaris en presència d'incertesa.

També s'utilitzaran algunes metodologies (simulació de Montecarlo, toleràncies estadístiques i model difús) per quantificar la reducció del risc d'incendis forestals gràcies a la implementació del projecte proposat.

5. CONCLUSIONS

Previsiblement, el canvi climàtic farà augmentar la freqüència i la gravetat dels incendis forestals en les pròximes dècades i, alhora, reduirà la disponibilitat dels recursos hídrics, que són una eina clau en la defensa contra aquests incendis.

El projecte UIA-GUARDIAN ofereix una oportunitat única per posar a prova durant els pròxims anys estratègies combinades i efectives de mitigació del risc d'incendi a les zones més vulnerables (interfície urbana-forestal) amb recursos hídrics alternatius. Permet, a més, capitalitzar els resultats de projectes previs en àmbits molt diferents i aborda simultàniament diversos aspectes del canvi climàtic.

GUARDIAN és una mostra del potencial no explorat i de la importància de la reutilització en un context d'escassetat creixent de recursos hídrics. És fonamental, a més, la seva aportació a l'estudi de la viabilitat econòmica dels tractaments avançats de reutilització en un context d'aplicació real.

El projecte GUARDIAN està liderat per l'Ajuntament de Riba-roja i compta, a més, amb la participació d'Hidraqua, Medi XXI, la Universitat Politècnica de València (IIAMA), el Grup d'Economia de l'Aigua de la Universitat de València, l'Ajuntament de Paterna i el Parc Natural del Túria (Generalitat Valenciana).

REFERÈNCIES

AEMA (2012) Los impactos del cambio climático en Europa: evaluación basada en indicadores. Informe conjunto de la AEMA, CCI y OMS. Oficina de Publicaciones de la CE y Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino, Madrid, 240 p.

BEHRENS, A. et al. (2010) Future Impacts of Climate Change across Europe. CEPS Working Document No. 324. http://www.ceps.eu

CALKIN, D. et al. (2014) How risk management can prevent future wildfire disasters in the wildland-urban interface. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.

DICUS, C. (2016) Changing WUI fire risk in dissimilar communities of Southern California, USA. Proceedings of the International Conference on Forest Fires and WUI Fires. Aix-en-Provence, France. California Polytechnic State University.

FUENTES, R. et al. (2017): Productivity of wastewater treatment plants in the Valencia Region of Spain, Utilities Policy, 46, pp 58-70

HERNÁNDEZ-SANCHO, F et al. (2015): Economic Valuation of Wastewater – The cost of action and the cost of no action. United Nations Environment Programme. ISBN: 97892-807-3474-4

HERNÁNDEZ-SANCHO ET AL. (2015): Pricing for Reclaimed Water in Valencia, Spain: Externalities and Cost Recovery, in Dinar, A., Pochat, V., Albiac, J. (Eds.): Water Pricing Experiences and Innovations, Springer International Publishing, pp. 431-443, ISBN: 2211-0631

MADRIGAL OLMO et al. (2013) Characterization of wildland-urban interfaces for fire prevention in the province of Valencia (Spain) Forest Systems Vol 22, No 2. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria

MODUGNO, S. et al. (2016) Mapping regional patterns of large forest fires in WildlandUrban Interface areas in Europe. Elsevier.

OMIL, F. et al. (2013) Removal of Pharmaceuticals by Membrane Bioreactor (MBR) Technology Comprehensive Analytical Chemistry 287-317, Vol.62, Chapter 9. Elsevier

PRATS, D. i MELGAREJO, J. (2006) Desalación y reutilización de aguas. Situación en la provincia de Alicante, pp 139-144. COEPA- Instituto Universitario del Agua y Ciencias Ambientales.

DIVERSOS AUTORS (2016) LIFE aWARE: Innovative Hybrid MBR Systems to promote Water Reuse – Lyman’s Report. http://www.life-aware.eu