Transición energética y descarbonización: el nuevo paradigma de las infraestructuras de agua

En España, el sector hídrico representa entre el 2% y el 3% del consumo eléctrico nacional (INE, 2015-2023), una cifra que lo sitúa en una posición estratégica dentro de las políticas de eficiencia, transición energética y descarbonización. En este contexto, la depuración de aguas residuales concentra en torno al 60% de la demanda energética del ciclo, lo que sitúa a las estaciones depuradoras (EDAR) como el principal frente de actuación dentro del proceso de transformación ambiental del sector.

A partir del análisis y la experiencia de Josep-Xavier Pujol, director gerente del Consorcio de Aguas de Tarragona (CAT); Benigno López, Jefe de División de Medio Ambiente de EMASESA; Cristina Álvarez Requena, Responsable de Innovación, Desarrollo Tecnológico y Alianzas Estratégicas en IMDEA Energía y Raúl Muñoz, Catedrático de Tecnologías del Medio Ambiente e Investigador del Instituto de Procesos Sostenibles de la Universidad de Valladolid, este reportaje analiza la evolución de las EDAR hacia un esquema energético y productivo más integrado, eficiente y orientado a la valorización de recursos.

Reconversión energética del ciclo urbano del agua

El cambio conceptual es claro: las EDAR ya no se perciben únicamente como infraestructuras de depuración, sino como plataformas de gestión integral de recursos. Así, los servicios de abastecimiento y saneamiento de agua se han visto motivados para actuar como impulsores de políticas de eficiencia energética que contribuyan a mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, constituyéndose como grandes actores ambientales de los entornos urbanos.

Desde la óptica de la gestión pública, Benigno López subraya que los agentes del ciclo urbano del agua “deben ejercer un papel tractor en el ámbito local”. A su parecer, la combinación de eficiencia hídrica, recuperación de energía, neutralidad climática y reutilización posiciona al sector como “uno de los principales operadores ambientales urbanos”.

EMASESA constituye un ejemplo representativo, pues sus EDAR alcanzan niveles de autoproducción próximos al 80% de su demanda energética, reduciendo significativamente la compra externa de energía y la huella de carbono asociada.

“La integración estructurada de generación renovable, eficiencia operativa y recuperación de recursos puede convertir al ciclo urbano del agua en un activo estratégico municipal para avanzar en la transición energética y la neutralidad climática”. Benigno López, EMASESA.

No obstante, la integración en las EDAR de funciones de valorización y gestión de residuos puede implicar tramitaciones ambientales menos habituales en el sector del agua. Sin embargo, estas exigencias deben entenderse como un refuerzo de las garantías ambientales. “Han de verse como una salvaguarda que asegura que los procesos se desarrollan bajo criterios estrictos de sostenibilidad y conforme a una normativa cada vez más exigente”, aclara López.

En sintonía con esta visión, Josep-Xavier Pujol señala que el despliegue de renovables no está exento de barreras. A su parecer, la tramitación administrativa de instalaciones energéticas puede convertirse en una “carrera de obstáculos”, lo que obliga a planificar con antelación y coordinar estrechamente con las administraciones locales. Con todo, subraya que el potencial es indiscutible: “El campo del agua, tanto en abastecimiento como en potabilización y depuración, ofrece múltiples oportunidades energéticas”, y añade que “la diversificación se traduce, sin duda, en una mayor resiliencia económica”.

Factores críticos de mejora

Investigación, transferencia y colaboración. Estos tres factores se han convertido en la “piedra angular” de la mejora continua en eficiencia energética y optimización de procesos en las EDAR. Así lo define Raúl Muñoz, quien subraya que “la investigación básica realizada en universidades representa el punto de partida para un cambio de paradigma en la conceptualización de la valorización de las aguas residuales domésticas, mientras que la transferencia tecnológica es la que permite materializar resultados efectivos en la descarbonización del sector”.

Cristina Álvarez coincide plenamente con esta visión y va un paso más allá: “La I+D+i sin transferencia tecnológica es un gasto poco rentable. Generar conocimiento que no revierte en la sociedad supone una inversión de corto alcance”. Ambos investigadores enfatizan que la transición sostenible del ciclo urbano del agua exige una cadena de valor coordinada, en la que investigación, desarrollo, aplicación industrial y operación estén alineadas desde el inicio, que la industria tracciones la I+D+i y que ésta responda a necesidades reales de la sociedad.

“La I+D+i sin transferencia tecnológica es un gasto inútil. Generar conocimiento que no revierte en la sociedad es una inversión a corto plazo y de corto alcance”. Cristina Álvarez, IMDEA Energía.

En este sentido, los profesionales del sector apuntan a la necesidad de que las administraciones públicas impulsen modelos de contratación que incorporen partidas específicas para proyectos de I+D+i durante la fase de explotación de las EDAR. Según Raúl Muñoz, integrar la innovación dentro de los contratos permitiría facilitar la implementación real entre los centros generadores de conocimiento y los operadores, acelerando la mejora en eficiencia energética y reduciendo riesgos tecnológicos en su implantación.

Esta es también la visión de Josep-Xavier Pujol, quien desde el Consorcio de Aguas de Tarragona (CAT) destaca la colaboración entre operadores y centros de investigación como un “factor imprescindible” para el avance del sector. A su juicio, los operadores identifican necesidades reales; las administraciones deben facilitar trámites, plazos y marcos regulatorios; y los centros de conocimiento desarrollan y adaptan tecnologías para su validación en entornos operativos. ¿El resultado? “un ciclo cerrado, con la sincronización adecuada y un resultado óptimo, deseable, aunque no exento de dificultades”.

La transición sostenible del ciclo urbano del agua exige una cadena de valor coordinada, en la que investigación, desarrollo, aplicación industrial y operación estén alineadas desde el inicio

Nodos de circularidad

La diversificación de fuentes energéticas y el avance hacia una mayor autonomía no solo responden a criterios ambientales, sino también económicos. Reducir la dependencia de terceros aporta estabilidad financiera y mitiga la exposición a la volatilidad del mercado eléctrico.

En este marco, Benigno López sitúa el trinomio agua-energía-residuos como eje de transformación. “Más allá de depurar agua, las estaciones deben concebirse como centros de recuperación de recursos: energía, nutrientes y agua regenerada. Integrar producción fotovoltaica en cubiertas y terrenos asociados, recuperación térmica del agua residual o el aprovechamiento de saltos hidráulicos en redes urbanas permite diversificar la matriz energética local y reducir la dependencia externa”, explica.

Al mismo tiempo, recuerda que garantizar un servicio continuo y de calidad exige incorporar criterios de eficiencia. “La economía circular nos ofrece herramientas, pero implica invertir en tecnología, conocimiento y asumir un cambio de paradigma”, concluye.

“Investigación, transferencia tecnológica y colaboración es la piedra angular de la mejora continua en eficiencia energética y de depuración en EDARs”. Raúl Muñoz, Universidad de Valladolid.

Hoja de ruta tecnológica

Al analizar las líneas que están marcando el desarrollo tecnológico y las hojas de ruta a medio y largo plazo, Cristina Álvarez señala que el impulso de los gases renovables está acelerando la reconversión de las EDAR hacia el modelo WRRF (Water Resource Recovery Facility), concebidas como biorrefinerías.

Desde su experiencia en IMDEA Energía, apunta que a medio plazo la prioridad pasa por maximizar y estabilizar la producción de biogás mediante la intensificación de la digestión anaerobia, tanto en grandes instalaciones como de forma descentralizada, la reducción de pérdidas y la valorización térmica y material a “building blocks” de alto valor añadido. El siguiente paso es la limpieza y el upgrading a biometano para autoconsumo, movilidad o inyección a red, apoyado en sistemas de garantías de origen y trazabilidad energética.

A más largo plazo, ganan protagonismo las rutas power-to-gas, como la metanación biológica o catalítica del CO₂ biogénico con hidrógeno renovable, que permiten incrementar la producción de metano en escenarios de excedente eléctrico y avanzar hacia esquemas de operación flexible. De forma complementaria, se exploran sinergias con el hidrógeno —electrólisis y procesos bioelectroquímicos— y nuevas vías de valorización del CO₂ con aplicaciones industriales, agronómicas o materiales.

Desde la experiencia de EMASESA, Benigno López señala que las tecnologías con mayor viabilidad técnica y económica en el ciclo del agua son, en primer lugar, la codigestión anaerobia en las EDAR, que permite maximizar la producción de biogás y avanzar en autosuficiencia energética; los aprovechamientos hidroeléctricos en infraestructuras de abastecimiento, como las minicentrales y la recuperación de saltos entre depósitos y red; la instalación de microturbinas en conducciones y puntos de vertido; y el despliegue de fotovoltaica en cubiertas y superficies disponibles. Todas ellas, afirma, son soluciones maduras que ya están generando ahorros de energía significativos y reforzando la estabilidad operativa del servicio.

Precisamente sobre esta última tecnología, Josep-Xavier Pujol apunta que, desde la operativa del CAT, “la fotovoltaica es actualmente la alternativa más viable”, siempre que exista una adecuada planificación previa —disponibilidad de terrenos o cubiertas de edificios y depósitos, régimen de autoconsumo bien dimensionado como el más apropiado y encaje urbanístico—. Además, destaca fórmulas contractuales en las que el adjudicatario asume la inversión y la recupera mediante un canon en un plazo aproximado de diez años, con opción de amortización anticipada y transferencia final de la instalación al operador público.

En coherencia con esta evolución tecnológica, Raúl Muñoz introduce una variable económica relevante. Advierte de que la progresiva reducción del coste de la electricidad, asociada al mayor peso de las renovables, podría mermar la rentabilidad de la generación eléctrica con biogás en las EDAR. Este contexto reforzaría la apuesta por el ya mencionado upgrading a biometano como vía prioritaria de valorización.

Los beneficios del modelo de biofactoría son evidentes, mientras que las principales barreras no son tanto técnicas como regulatorias y económicas

Autonomía energética y descarbonización

De forma unánime, los expertos coinciden en que los beneficios del modelo de biofactoría son evidentes, mientras que las principales barreras no son tanto técnicas como regulatorias y económicas. La consolidación de la transición energética en el ciclo urbano del agua dependerá, por tanto, de integrar innovación tecnológica, viabilidad financiera y un marco normativo estable.

“Sin duda, diversificar las fuentes de suministro energético y avanzar hacia una mayor autonomía contribuye a reforzar la estabilidad financiera y optimizar costes”. Xavier Pujol, CAT.

Como apunta Cristina Álvarez, la toma de decisiones debe apoyarse en una evaluación económica rigurosa: optimización del CAPEX, generación de ingresos a partir de productos de valor añadido y análisis coste-eficacia que permitan priorizar las soluciones con mayor rendimiento global.

En este proceso, el papel de las administraciones es determinante. La estabilidad regulatoria, el acceso a financiación y la incorporación de fórmulas de compra pública innovadora son condiciones necesarias para reducir incertidumbre y facilitar el escalado de soluciones ya maduras.

En definitiva, la investigación aporta desarrollo tecnológico; la colaboración entre operadores y sector público, capacidad de implantación y escala. Solo mediante esta articulación coherente será posible consolidar infraestructuras hidráulicas energéticamente optimizadas, resilientes y plenamente alineadas con los objetivos de descarbonización y neutralidad climática.