Introducción
⌅El
cambio climático constituye la mayor amenaza medioambiental que
enfrenta la humanidad. Sus alteraciones ocurren con una velocidad e
intensidad sin precedentes. Esta problemática es una realidad con
implicaciones inevi les, aunque aún es posible mitigar sus consecuencias
más severas. Solo una acción enérgica y duradera para reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) puede limitar su alcance (OMM, 2020OMM. (2020). Boletín de la Organización Meteorológica Mundial sobre los gases de efecto invernadero. http://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=21819
).
Una de las fuentes más importantes de
emisiones de GEI a nivel mundial corresponde al tratamiento y la
eliminación de aguas residuales. Estas aguas representan una fuente de
metano (CH₄) cuando reciben tratamiento o se eliminan en condiciones
anaerobias. También son una fuente de óxido nitroso (N₂O) cuando se
procesan en una planta o se descargan en un cuerpo de agua, según las
directrices del Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
).
Se
definen como aguas residuales domésticas aquellas generadas en
asentamientos poblacionales, escuelas, instalaciones turísticas,
edificios públicos y centros comerciales. Su composición se basa
fundamentalmente en desechos de origen humano. Estas aguas suelen
transportarse mediante alcantarillas abiertas o cerradas con el fin de
recibir tratamiento en plantas centralizadas, letrinas de hoyo o
sistemas sépticos. Una alternativa es su eliminación en lagunas no
gestionadas o en vías fluviales. En ciertas ciudades costeras, las aguas
residuales domésticas se vierten directamente al océano (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
).
Se
definen como aguas residuales industriales aquellas que se originan de
forma exclusiva a partir de procesos industriales. Su composición y su
contenido de materia orgánica degradable presentan variaciones que
dependen del tipo de actividad productiva. La estimación del potencial
de producción de metano (CH₄) se fundamenta en la concentración de esta
materia orgánica, en el volumen de agua generado y en la tendencia del
sector industrial a tratar sus efluentes. Estas aguas pueden recibir
tratamiento in situ o pueden descargarse en los sistemas de
alcantarillado de uso doméstico (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
).
En Cuba, la normativa que regula esta materia incluye la Norma Cubana NC 27:2012 (ONN, 2012ONN. (2012). Norma Cubana NC 27:2012. Vertimiento de aguas residuales a las aguas terrestres y al alcantarillado. Oficina Nacional de Normalización.
),
sobre el "Vertimiento de Aguas Residuales a las Aguas Terrestres y al
Alcantarillado". De forma complementaria, se aplica la Norma Cubana NC
521:2007 (ONN, 2007ONN. (2007). Norma Cubana NC 521:2007. Vertimiento de aguas residuales a la zona costera y aguas marinas. Oficina Nacional de Normalización (ONN).
),
relativa al "Vertimiento de Aguas Residuales a la Zona Costera y Aguas
Marinas". Ambas normas establecen los límites y especificaciones
técnicas para los vertidos de efluentes a los cuerpos de agua
continentales, al sistema de alcantarillado, a las zonas costeras y al
mar. Su ámbito de aplicación abarca todas las aguas residuales generadas
por las actividades sociales y económicas del país.
La categoría
de tratamiento y eliminación de aguas residuales constituye una parte
clave del Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero (INGEI) de
Cuba. Esto implica que su estimación ejerce una influencia significativa
sobre el inventario total, ya sea en el nivel absoluto de emisiones, en
su tendencia temporal o en el grado de incertidumbre asociado, como se
señala en la comunicación nacional (República de Cuba, 2020República de Cuba. (2020). Tercera Comunicación Nacional a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático. Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente.
). La mejora de los procedimientos de recolección de datos de actividad, según las directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
),
permite estimar las emisiones de GEI con mayor transparencia y
exactitud. Este avance es un requisito fundamental del Marco de
Transparencia Reforzado (MTR) establecido por el Acuerdo de París.
A pesar de su relevancia, existen limitaciones en la disponibilidad de datos de actividad que permitan una estimación exhausta, precisa y transparente de estas emisiones en el contexto cubano. En consecuencia, el objetivo principal de este estudio fue estimar las emisiones de gases de efecto invernadero que derivan de los diferentes tratamientos aplicados a las aguas residuales domésticas e industriales en Cuba. El análisis abarca la serie temporal completa desde el año 1990 hasta el 2022.
Materiales y Métodos
⌅La
estimación de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
procedentes de aguas residuales se realizó mediante una metodología de
Nivel 1 y factores de emisión por defecto. Este procedimiento se ajusta a
lo establecido en el Volumen 5, Capítulo 6, de las Directrices del IPCC
(Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
). El período de estudio abarcó la serie temporal completa desde 1990 hasta 2022 e incluyó todo el territorio nacional de Cuba.
Las emisiones de metano (CH₄) de las aguas residuales domésticas se calcularon a partir de cuatro fuentes principales. La primera fuente corresponde a las aguas recolectadas y tratadas mediante procesos anaeróbicos, como las lagunas facultativas. También se consideraron las aguas residuales colectadas que se evacúan directamente a un cuerpo de agua, específicamente al mar. El cálculo incluyó además las aguas residuales no recolectadas que reciben tratamiento in situ, como las fosas sépticas y las letrinas. Por último, se tuvieron en cuenta las aguas residuales no colectadas que se descargan en cuerpos de agua continentales, como los ríos. Adicionalmente, se calcularon las emisiones indirectas de óxido nitroso (N₂O) derivadas del consumo humano de proteínas para todos los efluentes que se descargan en cuerpos de agua.
La estimación de las emisiones de CH₄ de las aguas
residuales industriales sigue una metodología similar a la empleada para
las domésticas. Sin embargo, esta metodología se basa en la Demanda
Química de Oxígeno (COD, por sus siglas en inglés) y no en la Demanda Bioquímica de Oxígeno (BOD,
por sus siglas en inglés). Las emisiones se calcularon específicamente
para las aguas residuales industriales que reciben tratamiento in situ en cada sector identificado con un alto potencial de generación de CH₄. De acuerdo con las Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
),
las emisiones de N₂O de las aguas residuales industriales se consideran
insignificantes; por esta razón, no se calcularon en el presente
estudio.
Una vez estimadas las emisiones, se informaron los
valores de GEI de forma agregada, expresados en kilotoneladas (kt) de
dióxido de carbono equivalente (CO₂-eq). Para obtener estos valores, se
multiplicaron las emisiones (en unidades de masa) de cada gas por su
respectivo Potencial de Calentamiento Global (PCG). En Cuba se aplican,
por convenio, los valores del PCG incluidos en el Quinto Informe de
Evaluación del IPCC (Pachauri & Meyer, 2014Pachauri, R. K., & Meyer, L. A. (Eds.). (2014). Climate
Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and
III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change. IPCC. https://epic.awi.de/id/eprint/37530/
) para un horizonte temporal de cien años. Los factores utilizados son un PCG de 28 para el CH₄ y un PCG de 265 para el N₂O.
Datos de actividad estadísticos y paramétricos para el cálculo de las emisiones de CH4
⌅Para el cálculo de las emisiones de CH4 provenientes de aguas residuales domésticas se consideraron tanto las aguas colectadas mediante la red de alcantarillado como las no colectadas. La variable de actividad empleada fue la cantidad total de materia orgánica en el agua (TOW, por sus siglas en inglés). La determinación de esta variable se realizó con la siguiente ecuación:
Donde:
Los
datos de población residente anual requeridos para la estimación
procedieron de la serie oficial proporcionada por la Oficina Nacional de
Estadísticas e Información (Tabla 3.5, página 92, ONEI, 2023ONEI. (2023). Anuario Estadístico 2022. Oficina Nacional de Estadísticas e Información. http://www.onei.gob.cu
).
El valor de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) utilizado en este
informe corresponde al valor por defecto para los países de América
Latina, establecido en 40,00 g por persona y por día (Tabla 6.4,
Capítulo 6, Volumen 5, página 6.14, Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
).
Para el factor de corrección (I)
se adoptó el valor de 1,25 para las aguas colectadas y el valor de 1,00
para las aguas no colectadas (Ecuación 6.3, Capítulo 6, Volumen 5,
página 6.14, Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
).
Este factor representa el DBO adicional generado por la actividad de
industrias y establecimientos comerciales, como restaurantes, cuyas
aguas residuales se descargan en el sistema de alcantarillado junto con
las aguas domésticas.
El cálculo de las emisiones de CH4 de aguas residuales industriales empleó como variable de actividad el TOW para cada sector industrial (i). La ecuación aplicada para su determinación fue la siguiente:
Donde:
Los datos sobre la producción industrial (P i ) para cada sector con alto potencial de generación de CH4 se obtuvieron de la ONEI. En la tabla 1 se presentan los valores por defecto del IPCC para la generación de aguas residuales por sector (W i ) y para la Demanda Química de Oxígeno (COD) (Tabla 6.9, Capítulo 6, Volumen 5, página 6.25, Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
).
| Tipo de industria | W (m3/t) | COD (kg /m3 ) |
|---|---|---|
| Conservas de frutas | 20,00 | 5,00 |
| Malta y cerveza | 6,30 | 2,90 |
| Vino | 23,00 | 1,50 |
| Carnes y aves | 13,00 | 4,10 |
| Productos lácteos | 7,00 | 2,70 |
| Refinación de azúcar | 11,00 | 3,20 |
| Procesamiento del pescado | 13,00 | 2,50 |
| Aceites vegetales y grasas | 3,10 | 0,85 |
| Rones | 24,00 | 11,00 |
| Pulpa y papel | 162,00 | 9,00 |
| Detergentes | 2,50 | 0,80 |
| Refinería de petróleo | 0,60 | 1,00 |
Fuente: IPCC (2006)
Factores de emisión empleados para el cálculo de las emisiones de CH4
⌅El análisis de la distribución de las aguas residuales domésticas según el tipo de sistema de tratamiento y eliminación permitió obtener los factores de emisión correspondientes. Para el cálculo se utilizó la siguiente ecuación:
Donde:
El factor de emisión (EF, por sus siglas en inglés) se calculó con los valores por defecto para la capacidad máxima de producción de CH4 (B o ) de 0,60 kg de CH4/kg de DBO (Tabla 6.2, Capítulo 6, Volumen 5, página 6.12, Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
). También se utilizó el factor corrector para el CH4 (MCF) (Tabla 6.3, Capítulo 6, Volumen 5, página 6.13, Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
). En la tabla 2 se muestran los valores de MCF y los EF aplicados para cada sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas.
| Tipo de vía o sistema de tratamiento | MCF | EF j |
|---|---|---|
| Laguna anaeróbica profunda | 0,80 | 0,48 |
| Fosas sépticas | 0,50 | 0,30 |
| Letrina (clima húmedo) | 0,70 | 0,42 |
| Cuerpo de agua (mar o río) | 0,10 | 0,06 |
Fuente: IPCC (2006)
A partir del análisis de las vías y los sistemas de tratamiento que emplea cada sector industrial, se obtuvieron los factores de emisión necesarios. Cada factor de emisión depende de la capacidad máxima de producción de CH₄ y del factor corrector para el CH₄ promedio ponderado de la industria respectiva. Para este cálculo se utilizó la misma ecuación que en las aguas residuales domésticas (3), con la diferencia de que el potencial de producción de metano (B₀) se expresó en kilogramos de CH₄ por kilogramo de DQO.
Los factores de emisión (EFⱼ) se calcularon con valores por defecto. Para el parámetro B₀ se empleó un valor de 0,25 kg de CH₄/kg de DQO, según el Capítulo 6, Volumen 5, página 6.23 de las Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
). El MCF se tomó de la Tabla 6.8Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
en la misma referencia. En la tabla 3 se presentan los valores de MCF, así como los factores de emisión empleados para cada sistema de tratamiento de las aguas residuales domésticas.
| Tipo de vía o sistema de tratamiento | MCF | EF j |
|---|---|---|
| Planta de tratamiento aeróbico bien operada | 0,00 | 0,00 |
| Planta de tratamiento aeróbico mal operada | 0,30 | 0,08 |
| Laguna anaeróbica profunda | 0,80 | 0,20 |
Fuente: IPCC (2006)
La fracción de los efluentes industriales tratados in situ en cada sector industrial, así como el tipo de tratamiento que reciben, fue obtenida de cada una de las industrias o de los ministerios responsables. Estos datos se resumen en la tabla 4.
| Sector Industrial | Tratadas en: | ||
|---|---|---|---|
| Lagunas anaeróbicas | Plantas aeróbicas | Plantas aeróbicas mal operadas | |
| Conservas de frutas 1 | 0,38 | - | - |
| Malta y cerveza 1 | 0,44 | - | - |
| Vino 1 | 0,11 | - | - |
| Carnes y aves 1 | 0,44 | 0,05 | - |
| Productos lácteos 1 | 0,34 | 0,14 | - |
| Refinación de azúcar 2 | 1,00 | - | - |
| Procesamiento del pescado 1 | 0,55 | - | - |
| Aceites vegetales y grasas 1 | 0,25 | - | - |
| Rones 1 | 0,33 | 0,16 | - |
| Pulpa y papel 3 | - | - | 0,33 |
| Detergentes 4 | - | - | 1,00 |
| Refinería de petróleo 5 | 0,75 | 0,25 | - |
Fuente:
1- OSDE Agroalimentaria y Ministerio de la Industria Alimentaria
(MINAL); 2- AZCUBA; 3- Ministerio de Industrias (MINDUS); 4- Suchel
Camacho S,A; 5- Unión Cuba Petróleo, Ministerio de Energía y Minas
(CUPET, MINEM)
Las emisiones de CH₄ estimadas para las aguas residuales domésticas se calcularon mediante la sumatoria de los productos de tres elementos: los factores de emisión, las cargas orgánicas y los grados de utilización de cada tipo de tratamiento. Este método permite consolidar la contribución de cada sistema de tratamiento a las emisiones totales.
Donde:
La fracción de la población de cada grupo de ingresos (Uᵢ) se calculó a partir de los datos de población total urbana y rural de las estadísticas nacionales (Tabla 3.5, página 92, ONEI, 2023ONEI. (2023). Anuario Estadístico 2022. Oficina Nacional de Estadísticas e Información. http://www.onei.gob.cu
). El grado de utilización (Tᵢⱼ)
correspondió a la proporción de residentes urbanos y rurales cuyas
aguas residuales domésticas recibieron un tratamiento específico. Los
sistemas considerados incluyeron lagunas facultativas, fosas sépticas,
letrinas o la descarga directa a un cuerpo de agua, según datos del
Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH).
Las emisiones de CH₄ estimadas para las aguas residuales industriales se determinaron mediante un procedimiento similar. Este resultado se constituyó por la sumatoria de los productos de la carga orgánica y el factor de emisión correspondiente a cada sector industrial:
Donde:
No se pudo recolectar información específica sobre el componente orgánico separado como lodo (S i ). Tampoco se obtuvo dato alguno sobre la cantidad de CH4 recuperada (R i ). Por esta razón, se empleó el valor por defecto de 0 para ambos parámetros en los cálculos, tanto para las aguas domésticas como para las industriales.
Emisiones indirectas de N2O
⌅En Cuba no se implementa el proceso de nitrificación y desnitrificación en sistemas centralizados de plantas de tratamiento. Por consiguiente, las emisiones de N2O se generan después de la descarga de los efluentes en vías fluviales, lagos o en el mar. Para la estimación de estas emisiones indirectas de N2O se aplicó la ecuación correspondiente:
Donde:
La variable de actividad para este cálculo es el factor Nefluentes. Este factor representa la cantidad total anual de nitrógeno presente en los efluentes de aguas residuales. Su determinación se realizó mediante la aplicación de una ecuación específica:
Donde:
Los
datos de población utilizados procedieron de los informes oficiales de
la ONEI. Para el consumo anual de proteína per cápita se asumió el valor
del suministro de proteínas de la base de datos de la FAO. Dicho valor
se multiplicó por la fracción de proteínas consumidas para América
Latina, la cual es 0.92 según las recomendaciones del Refinamiento de
las Directrices del IPCC de 2019 (Calvo Buendia et al., 2019Calvo
Buendia, E., Tanabe, K., Kranjc, A., Baasansuren, J., Fukuda, M.,
Ngarize, S., Osako, A., Pyrozhenko, Y., Shermanau, P., & Federici,
S. (2019). 2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories (E. Calvo Buendia, K. Tanabe, A. Kranjc, J. Baasansuren, M. Fukuda, S.
Ngarize, A. Osako, Y. Pyrozhenko, P. Shermanau, & S. Federici,
Eds.). Intergovernmental Panel on Climate Change.
https://beta.ghg.inergy.vn/upload/others/2025/03/27/19R_V5_IPCC%202019_Waste_B%E1%BA%A3n%20%C4%91%E1%BA%A7y%20%C4%91%E1%BB%A7-94ef79b7-a22f-4339-8c0c-36763a149144.pdf
).
La base de datos FAOSTAT de la FAO proporcionó una serie anual de valores para el periodo 1990-2013 (FAO, 2013FAO. (2013). Food Balances. Food and Agriculture Organization of the United Nations; FAO. https://www.fao.org/faostat/en/#data/FBSH
). Para el periodo 2014-2018, en cambio, suministró una serie de valores estimados correspondientes a un promedio de tres años (FAOSTAT, 2021FAOSTAT. (2021). Food and Agriculture Data. Avarage protein supply. FAO. https://www.fao.org/faostat/en/#country/49
).
Los datos para los años 2019, 2020, 2021 y 2022 se completaron mediante
técnicas de extrapolación a partir de las series disponibles.
El factor de emisión de N2O se seleccionó con base en los valores por defecto de la metodología para N2O de las Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
). Para el caso específico de los efluentes, este factor corresponde a un valor de 0,005 kg de N2O-N por kg de N. Este coeficiente se aplicó de manera uniforme en todas las estimaciones.
Resultados y Discusión
⌅Vías y sistemas de tratamiento y eliminación de aguas residuales domésticas identificados
⌅La figura 1 muestra los sistemas de tratamiento y las vías de eliminación que se identificaron en Cuba para las aguas residuales domésticas entre 1990 y 2022. En las zonas urbanas, la fracción de las aguas recolectadas por el alcantarillado que recibió tratamiento se dirigió hacia lagunas facultativas con una profundidad entre 1,5 y 3 metros. El resto de las aguas recolectadas por este sistema recibió únicamente un tratamiento primario. Este proceso consistió en la separación de los sólidos más voluminosos mediante barreras físicas. Las aguas resultantes se evacuaron luego a través de un emisario submarino. Por otra parte, las aguas que no ingresaron a la red de alcantarillado se trataron mayoritariamente en sistemas sépticos.
En las zonas rurales, el tratamiento de las aguas residuales recolectadas por alcantarillado fue prácticamente nulo o muy limitado. La mayoría de estos efluentes se vertieron directamente a los ríos. Para las aguas no conectadas al alcantarillado, el sistema de tratamiento principal consistió en fosas sépticas. En una proporción menor, se emplearon letrinas.
Además, se identificó una fracción de la población, tanto urbana como rural, que careció de acceso a cualquier cobertura de saneamiento. Para este segmento, se asumió que sus aguas residuales se depositaron de manera directa en un cuerpo de agua.
En la figura 2 se presenta el comportamiento de las aguas residuales tratadas en Cuba, en contraste con las no tratadas, durante la serie de 1990 a 2022. Los primeros años de la serie mostraron una tendencia ascendente en el volumen total de aguas residuales tratadas. Entre 1993 y 1995 se evidenció una disminución en el tratamiento, producto de las coyunturas económicas del país, pero la tendencia general continuó en ascenso con pequeñas fluctuaciones interanuales.
A partir del año 2000, se inició en el país un proceso de reorganización del INRH. Este proceso dio paso a la creación del Grupo Empresarial de Acueducto y Alcantarillado (GEAAL) en 2002. Como consecuencia directa de esta reorganización, se observó un aumento considerable en el total de aguas tratadas.
La explotación prolongada de la infraestructura de saneamiento, que careció del mantenimiento adecuado y necesario, provocó una disminución en el tratamiento de aguas residuales para el año 2009. Un punto de inflexión ocurrió con la aprobación de los lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la Revolución, lo que condujo a la elaboración de la Política Nacional del Agua. Dicha política, aprobada por el Consejo de Ministros en diciembre de 2012, encauzó la gestión del agua en Cuba y sus efectos positivos se reflejaron en 2013 con una mejora en los volúmenes totales tratados.
En 2019, como parte del proceso de perfeccionamiento empresarial, cambió la denominación de GEAAL mediante la Resolución 138-2019 del Ministerio de Economía y Planificación. La nueva entidad se nombró Grupo Empresarial de Agua y Saneamiento. Desde ese momento, la cobertura de saneamiento en el país ha mantenido un aumento constante.
Para el año 2022, la OSDE contaba con 29 empresas especializadas. Estas empresas tenían a su cargo la colección y el tratamiento de aguas residuales, así como la desobstrucción, reparación y sustitución de sistemas sépticos. Sus funciones también incluían el saneamiento de arroyos y cañadas, además de la evacuación de las aguas residuales.
Sectores industriales y sistemas de tratamiento y eliminación de aguas residuales identificados
⌅Se
identificaron los sectores industriales que generan flujos de aguas
residuales con cargas de carbono. Estas aguas se trataron bajo
condiciones anaeróbicas. Para estos casos, las Directrices del IPCC (Pipatti et al., 2006Pipatti,
R., Svardal, P., Silvana, J. W., Gao, Q., López, C., Mareckova, K.,
Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., Yamada, M., Sabin, G. H.,
Koch, M., Svardal, P., & Manso, S. M. (Eds.). (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5: Waste. Institute for Global Environmental Strategies (IGES).
) proporcionan valores por defecto aplicables:
- Producción de bebidas alcohólicas (incluye: producción de rones, producción de maltas y cervezas y producción de vinos).
- Producción de alimentos (incluye: productos lácteos con excepción del helado y las mantequillas, procesamiento de carnes incluidas las aves, procesamiento de pescados incluidos los mariscos y producción de aceites vegetales y grasas animales).
- Refinación del azúcar.
- Producción de pulpa y papel.
- Refinación del petróleo (incluye: todos los derivados).
- Producción de detergentes.
En el período estudiado, que abarca de 1990 a 2022, solo una parte de las aguas residuales industriales recibió tratamiento en sistemas de gestión. Los sistemas de tratamiento y eliminación consistieron principalmente en lagunas anaeróbicas profundas y en algunas plantas de tratamiento que operaron cada año. El resto de las aguas pasó por un pretratamiento con barreras físicas para separar grasas y sólidos voluminosos; posteriormente, se vertieron a un cuerpo de agua en movimiento. La información sobre la fracción de aguas residuales tratadas y el tipo de tratamiento para cada sector industrial se obtuvo directamente de las empresas correspondientes, tal como se presenta en la figura 3.
La figura 4 muestra el comportamiento del total de materia orgánica degradable (TOW) presente en las aguas residuales industriales de Cuba. Estos datos se agrupan según los procesos industriales que contienen la mayor carga orgánica en sus efluentes. Durante la década de 1990, se observan reducciones notables del TOW, una consecuencia directa de la crisis económica que afectó al país. Dicha crisis provocó una depresión del sector industrial y una caída en los niveles de producción.
A partir de entonces, la carga contaminante generada continuó su variación en respuesta a las condiciones adversas que enfrenta la industria cubana. En el quinquenio 1999-2003, el TOW presentó una disminución, mientras que en los años posteriores experimentó un aumento gradual. La producción industrial volvió a decaer en el año 2021, debido a las restricciones económicas derivadas de las medidas para contener la pandemia de COVID-19.
Un análisis desglosado por industrias revela que la producción de bebidas alcohólicas es el sector que genera aguas residuales con el contenido más alto de materia orgánica degradable. A lo largo de toda la serie temporal, este sector ha mostrado una tendencia al aumento del TOW. Este incremento se deriva del crecimiento en las producciones de rones, cervezas y vinos.
Emisiones totales de GEI procedentes del tratamiento y eliminación de aguas residuales
⌅La figura 5 muestra las emisiones derivadas del tratamiento y eliminación de aguas residuales en Cuba durante el período 1990-2022. Entre 1992 y 1997, la serie mantuvo una tendencia a la disminución con fluctuaciones pequeñas. Esta tendencia se debió principalmente a la reducción en el volumen de aguas residuales industriales tratadas. Posteriormente, entre 1998 y 2002, se observó una tendencia ascendente en respuesta al aumento del volumen de aguas residuales industriales tratadas.
En el año 2004, las producciones industriales en el país disminuyeron y, con ello, la generación de aguas residuales. Esta situación derivó en una disminución de las emisiones. A partir de ese momento se observó un aumento gradual con pequeñas variaciones, el cual se vinculó con cambios en la generación de aguas residuales industriales y, en menor medida, con el tratamiento de las domésticas.
A partir de 2020, la cobertura de saneamiento en el país mejoró y aumentaron las emisiones derivadas de las aguas domésticas. Sin embargo, la disminución de las producciones industriales provocó que las emisiones totales se redujeran en 2021 y 2022. Aun así, las emisiones de GEI en 2022 contabilizaron un total de 1936.59 kt de CO2-eq, valor que representó un aumento del 1.31% respecto a 1990.
Al comparar con el año base 1990, se observa que en 2022 las emisiones de aguas residuales industriales habían disminuido, mientras que las emisiones de aguas residuales domésticas habían aumentado (Figura 6). La disminución identificada se debió al limitado desarrollo industrial, la caída de las producciones en cada uno de los sectores y la consecuente reducción de la generación de aguas residuales industriales. Por otra parte, el incremento en las emisiones de GEI de las aguas residuales domésticas se debió al aumento de la cobertura de saneamiento en el país.
El análisis del comportamiento de las emisiones por tipo de gas reveló que, durante toda la serie temporal, el CH4 fue el GEI con mayor emisión por parte del tratamiento y eliminación de aguas residuales (Figura 7). Esto se debe a que las emisiones de N2O cuantificadas solo se producen cuando los efluentes de aguas residuales domésticas se vierten a lagunas, lagos, estuarios o el mar. En contraste, las emisiones de CH4 se producen en todos los tipos de tratamiento o vías de eliminación que se incluyen en el inventario.
Al comparar los resultados con los del año base, se identificó un incremento de las emisiones de N2O para el año 2022. Este aumento fue de aproximadamente un 2%, tal como se muestra en la figura 8. Dicho incremento se atribuye al mayor volumen total de aguas residuales domésticas que se colectaron en alcantarillado y que posteriormente se vertieron a los cuerpos de agua.
Conclusiones
⌅El tratamiento de aguas residuales domésticas en Cuba presenta diferencias entre zonas urbanas y rurales. En áreas urbanas predominan el alcantarillado con tratamiento primario o en lagunas, mientras que en las rurales el sistema de alcantarillado es muy limitado o inexistente, con vertidos directos a ríos y uso de fosas sépticas como sistema de tratamiento. Existe, además, una fracción pequeña de la población sin acceso a saneamiento.
La cobertura y el volumen de aguas residuales domésticas tratadas han mostrado una tendencia general al aumento, con fluctuaciones vinculadas a coyunturas económicas y cambios institucionales. La creación de entidades especializadas y la implementación de la Política Nacional del Agua han sido factores clave para mejorar el tratamiento, especialmente a partir de 2012.
Las emisiones de gases de efecto invernadero provienen mayoritariamente de las aguas residuales domésticas. La evolución de estas emisiones se encuentran ligadas a la cobertura de saneamiento nacional. En el caso de las aguas industriales, derivan particularmente de la producción de bebidas alcohólicas, actividad que genera la mayor carga orgánica. La evolución de estas emisiones responde directamente a la actividad industrial nacional, siendo más sensibles a las crisis económicas.
El metano es el gas de efecto invernadero principal emitido por el tratamiento de aguas residuales en toda la serie estudiada. En 2022, aunque las emisiones totales superaron las de 1990, se observa un cambio en su composición: disminuyeron las de origen industrial pero aumentaron las domésticas y las de óxido nitroso, debido a una mayor cobertura de saneamiento y vertidos.