Reusing wastewater for agricultural irrigation: a water-energy-food Nexus assessment in the North Western Sahara Aquifer System = Reusando agua residual para irrigación en agricultura: un estudio Nexus entre
agua, energía y comida en el sistema acuífero del Sahara Noroccidental
Abstract:
The North Western Sahara Aquifer System stands out as one of the water scarcest regions in the world. Moreover, in recent decades agriculture activity has grown
exacerbating the pressure on groundwater resources and pumping energy requirements. In this study, a water-energy-food Nexus approach was used to assess the effect of capturing, treating and reusing wastewater for irrigation. GIS-based tools were used to capture the systems spatial dimension, enabling to match wastewater supply and water demand points, identify demand hotspots and evaluate techno-economically viable wastewater treatment options. Moreover, the minimum energy requirements for brackish water desalination were estimated. Seven domestic wastewater treatment technologies and one irrigation tailwater treatment technology were evaluated, making use of a levelized cost of Water methodology to identify the least-cost system. Four scenarios were constructed based on water-consumption behaviour of farmers towards changes in
irrigation water pricing. The identified least-cost wastewater treatment technologies showed clear trade-offs, as different technologies were more cost-effective depending on treatment capacity requirements of the spatially distributed agglomerations. The reuse of treated wastewater/tailwater in agricultural irrigation, showed improvement of groundwater stress, reducing on about 49% water abstractions and groundwater stress levels in the best case scenario. However, groundwater stress still fell on the extremely high category, highlighting the critical condition of the aquifer. Furthermore, reuse of wastewater/tailwater decreased dependency on groundwater pumping and the overall energy-for-water requirements, reducing by about 15% the total energy requirements in the best case scenario. However, to effectively preserve water resources and act holistically towards the sustainable development agenda, measures as better water pricing mechanisms, management strategies to improve water productivity and adoption of more efficient irrigation schemes may be needed.
Resumen:
El Sistema Acuífero del Sahara Noroccidental se destaca como una de las regiones con más escasez de agua en el mundo. Además, en las últimas décadas la actividad agrícola ha crecido exacerbando la presión sobre los recursos hídricos subterráneos y aumentando las necesidades energéticas. En este estudio, se utilizó un enfoque Nexus agua-energía-alimentos para evaluar el efecto de capturar, tratar y reutilizar las aguas residuales para riego en agricultura. Se utilizaron herramientas basadas en GIS para capturar la dimensión espacial de los sistemas, lo que permitió hacer coincidir el suministro de aguas residuales con los puntos de demanda de agua, identificar puntos críticos de demanda y evaluar opciones de tratamiento de aguas residuales técnicamente viables. Además, se estimaron las necesidades energéticas mínimas para la desalinisación de agua salobre. Se evaluaron siete tecnologías de tratamiento de aguas residuales domésticas y una tecnología de tratamiento de aguas residuales agricolas, haciendo uso de una metodología de costo nivelado del agua para identificar el sistema de menor costo. Se construyeron cuatro escenarios basados en el comportamiento de consumo de agua de los agricultores frente a cambios en los precios del agua de riego. Las tecnologías identificadas de tratamiento de aguas residuales de menor costo mostraron claras compensaciones, ya que las diferentes tecnologías eran más rentables según los requisitos de capacidad de tratamiento de las aglomeraciones distribuidas espacialmente. La reutilización de aguas residuales / aguas residuales tratadas en el riego
agrícola mostró una mejora en el estrés del agua subterránea, reduciendo aproximadamente un 49% las extracciones de agua y los niveles de estrés del agua subterránea en el mejor de los casos. Sin embargo, el estrés hídrico subterráneo todavía recaía en la categoría extremadamente alta, lo que destaca la condición crítica del acuífero. Además, la reutilización de aguas residuales disminuyó la dependencia del bombeo de aguas subterráneas y los requisitos generales de energía para agua, reduciendo en aproximadamente un 15% los requisitos totales de energía en el mejor de
los casos. Sin embargo, para preservar eficazmente los recursos hídricos de la región y actuar de manera integral hacia la agenda de desarrollo sostenible, se requieren medidas como mejores mecanismos de fijación de precios del agua, estrategias de gestión para mejorar la productividad del agua y la adopción de esquemas de riego más eficientes.
Citación recomendada (normas APA)
Camilo; Almulla Ramírez Gómez, "Reusing wastewater for agricultural irrigation: a water-energy-food Nexus assessment in the North Western Sahara Aquifer System = Reusando agua residual para irrigación en agricultura: un estudio Nexus entre
agua, energía y comida en el sistema acuífero del Sahara Noroccidental", Argelia; Túnez; Libia:Environmental research Letters, 2021. Consultado en línea en la Biblioteca Digital de Bogotá (https://www.bibliotecadigitaldebogota.gov.co/resources/3711576/), el día 2025-05-07.
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