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TESIS FAD
Fernando Alguacil Duarte
Created on April 5, 2024
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Transcript
TESIS DOCTORAL
Análisis económico y ambiental aplicado a la prestación del servicio de aguas en núcleos de población de ámbito rural. El caso de Torre Cardela
Autor: Fernando Alguacil Duarte
Directores: Prof. Dr. Francisco José González Gómez Prof. Dr. Miguel Ángel García Rubio Dra. Mercedes Romero Gámez
Estructura de la tesis
Introduccion
1er artículo
2º artículo
3er artículo
Resultados y conclusiones
Introducción
- 1.1 MARCO GENERAL DE LA TESIS
- 1.2 ESTRUCTURA, TEMÁTICA Y OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
- 1.3 JUSTIFICACIÓN E INTERÉS DE LA INVESTIGACIÓN
- 1.4 REFERENCIAS
- 2.1 ABSTRACT
- 2.2 KEYWORDS
- 2.3 INTRODUCTION
- 2.4 WHY MIGHT PRICES BE ABNORMALLY LOW IN RURAL AREAS? AN EXPLANATION WITHIN THE FRAMEWORK OF PUBLIC CHOICE THEORY
- 2.5 EMPIRICAL STRATEGY
- 2.6 RESULTS
- 2.7 DISCUSSION, CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
- 2.8 REFERENCES
Does the agricultural population constitute a lobby against raising the price of water for residential uses? Case study in Southern Spain
- 3.1 ABSTRACT
- 3.2 KEYWORDS
- 3.3 INTRODUCTION
- 3.4 MATERIALS AND METHODS
- 3.5 RESULTS
- 3.6 DISCUSSION
- 3.7 CONCLUSIONS
- 3.8 REFERENCES
BIOLOGICAL NITRATE REMOVAL FROM A DRINKING WATER SUPPLY WITH AN AEROBIC GRANULAR SLUDGE TECHNOLOGY: AN ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC ASSESSMENT
- 4.1 ABSTRACT
- 4.2 KEYWORDS
- 4.3 INTRODUCTION
- 4.4 METHODOLOGICAL PROPOSAL
- 4.5 EXAMPLE OF AN APPLICATION OF THE PROPOSED METHOD
- 4.6 DISCUSSION
- 4.7 CONCLUSION
- 4.8 REFERENCES
PROPOSAL OF AN INDEX TO EVALUATE THE 'DEWATERIZATION' OF THE URBAN WATER CYCLE AND A PRACTICAL APPLICATION
Introducción
- 1.1 MARCO GENERAL DE LA TESIS
- 1.2 ESTRUCTURA, TEMÁTICA Y OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
- 1.3 JUSTIFICACIÓN E INTERÉS DE LA INVESTIGACIÓN
- 1.4 REFERENCIAS
5.1 RESUMEN DE LA INVESTIGACIÓN
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Introducción
Marco general de la tesis
Escasez
Recurso estratégico
Determina contextos
- Ambientales
- Políticos
- Sociales
- Económicos
Efectividad en el uso del agua
- Incremento de la demanda
- Aumento de usos
- Contaminación
- Cambio Climático
- Agricultura
- Industria
- Recreativo
- Tecnológico
- IA
- Etc.
Introducción
Ciclo Urbano del agua
Ciclo Urbano del agua
Pequeños Municipios
Marco general de la tesis
Provincia de Granada 174 municipios 456 Núcleos de población
Universal Interés general art. 9 DMA Tamaño y dispersión Marco institucional Desafío económico administrativo y técnico Vinculación a la actividad agraria
Introducción
91%
Ciclo Urbano del agua
Pequeños Municipios
Marco general de la tesis
¿Por qué?
- < 800 habitantes
- Gestión del servicio municipal
- No existe personal especializado
- Técnico
- Gestión económica-financiera
- No hay una contabilidad separada ingresos costes del servicio
- No se recuperan los costes del servicio (40%)
- Contaminación por nitratos
Introducción
Torre Cardela
Ciclo Urbano del agua
Pequeños Municipios
Marco general de la tesis
¿Por qué?
- < 800 habitantes
- Gestión del servicio municipal
- No existe personal especializado
- Técnico
- Gestión económica-financiera
- No hay una contabilidad separada ingresos costes del servicio
- No se recuperan los costes del servicio (40%)
- Contaminación por nitratos
Introducción
Torre Cardela
Ciclo Urbano del agua
Pequeños Municipios
Marco general de la tesis
Introducción
Torre Cardela
Mayo 2015
9/9/96 No aptitud del agua
4/4/12 Osmosis Inversa
Ciclo Urbano del agua
Pequeños Municipios
Marco general de la tesis
Introducción
Torre Cardela
Mayo 2015
9/9/96 No aptitud del agua
4/4/12 Osmosis Inversa
Objetivos de la Investigación
¿Podría proponerse un aumento del precio por el servicio de abastecimiento de agua para conseguir una recuperación de costes en el municipio de Torre Cardela? ¿La nueva planta demostrativa ofrece una mejor performance en términos económicos y de impacto ambiental que la planta de ósmosis inversa? ¿Se puede introducir alguna mejora metodológica en el análisis de impacto ambiental para producir 1 m3 de agua?
Introducción
Justificación Interés Investigación
Interés de la investigación
- Importancia del recurso hídrico
- Soluciones a la gestión del CUA en pequeños núcleos de población
- Alto porcentaje de pequeños núcleos en España
- Contaminación del agua por nitratos
- Evaluación multidisciplinar de nuevas tecnologías
- Replicabilidad y transferibilidad de aplicaciones prácticas
Introducción
Valoración Contingente
Valoración Contingente
Primera aproximación al equilibrio financiero del servicio
Incremento de los ingresos
- Recuperación del 60% de los costes del servicio
- Precio del servicio bajo en comparación con otros municipios
- Principal actividad económica es la agrícola
- Baja renta (renta media 8.801 €)
- <800 habitantes
Ingresos
Reducción de costes
Ingresos
Reducción de costes
Ingresos
Reducción de costes
Capítulo 2
Valoración Contingente
Objetivos de la investigación
- Determinar la disposición a pagar más por el agua entre la población residente
- Analizar qué nivel de recuperación de costes puede alcanzarse a partir de la disposición al pago por parte de la población
- Determinar el papel de la pobación vinculada a la agricultura en la fijación del precio
Capítulo 2
H0: La población dedicada a la agricultura es más renuente a pagar más por el agua para usos residenciales
Valoración contingente
Datos de partida y metodología
468 encuestas, puerta a puerta
- Perfil ambiental del entrevistado
- Disposición al pago
- Perfil socioeconómico
Capítulo 2
Modelo Heckprobit Stata Modelo Probit bivariado (sin repuesta protesta) Modelo Spike
Valoración Contingente
DEFINITION
VARIBALE
INCOME
H_ECONCERN
EXPENSIVE
TURBIDITY
SMELL
BAD_TASTE
BOTTLED_W
SATISFIED
WQ_CONCERN
CHILDREN
INACTIVE
RIGHT_WING
INVOLVE_AGR
1 if respondent’s income is equal or greater than €900, 0 otherwise.
1 if the respondent is highly environmentally concerned, 0 otherwise. Highly environmental concerned means that the respondent, on a scale from 1 to 5 stated a value equal or greater than 4 when asked about his concern for the environment.
1 if the respondent when asked about the price of water using a scale from 1 to 5 (1 = very cheap and 5 = very expensive) stated a value equal or greater than 4, 0 otherwise.
Respondent’s perception of the turbidity of the water from the tap before the construction of the current treatment plant on a scale from 1 to 5 (1 = never; 5 = always).
Respondent’s perception of the smell of the water from the tap before the construction of the current treatment plant on a scale from 1 to 5 (1 = never; 5 = always).
Respondent’s perception about the bad taste of the water from the tap before the construction of the current treatment plant on a scale from 1 to 5 (1 = never; 5 = always).
Capítulo 2
1 if the respondent states that she drinks bottled water, 0 otherwise.
1 if the respondents, when asked about her satisfaction related to the quality of the water from the tap, stated a value > 5 on a scale from 0 to 10 (0 = totally dissatisfied; 10 = totally satisfied), 0 otherwise.
Respondent’s level of concern about water quality on a scale from 1 to 5 (1 = not at all concerned; 10 = extremely concerned).
Number of children in the family unit
N1 if the respondent is economically inactive (student, pensioner and housewife), 0 otherwise.
1 if the respondent has right-wing ideology, 0 otherwise.
1 if the income of the interviewees depend directly on farming, 0 otherwise.
Valoración Contingente
Disposición al pago
Respuestas negativas
Ceros reales
Ceros protesta
- No dispone de suficiente renta para pagar más 100 (21.4%)
- El servicio de aguas no es el problema más importante 13 (2.8%)
- Cree que el servicio debe seguir siendo subvencionado con fondos públicos
- El dinero será malgastado o destinado a otros usos distintos al servicio de aguas.
- Tengo derecho a disfrutar de un buen servicio de suministro del agua sin tener que pagar más por ello
58 ( 12.4%) 77 (16.4 %) 32 (6.8%)
60%
Capítulo 2
Vinculados a la actividad agrícola
- Sí, respuestas protesta 104 (25.49%)
- No, respuestas protesta 63 ( 36 %)
Valoración Contingente
Estimación
Incluyendo los ceros protesta
Probit
Spike
Probit
-1.23€
5.90 €
4.75 €
Toda la muestra Vinculación agrícola
Spike
-2.75 €
17%
8.7%
Capítulo 2
Excluyendo los ceros protesta
Probit
Spike
Probit
5.13 €
8.70 €
7.09 €
Toda la muestra Vinculación agrícola
Spike
-3.02 €
25%
20.4%
Valoración Contingente
Conclusiones
- No hay evidencia que la población vinculada a la agricultura haga lobby para influir en el precio del servicio de abastecimiento y saneamiento
- Existe un alto porcentaje de usuarios que no están dispuestos a pagar más
- A pesar de lo anterior el estudio sugiere que se pueden hacer pequeños incrementos en la tarifa con objeto de llegar a la recuperación de costes
- Las personas vinculadas a la agricultura y las que tienen más ingresos son las más dipuestas a pagar
- La baja renta es determinante para que se obtengan cero protesta y ceros reales
Capítulo 2
Análisis económico y ambiental
Segunda aproximación al equilibrio de financiero del servicio
Análisis económico y ambiental
Reducción de costes
- Implantación de una nueva tecnología para la potabilización de agua más económica que la actual
- Planta demostrativa Torre Cardela
Ingresos
Reducción de costes
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Objetivos de la investigación
- Determinar, a partir de un Análisis de Ciclo de Vida, qué planta (tecnología granular vs. ósmosis inversa) puede producir un m3 de agua con un menor impacto ambiental y en qué magnitudes
- Determinar, a partir de un Análisis Coste Efectividad, qué planta (tecnología granular vs. ósmosis inversa) puede producir 1 m3 de agua a menor coste y en qué magnitud
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
- Obejtivo: Comparación del desempeño ambiental
- El alcance del análisis abarca todas los flujos de materia y energía que se dan lugar en ambos procesos
- Alcance "Gate to Gate"
- Unidad funcional m3 de agua potabilizada
Capítulo 3
Fases del análisis ciclo de vida
- Análisis de la infraestructura
- Análisis de la fase de producción
- Análisis conjunto
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Datos y metodología
- Inventario de los flujos de materia y energía de cada una de la plantas
- Base de datos Ecoinvent
- Software SimaPro
- Metodología ReCiPe Midpoint (H)
- Categorías de impacto
Capítulo 3
Carbon footprint kg CO2eq
Stratospheric ozone depletion kg CFC-11 eq
Ozone formation, Terrestrial ecosystems kg NOx eq
Terrestrial acidification kg SO2 eq
Freshwater Eutrophication kg P eq
Freshwater Ecotoxicity kg 1,4-DCB
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Resultados
Comparación de la infraestructura RO vs EGW
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Resultados
Comparación del Tratamieto RO vs EGW
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Resultados
Comparación Infraestructura vs producción Ecogranularwater
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Resultados
Comparación Infraestructura vs producción Osmosis inversa
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Resultados
Comparación categorías de impacto Ecogranularwater vs Osmosis inversa
Capítulo 3
Análisis económico y ambiental
Análisis ciclo de vida
Resultados
Comparación arbóles Ecogranularwater vs Osmosis inversa
Capítulo 3
OSMOSIS INVERSA
ECOGRANULARWATER
Análisis económico y ambiental
Análisis de costes efectividad
Resultados
€/m2
Porcentraje %
EGW
EGW
RO
RO
Conceptos
0.0893 0.2228 6.20 27.15
Personal
Energía
0.3856 0.0701 26.78 8.54
Capítulo 3
0.4231 0.3675 29.39 44.78
Reactivos
Membranas
0.1117 0.0000 7.76 0.00
CAE
0.1522 0.1512 10.57 18.43
SUBTOTAL
1.1619 0.8116
30 %
Coste de oportunidad
0.1464 0.0009 10.17 1.1
0.1315 0.0000 9.13 0.00
Costes Ambientales
TOTAL
1.4398 0.8206 100 100
40 %
Análisis económico y ambiental
Conclusiones
- La planta Ecogranularwater tiene menos huella ambiental que la osmosis inversa
- Tiene una reducción de costes operativos del 30%
- Necesidad de analizar de forma conjunta aspectos ambientales y económicos y su convergencia
- La energía eléctrica es el principal impacto económico y ambiental
Capítulo 3
VS
Agua y Energía
Agua y Energía
Nexo Agua-Energía
Repercusión económica y ambiental
¿Cuánta agua acapara la energía eléctrica del CUA? ¿Podría el consumo de energía eléctrica en el CUA entrar en competencia por el recurso, en contra de los intereses del propio CUA? ¿Hay alguna forma de cuantificarlo?
Capítulo 4
Agua y Energía
Nexo Agua-Energía
Los objetivos de esta investigación fueron: - Proponer una metodología novedosa para el análisis de impacto derivado del consumo eléctrico de este proceso. - Evaluar el impacto que en los recursos hídricos tiene el consumo de energía eléctrica del CUA
Capítulo 4
Agua y Energía
¿Por qué a través de la energía eléctrica?
- Es el insumo con más impacto en el CUA
- Es la fuente principal de energía del CUA
- La energía eléctrica depende del agua para su generación
Capítulo 4
Agua y Energía
Metodología
- Huella Hírdrica de la energía eléctrica
WFe,total[f] = WFh,f [f] + FEE[f] + (WFe,c[f] +WFeo[f])xE[f]
Capítulo 4
- Huella Hídrica del mix energético del país o región
- Índice Water Footprint of Urban Water Cycle (WFUWC)
Agua y Energía
Clasificación de las infraestructuras
Classification l/m3
Excellent <10 Very good 10-25 Good 25-50 Fair 50-100 Poor 100-250 Very bad >250
Capítulo 4
Agua y Energía
Huella Hídrica de la energía eléctrica en España
l/kWh
Capítulo 4
Agua y Energía
Huella Hídrica en el Ciclo Urbano del Agua
l/m3
WFUWC
Capítulo 4
Agua y Energía
Huella Hídrica en el Ciclo Urbano del Agua
WFUWC- Dinamarca
WFUWC- Austria
Capítulo 4
Agua y Energía
Huella Hídrica en el Ciclo Urbano del Agua
WFUWC- Osmosis Torre Cardela
l/m3
Capítulo 4
Agua y Energía
Agua y Energía
Conclusiones
- Valora cuantitativamente la relación inextricable entre el agua y la energía
- Pone de relieve el papel de las operadoras del servicio en el ahorro de agua a través de la reformulación del consumo de energía eléctrica
- Herramienta para medir el impacto de las infraesturcturas del CUA en los recursos hídricos
- Herrramienta para la comunicación y concienciación
- Herramienta para la Planificación
- Evidencia la necesidad de la planificación conjunta agua-energía, debido al futuro incremente de la producción de energía eléctrica
Capítulo 4
Conclusiones
Conclusiones
- El incremento de ingresos se estima entre el 8,7% y el 20,4%.
- La población vinculada a la agricultura no muestra indicios de intervenir en el precio y muestran más disponibilidad al pago
- La planta EGW tiene menos impacto y menos costes 30-40%
- La reducción del consumo de energía eléctrica, en este caso, tiene beneficios ambientales, económicos
Capítulo 5
Conclusiones
- La reducción de consumo eléctrico incrementa la disponibilidad de agua
- La metodología desarrollada facilita la planificación de los recursos hídricos y energéticos
- Facilita la intelección de la relación agua-energía en el CUA
- El concepto "Dewaterizacion" pone nombre a un problema y permite focalizarse en este.
Capítulo 5
Conclusiones
- El CUA en pequeños municipios:
- Presenta características singulares
- Tiene grandes desafios por afrontar
- Requerie urgentemente de investigación y soluciones adaptadas a sus características
- Las limitaciones financieras y de personal cualificado en el CUA de pequeños municipios perjudica la calidad del servicio y tiende a hacerlo inviable.
- El control de los costes del servicio es difuso y la tarifa no cubre las nececidades económicas del servicio.
- El precio del servicio en los pequeños núcleos de población no responde al coste y estaría condicionado por multiples factores agenos a la gestión del CUA.
Capítulo 5
Conclusiones
- ¿"Cualquier proceso que tienda a la eficiencia energética en el CUA aunará la reducción de costes y la disminución de impacto ambiental"?
- Depende, se requiere un ACV para detectar saltos a otras fases.
- ACV evita que sean soluciones parciales y/o temporales
- Necesidad de evaluación conjunta ambiental y económica
Capítulo 5
Conclusiones
- En general los proceos de producción en el CUA son los que más impacto acumulan y en éstos, la fuente energética es determinante
- La osmosis arregla un problema de forma putual pero genera otros como económicos, de contaminación con el rechazo y consumo de agua bruta
- La externalidad negativa de la agricultura sobre el agua, catalogada como bien común, tiene posteriormente un coste que deben de atender los consumidores
- La externalidad negativa de la planta de osmosis inversa sobre los recursos hídricos también tiene coste. Si una industria requiere de agua, debe volver a pasar por la osmosis
Capítulo 5
Conclusiones
- Si existen procesos consumptivos, la concentración de nitratos cada vez será mayor en el acuífero
- La eliminación con bacterias de los nitratos convirtiéndolos en nitrógeno atmosférico es una solución integral a la elimación de nitratos en el agua. De otra manera solo se elimina en una de las fases del CUA permaneciendo en el ciclo del agua del acuírfero con un efecto acumulativo
- Los costes ambientales de la agricultura se "monetizan" en la osmosis
- Entonces..., ¿Cuál de las plantas genera más costes?
- Incluso si el ECW hubera salido más cara, es la única forma de eliminar por completo el Nitrato, la osmosis solo lo elimina en una fase, lo desplaza generando más costes, pero no da una solución
Capítulo 5
Conclusiones
- La planta demostrativa tiene margen de mejora a nivel ambiental a través del Ecodiseño, basado en el ACV y económico, lo que indica que los márgenes de ventaja aún se pueden ampliar con respecto a la osmosis inversa
- Adopción del concepto "Dewaterization" en el CUA y la economía en general y la perspectiva water-energy-water es necesario para Evitar autocompetencia por el recurso
Capítulo 5
- Descarbonization vs Dewaerization, no siempre es convergente
Conclusiones
- Fuentes de energías renovables como la fotovoltaica y eólica reducen la dependencia del agua en la energía utilizada en el CUA, sin embargo otras, como la biomasa y la hidráulica la incrementan
- La planificación del mix energético y la planifiación de los recursos hídricos debe de formularse de forma conjunta
- El mix energético debe de apostar por la "Dewaterización" de la economía de un país como España y más aún en el contexto actual
Capítulo 5
Hitos Reseñables
- Doctorado con mención industrial
- Tecnología única en el mundo, por tanto, es el primer análisis económico y ambiental de esta tecnología
- Se plantea y define el concepto dewaterización, water-energy-water
- Se ha desarrollado una metodología cuantitativa completamente novedosa
- Ha tenido una mención especial en las jornadas de doctorado del programa de economía de la UGR
- La metodología desarrollada fue premio cátedra IAQUA de la UNED por mejor TFM
Introducción
Hitos Reseñables
- Tesis desarrollada con la codirección de tres directores espcielizados en diferentes temáticas
- Realiada a tiempo parcial junto con la jornada laboral
- Eminentemente aplicada a un problema real
- De los 6 puntos mínimo en publicaciones que se necestian en el progama hemos obtenido 10, todos son JCR
- En todos los artículos he figurado como primer autor
- El artículo del análisis económico y ambiental de la tecnología es primer decil en la revista Journal of Cleaner Production
Introducción
Miembros del Tribunal Componentes del proyecto Ecogranularwater Directores Familiares y amigos
Agradecimientos
Agradecimientos
TESIS DOCTORAL
Análisis económico y ambiental aplicado a la prestación del servicio de aguas en núcleos de población de ámbito rural. El caso de Torre Cardela
Autor: Fernando Alguacil Duarte
Directores: Prof. Dr. Francisco José González Gómez Prof. Dr. Miguel Ángel García Rubio Dra. Mercedes Romero Gámez
- 4.1 ABSTRACT
- 4.2 KEYWORDS
- 4.3 INTRODUCTION
- 4.4 METHODOLOGICAL PROPOSAL
- 4.5 EXAMPLE OF AN APPLICATION OF THE PROPOSED METHOD
- 4.6 DISCUSSION
- 4.7 CONCLUSION
- 4.8 REFERENCES
PROPOSAL OF AN INDEX TO EVALUATE THE 'DEWATERIZATION' OF THE URBAN WATER CYCLE AND A PRACTICAL APPLICATION
5.1 RESUMEN DE LA INVESTIGACIÓN
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Introducción
- 1.1 MARCO GENERAL DE LA TESIS
- 1.2 ESTRUCTURA, TEMÁTICA Y OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
- 1.3 JUSTIFICACIÓN E INTERÉS DE LA INVESTIGACIÓN
- 1.4 REFERENCIAS
Does the agricultural population constitute a lobby against raising the price of water for residential uses? Case study in Southern Spain
- 2.1 ABSTRACT
- 2.2 KEYWORDS
- 2.3 INTRODUCTION
- 2.4 WHY MIGHT PRICES BE ABNORMALLY LOW IN RURAL AREAS? AN EXPLANATION WITHIN THE FRAMEWORK OF PUBLIC CHOICE THEORY
- 2.5 EMPIRICAL STRATEGY
- 2.6 RESULTS
- 2.7 DISCUSSION, CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
- 2.8 REFERENCES
- 3.1 ABSTRACT
- 3.2 KEYWORDS
- 3.3 INTRODUCTION
- 3.4 MATERIALS AND METHODS
- 3.5 RESULTS
- 3.6 DISCUSSION
- 3.7 CONCLUSIONS
- 3.8 REFERENCES