Este trabajo examina la conveniencia de reformar la asignación de agua en el sector del regadío, reemplazando el actual sistema de asignación basado en la regla proporcional por la implementación de una regla de prioridad que establezca derechos de agua diferenciados por su grado de garantía de suministro. El objetivo principal consiste en evaluar si este cambio en los derechos de agua puede considerarse una alternativa razonable a los mercados de agua con el fin de mejorar la eficiencia económica de la asignación del agua durante situaciones de escasez coyuntural a nivel de comunidad de regantes. Para ello, se construye un modelo de programación matemática para poder simular el desempeño de la reforma propuesta en una comunidad de regantes del sur de España. Los resultados muestran que las ganancias de eficiencia provocadas por este cambio en el sistema de asignación son muy pequeñas. Por tanto, este instrumento de gestión de la demanda no puede considerarse como un sustitutivo adecuado de los mercados de agua.

La Integración de Procesos (IP) es una herramienta que por más de cuarenta años ha demostrado su fortaleza para brindar soluciones óptimas a problemas complejos. La interacción de los sistemas de intercambio de energía y de las redes de agua constituye un caso típico de este tipo de problemas. El incremento gradual en los consumos de agua y energía ha determinado la necesidad de desarrollar metodologías que tomen en cuenta la integración simultánea de estos recursos. El presente trabajo tiene como objetivo presentar una revisión bibliográfica relacionada con la integración simultánea de agua y energía. Primeramente se presentan elementos generales relacionados con este campo de investigación, enfatizando en los enfoques empleados para llevar a cabo la integración simultánea (análisis pinch y la programación matemática). Se presentan además algunos casos de estudios recientes que demuestran la fortaleza de estas herramientas, prestando especial interés a la industria azucarera. Finalmente se presentan algunos de los retos que deberá enfrentar la integración simultánea de agua y energía durante la diversificación de la industria azucarera cubana. | Process Integration (PI) is a tool that for over forty years has demonstrated its strength to provide optimal solutions to complex problems. The interaction of exchange systems of energy and water networks is a typical case of such problems. The gradual increase in the consumption of water and energy has determined the development of methodologies that take into account the simultaneous integration of these resources. This paper aims to present a literature review related to the simultaneous integration of water and energy. First, general items related to this research field are presented, emphasizing the approaches to simultaneous integration (Pinch Analysis and Mathematical Programming). Some recent cases of studies, demonstrating the strength of these tools mainly focus to sugar industry, are also presented. Finally some of the challenges to be faced by the simultaneous integration of water and energy for the diversification of the Cuban sugar industry are presented.

El conocimiento real, completo y suficiente de la situación actual del agua en México es necesario para generar políticas que deriven en acciones concretas para afrontar la problemática del agua en el país. Determinar el valor real del agua contribuye a crear soluciones directas, focalizadas y objetivas, para lo cual se estimó el valor del agua para riego mediante dos metodologías: la contabilidad de costos y la programación matemática, con el objetivo de calcular el valor real del agua en la zona de estudio. La contabilidad de costos contempla el total de los costos en los que se incurre para la obtención del agua para riego y calcula su valor como la sumatoria de los costos. La programación matemática considera el agua como factor productivo y establece el valor del agua como el precio sombra del factor a partir de los coeficientes técnicos de producción. El costo total del agua, que es desde esta óptica el valor real del agua, estimado con la primera metodología fue de $1.03 m3. La programación matemática arrojó para el precio sombra del agua un valor de $0.95 m3.

La energía del gradiente salino (EGS) es una fuente renovable abundante ampliamente desaprovechada para complementar y diversificar el mix energético actual, intensivo en emisiones y uso de agua, y apoyar la sostenibilidad y circularidad del, intensivo en energía, sector del agua. Esta tesis doctoral propone un marco metodológico para avanzar en el diseño óptimo en costes y medioambientalmente sostenible del proceso electrodiálisis reversa (EDR) en la recuperación de EGS de corrientes residuales del sector del agua. Este marco integra un modelo matemático del dispositivo EDR validado experimentalmente, una caracterización medioambiental mediante análisis de ciclo de vida, y un modelo de programación disyuntivo generalizado para la optimización de sistemas EDR a gran escala implementados en plantas desaladoras o estaciones depuradoras de aguas residuales. La herramienta de diseño propuesta puede ser de interés en del proceso de toma de decisiones que apoye la promoción y despliegue comercial de la EDR. | Salinity gradient energy (SGE) is a vast yet largely untapped renewable source for complementing and diversifying the current carbon- and water-intensive energy mix and supporting the sustainability and circularity of the energy-intensive water sector. This doctoral thesis proposes a methodological framework for advancing the cost-optimal and environmentally sustainable design of reverse electrodialysis (RED) process for SGE recovery from waste streams in the water sector. This framework combines an experimentally validated mathematical model of the RED device, an environmental characterization through life cycle assessment, and a generalized disjunctive programming model to optimize large-scale RED systems deployed in desalination plants or wastewater treatment plants. The proposed design tool may be of interest in the decision-making process that supports the promotion and commercial deployment of RED technology. | This research was financially supported through the R&D Projects CTM2017-87850-R and RTI2018-093310-B-I00 funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033) and by “ERDF A way of making Europe”, the R&D Project PDC2021-120786-I00 funded by the MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and “European Union NextGenerationEU/PRTR, the R&D Project RM16-XX-046- SODERCAN/FEDER funded by SODERCAN, and the R&D Project LIFE19 ENV/ES/000143 funded by the LIFE Programme of the European Union. Carolina Tristán acknowledges the financial support from the research fellowship PRE2018-086454 funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033) and “ESF Investing in your future”.

Tesis (Doctorado en Ciencias en Economía Agrícola) | "En México el precio pagado por el agua para riego agrícola es inferior a su valor real, más aún si se consideran el total de los costos tanto económicos como de impacto ambiental. Al pagarse por debajo de su precio real, el agua para riego no se está utilizando de manera óptima, por lo que su disponibilidad futura se torna limitada e incierta. El objetivo principal de esta investigación fue estimar el valor real económico del agua para riego en la presa Solís en Acámbaro, Guanajuato, también contrastar los resultados de las metodologías de valoración utilizadas. El valor del agua para riego en la zona de estudio se calculó utilizando tres metodologías: el método de valoración contingente, contabilidad y análisis de costos y la programación matemática. La valoración contingente arrojó una DAP de $1.00/m3, la programación matemática estimó un precio sombra equivalente a $0.80/m3 y el análisis de costos determinó un valor de $0.80/m3. Finalmente se realizó una comparación entre los resultados de las metodologías, donde la DAP que los usuarios tienen es mayor al precio real, la programación matemática arrojó un precio sombra superior al precio actual del agua y el análisis de costos muestra que el precio actual del agua no cubre los costos en los que se incurre para obtenerla." | Universidad Autónoma Chapingo, CONACyT

La sobreexplotación de acuíferos es uno de los principales problemas ambientales y de gestión del agua en el sureste de España. En algunas zonas, el reciente desarrollo de la desalinización supone una oportunidad para hacer frente a este problema a un menor coste social y económico. Este trabajo analiza el impacto económico de eliminar, mediante la adquisición pública de derechos de aguas subterráneas, la sobreexplotación en el acuífero Alto Guadalentín, uno de los casos más graves de degradación de recursos subterráneos de España. Dicho impacto se evalúa mediante un modelo de programación matemática que maximiza el margen neto derivado de utilizar las diferentes fuentes de suministro de agua disponibles en la zona para el regadío. Nuestros resultados muestran cómo la adquisición pública de derechos de aguas subterráneas tiene un impacto económico similar a la restricción de las extracciones del acuífero, si bien en el primer caso es la Administración la que soporta el coste de recuperación del acuífero, mientras que en el segundo éste coste recae sobre los agricultores, lo que convierte a esta última en una medida más impopular y con un mayor coste político. En ambos casos, la disponibilidad de recursos desalinizados reduce significativamente este impacto, ya que los agricultores pueden sustituir recursos subterráneos por desalinizados. | Ministerio de Economía y Competitividad | Fondo Europeo de Desarrollo Regional

Tesis (Maestría de Ciencias en Economía Agrícola y de los Recursos Naturales) | En esta investigación se abordan dos eventos. El primero es el caso del aporte de la investigación agrícola de origen público, como elemento atenuante del cambio climático, en un distrito de riego. Básicamente se considera el desarrollo de una variedad de trigo y cebada que usan menos agua para su desarrollo, para competir con otros cultivos que en algunos casos usan menos agua y en otros registran una mayor utilidad, como las hortalizas. El otro evento que se analiza es la eliminación del apoyo a la comercialización que el gobierno otorgaba a los granos básicos y lo que acontece con el uso de insumos como agua, mano de obra y tierra en esas condiciones. Se usa la programación matemática para conocer los probables efectos de esos eventos; en ambos casos se construyen varios escenarios con supuestos de reducción del recurso agua para conocer su productividad. En el primer caso, aunque se registra una reducción de trigo, la semilla mejorada reduce el efecto que tendría la superficie sembrada de este cultivo. En el segundo, la eliminación del apoyo a la comercialización reduce la competitividad por el uso de los recursos hídricos de los cultivos básicos. | Universidad Autónoma Chapingo, CONACyT