Las aguas residuales, una fuente de valor

Según un nuevo estudio del Instituto de Agua, Medio Ambiente y Salud con sede en Canadá (UNU-INWEH) de la Universidad de las Naciones Unidas (UNU-INWEH), podría recuperarse una gran cantidad de energía valiosa, nutrientes agrícolas y agua de las aguas residuales.

Hoy en día, se producen anualmente unos 380 mil millones de metros cúbicos de aguas residuales en todo el mundo, 5 veces la cantidad de agua que pasa por las Cataratas del Niágara anualmente, suficiente para llenar el Lago Victoria de África en aproximadamente siete años, el Lago Ontario en cuatro y el Lago Ginebra en menos de tres meses.

Además, según el documento, los volúmenes de aguas residuales están aumentando rápidamente, con un aumento proyectado de aproximadamente 24% para 2030, 51% para 2050.

Hoy, el volumen de aguas residuales equivale aproximadamente a la descarga anual del río Ganges en la India. A mediados de la década de 2030, será aproximadamente igual al volumen anual que fluye a través del río San Lorenzo, que drena los cinco Grandes Lagos de América del Norte.

Entre los nutrientes principales, se incorporan 16,6 millones de toneladas métricas de nitrógeno en las aguas residuales producidas en todo el mundo anualmente, junto con 3 millones de toneladas métricas de fósforo y 6,3 millones de toneladas métricas de potasio. Teóricamente, la recuperación total de estos nutrientes de las aguas residuales podría compensar el 13.4% de la demanda agrícola mundial.

Más allá de las ganancias económicas de la recuperación de estos nutrientes, se encuentran beneficios ambientales críticos, como minimizar la eutrofización, el fenómeno del exceso de nutrientes en un cuerpo de agua que causa un crecimiento denso de las plantas y la muerte de animales acuáticos debido a la falta de oxígeno.

Mientras tanto, la energía incrustada en las aguas residuales podría proporcionar electricidad a 158 millones de hogares, aproximadamente el número de hogares en los Estados Unidos y México combinados.

Las estimaciones y proyecciones del estudio se basan en cantidades teóricas de agua, nutrientes y energía que existen en las aguas residuales municipales reportadas producidas anualmente en todo el mundo.

Los autores subrayan que la información sobre los volúmenes de aguas residuales, generada, disponible y reutilizada, está dispersa, monitoreada e informada con poca frecuencia, o no está disponible en muchos países. También reconocen las limitaciones de las oportunidades actuales de recuperación de recursos.

No obstante, dice el autor principal, Manzoor Qadir, Subdirector de UNU-INWEH, en Hamilton, Canadá: “Este estudio ofrece información importante sobre el potencial global y regional de las aguas residuales como fuente de agua, nutrientes y energía. La recuperación de los recursos de aguas residuales necesitará superar una serie de limitaciones para lograr una alta tasa de retorno, pero el éxito avanzaría significativamente en el progreso contra los Objetivos de Desarrollo Sostenible y otros, incluida la adaptación al cambio climático, los procesos de energía 'cero cero' y un entorno verde, economía circular ".

• Se estima que el valor energético en 380 mil millones de m³ de aguas residuales es de 53,2 mil millones de m³ de metano, suficiente para proporcionar electricidad a hasta 158 millones de hogares, o de 474 a 632 millones de personas, suponiendo un promedio de tres a cuatro personas por hogar. Dado el aumento previsto de las aguas residuales, ese número aumenta a 196 millones de hogares en 2030, y a 239 millones de hogares en 2050.

• En la agricultura, el volumen de agua potencialmente recuperable de las aguas residuales podría irrigar hasta 31 millones de hectáreas, lo que equivale a casi el 20% de las tierras agrícolas en la Unión Europea (suponiendo dos cultivos y un máximo de 12,000 m³ de agua por hectárea por año). "El agua recuperada se puede usar para irrigar nuevas áreas o reemplazar agua dulce valiosa donde los cultivos ya se riegan".

• Se espera que la producción mundial de aguas residuales alcance los 470 mil millones de m³ para 2030, el año en el que se supone que deben cumplirse los ODS, un aumento del 24% desde hoy. Y para 2050, alcanzará los 574 mil millones de m³, un aumento del 51%.

• Asia es el mayor productor de aguas residuales con aproximadamente 159 mil millones de metros cúbicos, lo que representa el 42% de las aguas residuales urbanas generadas a nivel mundial, con expectativas de que esa proporción aumente al 44% para 2030

• Otras regiones que producen grandes volúmenes de aguas residuales: América del Norte (67 mil millones de m³) y Europa (68 mil millones de metros cúbicos), volúmenes prácticamente iguales a pesar de la mayor población urbana de Europa (547 millones frente a los 295 millones de Norteamérica. La diferencia se explica por la generación per cápita de aguas residuales: Europa 124 metros cúbicos; América del Norte 231 metros cúbicos). Por el contrario, África Subsahariana produce 46 metros cúbicos de aguas residuales per cápita, aproximadamente la mitad del promedio mundial (95 metros cúbicos), lo que refleja un suministro limitado de agua y sistemas de recolección de aguas residuales mal administrados en la mayoría de los entornos urbanos.

• La recuperación total de las aguas residuales podría, en teoría, compensar el 14,4% de la demanda mundial de nitrógeno como nutriente fertilizante; fósforo 6.8% y potasio 18.6%. Basado en los niveles actuales de uso de nitrógeno, fósforo y potasa en la agricultura en todo el mundo (estimado en 193 millones de toneladas métricas en 2017), el estudio dice que aproximadamente el 13.4% de la demanda mundial de nutrientes fertilizantes podría complementarse con la recuperación total de nutrientes de las aguas residuales.

• Los nutrientes en las aguas residuales podrían generar teóricamente ingresos de $ 13.6 mil millones a nivel mundial: $ 9.0 mil millones de la recuperación de nitrógeno, $ 2.3 mil millones del fósforo y $ 2.3 mil millones del potasio.

• El documento cita investigaciones anteriores que muestran que la orina humana es responsable del 80% del nitrógeno y del 50% del fósforo que ingresa a las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales. "Eliminar estos nutrientes a tiempo no solo sería beneficioso para el medio ambiente", dice el documento, "resultando en una menor eutrofización, sino que reduciría el costo del tratamiento de aguas residuales al tiempo que respalda los procesos de ciclo cerrado".

• Las tecnologías actuales de recuperación de nutrientes de aguas residuales han hecho un progreso significativo. En el caso del fósforo, las tasas de recuperación varían del 25% al ??90%.

• El documento señala que maximizar económicamente el uso potencial de la energía térmica en las aguas residuales oscila en varios requisitos básicos, incluido un caudal mínimo de 15 litros por segundo, distancias cortas entre la fuente de calor y el sumidero, y bombas de calor de alto rendimiento.

Entre otros hallazgos:

Dice Vladimir Smakhtin, Director de UNU-INWEH, un líder mundial en investigación relacionada con fuentes de agua no convencionales: “Las aguas residuales municipales eran y a menudo todavía se consideran residuos. Sin embargo, la actitud está cambiando con el reconocimiento cada vez mayor de que están disponibles enormes retornos económicos potenciales y otros beneficios ambientales a medida que mejoramos la recuperación del agua, los nutrientes y la energía de las corrientes de aguas residuales”.