CIENCIA

ECONOMÍA CIRCULAR Y LA GESTIÓN DEL AGUA: DE RESIDUO A RECURSO

POR CARLOS JAVIER ESCUDERO SANTIAGO

Profesor investigador del Departamento de Diseño, Ciencia y Tecnología

Se sabe que existen grandes áreas de oportunidad en materia de tratamiento de agua residual en México y, por supuesto, en Jalisco. Al año se tratan cerca de 390 millones de metros cúbicos de agua residual municipal. Por mucho tiempo se ha visto a las plantas de tratamiento de agua residual (PTAR) como el fin último del residuo líquido que mandamos desde nuestros hogares a través del sistema de alcantarillado sanitario. Sin embargo, el panorama está cambiando para bien.

A partir de 2015, con el establecimiento de los 17 Objetivos del Desarrollo Sostenible (ODS) de la Organización de las Naciones Unidas y de la Agenda 2030, con sus 169 metas, las organizaciones tratan de superar las diferencias de integración entre políticas, estrategias y formas de aplicación que previamente se observaron con los Objetivos del Desarrollo del Milenio. Cualesquiera que sean los modelos propuestos para interpretar la conectividad de los 17 ODS, se requieren estrategias de acción para cubrirlos.

Una herramienta cada vez más presente en el mundo para lograr el cumplimiento de los ODS es la Economía Circular, un modelo clave para armonizar la economía industrial con el desarrollo sostenible. En paradigma actual, que es lineal, aproximadamente 80% de lo que compramos se desecha tras un solo uso. Otras investigaciones, incluso, concluyen que más de 99% del flujo total de material generado para producir bienes de consumo termina eliminándose como residuo en los seis meses después de su uso.

Con la Economía Circular se busca mante-

ner los recursos, materiales y productos el mayor tiempo posible en la economía, con el objeto de minimizar la generación de residuos y mejorar la eficiencia del consumo energético e hídrico, minimizando el impacto ambiental.

En lo que respecta al vital líquido, es importante reconocer que el agua es un recurso natural finito, indispensable para la vida en el planeta, y el ODS número 6 se enfoca a garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos. Para ello, deben plantearse estrategias eficientes y sostenibles.

Alrededor de 36% de la población mundial vive en regiones con escasez de agua. En Latinoamérica, 40% de la población carece de conexión a un sistema de alcantarillado, y apenas se da tratamiento a cerca de 35% del agua residual colectada. Por lo anterior, el desarrollo urbano futuro necesita enfoques que minimicen el consumo de recursos y se centren en la recuperación del recurso, siguiendo los principios de la Economía Circular. Las corrientes de agua residual deben considerarse un recurso valioso, del cual pueden extraerse materiales con valor agregado.

Diversos estudios han confirmado que el agua residual es una mina de oro, dado que de ella pueden obtenerse energía, nutrientes, pigmentos, biosólidos, etc. Por tanto, en lugar de considerar las PTAR como sitios pasivos donde se depura el agua residual, deben concebirse como instalaciones de recuperación de recursos valiosos. Las organizaciones vinculadas con temas de saneamiento y aprovechamiento integral de los recursos del agua residual establecen que “las disputas por el agua residual crecerán con el tiempo”. Mientras tanto, se buscan acciones que abonen a la circularidad en la gestión sostenible del recurso hídrico.

Investigaciones como las llevadas a cabo por grupos de la Universidad Politécnica de Catalunya han obtenido pigmentos naturales a partir de microalgas en sistemas de tratamiento de agua residual tipo industrial, con posibilidad de aplicación en el ramo textil. Además, este mismo grupo ha podido recuperar biogás como fuente energética a partir de estas microalgas.

El Dr. Rubén Díez, quien ha participado en el grupo de investigación catalán, ha realizado estudios para la producción de biomasa de microalgas utilizadas en el tratamiento de agua residual doméstica, para usarse en la producción de biofertilizante de gran valor nutrimental para las plantas.

Por otro lado, una empresa holandesa ha hecho estudios de tratamiento de agua residual doméstica usando lodos aerobios granulares, a partir del cual puede extraerse un biopolímero que llamaron Kaumera Nereda Gum. Este material, del que en 2020 se colectaron 20 metros cúbicos en la estación depuradora de estudio, sirve como bioestimulante en la agricultura, pues protege a las semillas en la germinación, lo que lo hace un recurso sumamente atractivo.

Existen otras líneas de investigación, como las del consorcio francés Ennesys, que se centran desde hace varios años en la producción de electricidad a partir de algas que tratan agua residual doméstica. En estos proyectos se han obtenido dos recursos valiosos: biomasa vegetal para la producción de calor y electricidad, además de un material aceitoso que funciona como carburante para encender bombillas.

En la Universidad de Cantabria, en España, también se han hecho estudios de la depuración de agua marina usando sistemas de membranas, para obtener como recursos valiosos la misma agua dulce, además de clo-

PLANTA EN TLAJOMULCO El año pasado se inauguró una planta de tratamiento de aguas residuales en Tlajomulco, con la finalidad de regar áreas verdes. Tiene capacidad para tratar 10 litros por segundo y cumple con la normatividad de la Semarnat. El proceso de tratamiento de las aguas residuales consiste en la captación del agua que se tratará a través del cárcamo de bombeo y la remoción de materia orgánica en el reactor biológico, para después pasar a la zona del clarificadorsedimentador. Posteriormente, se procede a la eliminación de patógenos en el sistema de desinfección, el almacenamiento del agua tratada, la remoción de los lodos estabilizados y su posterior secado.

ruro de sodio y ácido clorhídrico, dos reactivos usados en la industria química. Estos sistemas se han refinado al punto de funcionar con el uso de luz solar.

Además, investigaciones de la Universidad Adam Mickiewicz, en Polonia, han demostrado la generación de hidrógeno en procesos fotobiológicos a partir de agua residual, logrando la depuración de efluentes residuales y la producción de un recurso de alto valor energético.

En un grupo de investigación de Procesos Químicos Sostenibles, en la Universidad Autónoma de Guadalajara, trabajamos en colaboración con el Dr. Germán Cuervas Rodríguez, de la Universidad de Guanajuato, buscando hacer sinergia entre tecnologías biológicas y de oxidación avanzada para la depuración del agua residual.

Recientemente, el Dr. Cuevas puso a prueba el uso de bacterias fototróficas púrpura para el tratamiento de aguas de rastros municipales para lograr la producción de proteínas, con gran valor en el mercado como recurso para la fabricación de alimento de piscifactorías. El agua residual concentrada con materia orgánica no utilizada se ha canalizado a nuestro laboratorio de investigación para darle tratamiento mediante separaciones mecánicas y procesos fisicoquímicos y fotoquímicos con el uso de fuentes renovables como la luz solar, consiguiendo hasta 90% de mineralización y a niveles muy cercanos a las necesidades normativas.

Actualmente, nuestro grupo de trabajo se ha centrado en la aplicación de tecnologías avanzadas de depuración biológica del agua residual doméstica a través de la puesta en marcha de reactores de biopelícula de lecho móvil (MBBR), mediante el empleo de membranas con surcos para incrementar el área superficial para el crecimiento de la biopelícula que contiene los microorganismos degradadores de la materia orgánica. El objetivo de este trabajo es obtener niveles apropiados de calidad del agua para potenciar su aprovechamiento en el riego agrícola y devolver al entorno natural agua libre de contaminantes.

ALMA MATER 23

Por Alfredo Arnold Morales

LAE, diplomado en Filosofía y periodista

INTELIGENCIA ARTIFICIAL VS. INTELIGENCIA NATURAL

En 1956 se acuñó el concepto de inteligencia artificial, aunque originalmente su uso se limitaba a círculos científicos. Apenas ahora se hizo realmente visible para todas las personas y ofrece posibilidades inimaginables para el futuro.

Hoy vemos la inteligencia artificial (IA) en todas las actividades de la vida diaria: autos que se manejan solos; teléfonos que realizan múltiples funciones; computadoras capaces de ejecutar miles de millones de cálculos en cuestión de segundos; aplicaciones en medicina y un largo etcétera. Una computadora ganó fácilmente una partida de ajedrez al excampeón mundial Garri Kasparov, y a un programa llamado Libratus solamente le dieron las reglas de póker y arrasó con los demás jugadores. En Japón, una agencia de publicidad creó un programa que diseña anuncios y campañas para sus clientes.

Un dato que pone en perspectiva la potencia de la IA es la existencia de un dispositivo que en solo dos segundos es capaz de analizar millones de fotos de Facebook. Apple, Amazon, Google, IBM y otras compañías tecnológicas líderes utilizan la IA y continúan investigando hoy sobre la enorme variedad de aplicaciones de esta tecnología.

La IA puede aplicarse en asuntos lúdicos, como los videojuegos, pero también en cuestiones de mayor trascendencia, como la medicina. El sistema Watson de IBM se diseñó para tratar de manera personalizada problemas del cáncer y otras enfermedades.

Íntimamente asociada con la robótica, la IA tiene la cualidad extraordinaria de aprender mientras trabaja. Un ejemplo de esto se da en los teléfonos celulares, pues vemos cómo el dispositivo se adelanta a nuestras intenciones cuando escribimos palabras para un mensaje.

Está en desarrollo el Metaverso, que ofrece un futuro casi sin límites. La pregunta es si no llegará el momento en que las aplicaciones salgan de control y sean capaces de controlarnos, ya que aprenden por sí mismas. Parece ciencia ficción, pero no lo es.

Frente al desarrollo de la inteligencia artificial, también hay que considerar que el cerebro humano tiene un potencial inexplotado. Robynne Boyd, especialista en neurociencia de Scientific American, afirma que “el cerebro humano es complejo. Junto con la realización de millones de actos mundanos, compone conciertos, emite manifiestos y elabora soluciones elegantes para las ecuaciones. Es la fuente de todos los sentimientos humanos, comportamientos, experiencias, así como el depósito de la memoria y la autoconciencia. Así que no es ninguna sorpresa que el cerebro siga siendo un misterio en sí mismo”.

Algunos expertos en la materia afirman que la mayoría de los seres humanos utilizamos solo 10 por ciento de nuestra capacidad intelectual, de manera que las oportunidades de expansión son insospechadas. Lo malo es que, al parecer, no estamos interesados en desarrollar el intelecto. Las nuevas generaciones se muestran poco dispuestas a leer, reflexionar, debatir, innovar, inventar… en suma, a realizar todo aquello que implica pensar.

La IA avanza a grandes pasos, pero solo un reducido de personas participan directamente en su desarrollo; la mayoría dependemos de lo que estas investigan y producen. Es vital para el género humano emprender nuevamente la carrera intelectual, como ocurrió en el pasado, para mantenernos competitivos frente al avance de las máquinas.