El Ciclo del Agua,

Gabriela Eleonora Moeller Chávez Hilda Guerrero García Rojas

“Una de las principales ventajas de adoptar los principios de la economía circular en el tratamiento de las aguas residuales es que la recuperación de recursos, el reúso del agua y el uso eficiente de la energía pueden ser factores claves para transformar las actividades de saneamiento partiendo de servicios onerosos a servicios auto-sustentables y con un valor agregado”.

Introducción a) El ciclo del agua

Elagua es esencial para la vida en el planeta. En sus tres formas (sólido, líquido y gas), el agua se vincula a la mayor parte de los sistemas climáticos en la tierra: aire, nubes, océanos, lagos, vegetación, nieve y glaciares. El ciclo del agua muestra el movimiento continuo de esta vital molécula en la tierra y la atmósfera; es un sistema complejo que incluye muy diferentes procesos: el agua en su forma líquida se evapora a su estado gaseoso (vapor), se condensa para formar las nubes y precipita para regresar nuevamente a la tierra en la forma de lluvia y nieve. El agua en sus diferentes fases se mueve a través de la atmósfera (transporte); el agua en forma líquida fluye por la tierra (escorrentía), penetra a la tierra (infiltración y percolación) y a través del ambiente (agua subterránea). El agua subterránea penetra a las plantas (asimilación) y se evapora de las plantas hacia la atmósfera (transpiración). El agua en su forma sólida (hielo y nieve) se puede transformar directamente al estado gaseoso (sublimación); lo opuesto ocurre cuando el vapor de agua se transforma a sólido (deposición). https://www.noaa.gov/ducation/ resource-collections/freshwater/water-cycle.

Los seres humanos somos cien por ciento dependientes del agua para todo. La tomamos de la naturaleza, la usamos, pero también la contaminamos. Estamos obligados a tratarla para descontaminar y regresar a la naturaleza por lo menos con la misma calidad que tenía cuando la tomamos antes de su uso. Desafortunadamente en muchos casos, esto no es así. b) Actividades antropogénicas que afectan la calidad del agua.

Las actividades humanas afectan el ciclo natural del agua. La contaminación del agua en el ambiente es la principal causa en todo el planeta de transmisión de enfermedades y muerte. A pesar de la preocupación generalizada de muchas personas e instituciones como la Organización Mundial de la Salud (OMS), gobiernos y muchas instituciones. Se estima que aproximadamente 829,000 personas mueren cada año por enfermedades diarreicas como resultado de una carencia de agua segura para su consumo, falta de saneamiento y falta de higiene de manos. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ drinking-water.

En muchos países, a menudo nos preocupa la contaminación del agua causada por desastres naturales y actividades humanas, así que, es fácil de comprender por qué la contaminación del agua es un grave problema para toda la cadena biológica (organismos) que cohabitan en el ecosistema. Lo cierto es que, el ser humano es también afectado en forma negativa por esta contaminación que en muchos casos es causada por él mismo. Lamentablemente, estas aguas contaminadas son la fuente de donde tomamos nuestros alimentos del mar, aguas de ríos y en donde nadamos, nos bañamos y jugamos e inclusive de donde tomamos el recurso para la provisión del agua para uso y consumo.

Generalmente el agua de la llave que usamos en nuestros hogares es sometida a varios procesos de tratamiento (potabilización) para eliminar algunos de los contaminantes que pueden ser nocivos para nuestra salud; pero algunos de ellos aún pueden permanecer, cómo metales pesados, compuestos químicos de naturaleza orgánica, microorganismos y compuestos farmacéuticos por mencionar sólo algunos. Algunas personas, dependiendo de la fuente de agua pueden estar expuestas a ciertos niveles de estos contaminantes en forma cotidiana. (https://www.freedrinkingwater.com/water-contamination/ water-contaminants-pollutants-list.htm).

La economía circular

El ciclo del agua en la naturaleza es el mejor ejemplo que se utiliza y adopta como un modelo y base para el concepto de economía circular.

La economía circular (EC) es el concepto en el cual los productos, y materias primas deben permanecer en la economía el mayor tiempo posible, y los desechos no existen, sino que son considerados, no de esa manera, y en su lugar como materias primas secundarias que pueden ser recicladas en otros procesos y reutilizadas (Ghisellini, P., 2016); a diferencia de la economía lineal que se fundamenta en el sistema “tomar-hacerusar–desechar”, en donde el desecho es usualmente la última etapa del ciclo de vida del producto. La economía circular promueve la gestión sustentable de los materiales y la energía, al minimizar la cantidad de desecho generado y su reúso como un material secundario.

Las características de la economía circular se presentan en la tabla 1.

La principal razón para implementar la economía circular en el mundo incluye la disponibilidad limitada de las materias primas y la dependencia de las economías de varios países para la importación de estas materias primas (precios elevados, volatilidad del mercado, conflictos de tipo político, etc.). El enfoque de economía circular se presenta en la figura 1. Ellen Mac Arthur Foundation (2013).

Las aguas residuales y su tratamiento

Mucha del agua que usamos en nuestros hogares, en la industria y en los servicios debe de ser tratada antes de regresar al medio ambiente una vez que ha sido utilizada. La naturaleza tiene una increíble habilidad para amortiguar y tratar pequeños volúmenes de estas aguas residuales que contienen diversos elementos que generan la contaminación, pero cuando esa capacidad de autodepuración es rebasada, generamos un problema grave de contaminación que mantiene hoy en día a muchos de nuestros cuerpos de agua nacionales muy contaminados.

Las instalaciones para tratar las aguas residuales, denominadas plantas de tratamiento (PTAR), reducen los contaminantes físicos, químicos y biológicos que contienen a niveles aceptables para que puedan regresar a la naturaleza sin causar daño o puedan ser reutilizados para diversos fines.

El principal objetivo del tratamiento de las aguas residuales es el de remover tanto como sea posible los sólidos suspendidos, la materia orgánica, los nutrientes y otros contaminantes específicos antes de que el agua producto de este tratamiento, denominada efluente, sea descargada de regreso al ambiente.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) son clave y una parte importante para recuperar la calidad del agua que originalmente fue usada con diferentes objetivos y son una parte importante para lograr una sustentabilidad circular al integrar: la producción sustentable de energía y la recuperación de recursos y el reúso mediante los procesos unitarios utilizados en la PTAR para la eliminación de los contaminantes específicos y generar un efluente inocuo.

Una de las ventajas clave de adoptar los principios de la economía circular en el procesamiento de las aguas residuales (tratamiento) es la recuperación de los recursos y el reúso pueden transformar el saneamiento de un servicio costoso a un sistema auto-sostenible y como un sistema con un valor agregado (Rodríguez, et. al 2020).

Las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) en el presente y en el futuro cercano deberán transformarse a sistemas tecnológicos “ecológicamente sustentables”. Aunque durante los últimos 25 años, ha habido varios intentos en manifestar la necesidad de la recuperación de recursos que contienen las aguas residuales. Ahora la necesidad nos aboca a efectuarlo por la limitación de algunos elementos como el fósforo, que tiene una alta demanda de consumo y la escasez de agua, cada vez mayor; así como la recuperación de energía por mencionar sólo algunos. (https://www.usgs.gov/special-topics/water-science).

La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales se han diseñado y construido para satisfacer los requerimientos para cumplir con la calidad del efluente (agua residual tratada). Los requerimientos energéticos no son considerados como un factor principal, aun cuando este es de altísima importancia; ni tampoco se considera el reúso del agua residual tratada para recuperar y optimizar el recurso original; la recuperación de recursos, como el fósforo y la recuperación de energía a partir de la digestión anaerobia de los lodos, así como el uso de tecnologías sostenibles que permitan un ahorro de energía.

Estos conceptos son medulares y ayudan a cambiar el paradigma y adoptar el enfoque de economía circular. La figura 2 presenta el esquema de recuperación de recursos en una planta de tratamiento de aguas residuales.

(aguas superficiales, subterráneas y mares) y el equilibrio en la naturaleza. También es necesario que el ser humano cambie el paradigma del tratamiento de aguas residuales del enfoque de economía lineal a aquel de economía circular y actúe y trabaje en esa dirección. Con este enfoque y éstas actividades no hay

Referencias

-Ellen MacArthur Foundation (2013), “Towards the Circular Economy, vol 2”.

-Ewa Neczaj * and Anna Grosser (2018). Circular Economy in Wastewater Treatment Plant–Challenges and Barriers. MDPI Journal. Proceedings, 2, 614;

-Ghisellini, P.; Cialani, C.; Ulgiati, S. A review on circular economy: The expected transition to a balanced interplay of environmental and economic systems. J. Clean. Prod. 2016, 114, 11–32, doi:10.1016/j jclepro.2015.09.007.

-Rashidi, H.; GhaffarianHoseini, A.; GhaffarianHoseini, A.; Sulaiman, N.M.N.; Tookey, J.; Hashim, N.A.(2015). Application of wastewater treatment in sustainable design of green built environments: A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2015, 49, 845–856, deben de ser recuperados, la energía debe ser inteligentemente usada y recuperada a partir de la biomasa y el agua residual tratada, 100% reutilizada para ayudar a preservar el recurso. Cada producto generado y recuperado tiene su valor y no se generan desechos. doi:10.1016/j.rser.2015.04.104.

-Rodriguez, Diego J.; Serrano, Héctor A.; Delgado, Anna; Nolasco, Daniel; Saltiel, Gustavo (2020). From Waste to Resource: Shifting paradigms for smarter wastewater interventions in Latin America and the Caribbean.” World Bank, Washington, DC.

-https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water

-https://www.noaa.gov/ducation/resource-collections/freshwater/water-cycle.