Dr. Francis de los Reyes: Gestión de aguas residuales
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La infraestructura de saneamiento del agua en los EE. UU. está envejeciendo y deteriorándose, lo que deja a muchos estadounidenses, especialmente a los que viven en comunidades de bajos ingresos, vulnerables a la exposición a los contaminantes de las aguas residuales domésticas y los subproductos industriales y agrícolas. En todo el mundo, hay miles de millones de personas que no tienen acceso a servicios de saneamiento gestionados de forma segura.
El jueves, 7 de diciembre de 2023, SciLine entrevistó al Dr. Francis de los Reyes, profesor de Ingeniería Civil, de Construcción y Ambiental en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Habló sobre temas como el estado de la infraestructura de tratamiento y saneamiento del agua en los Estados Unidos; el desafío mundial de brindar acceso a servicios de saneamiento gestionados de manera segura; cómo se tratan las aguas residuales y la investigación sobre nuevas formas de mejorar el proceso; nuevos enfoques para abordar la sostenibilidad, la resiliencia ante un clima cambiante y la equidad en la prestación de servicios de saneamiento; y los enfoques centrados en la comunidad para invertir en infraestructura de saneamiento.
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Introducción
Lo siguiente fue traducido de la entrevista original realizada en inglés.
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FRANCIS DE LOS REYES: Mi nombre es Francis de los Reyes y obtuve la distinción de Profesor Distinguido de Ingeniería Ambiental de Glenn E. y Phyllis J. Futrell en el Departamento de Ingeniería Civil, de Construcción y Ambiental de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Lo que estudio es el tratamiento de aguas residuales y el saneamiento global. Y, dentro del tratamiento de aguas residuales, analizo los procesos biológicos (microorganismos para tratar y convertir nuestros residuos en recursos y energía) y también analizo la infraestructura de aguas residuales a nivel mundial, es decir, las condiciones y tecnologías de saneamiento que pueden proporcionar acceso a un saneamiento sostenible en todo el mundo.
Entrevista con SciLine
¿Qué nos puede decir sobre el acceso al agua y al saneamiento en los Estados Unidos?
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FRANCIS DE LOS REYES: Estados Unidos tiene una de las infraestructuras de agua, aguas residuales y saneamiento más avanzadas del mundo. Si piensa, por ejemplo, en cuantificarlo en términos de los objetivos de desarrollo sostenible, verá que las cifras de EE. UU. son favorables (tenemos una cobertura del 99 %), por lo que estamos muy por encima de la meta. Pero la realidad es que, si se piensa en las cifras, todavía tenemos problemas. Hay alrededor de 2.2 millones de estadounidenses que no tienen acceso a agua potable limpia en sus hogares ni acceso a servicios de saneamiento que realmente traten sus aguas residuales.
¿Cuáles son los costos asociados con el acceso desigual a los servicios de saneamiento?
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FRANCIS DE LOS REYES: La organización DigDeep hizo un estudio y estimó que el costo para la economía estadounidense de esos 2.2 millones de estadounidenses que no están conectados o no tienen servicios es de unos $8,600 millones.
¿Puede ofrecer una breve descripción de la infraestructura hidráulica en los Estados Unidos?
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FRANCIS DE LOS REYES: Alrededor del 75 % de la población estadounidense está conectada a sistemas de tratamiento centralizados. Lo que esto significa es que, cuando abre el grifo, obtiene agua potable limpia y esa agua potable limpia proviene de un gran embalse. Esta agua recibe tratamiento en la planta de tratamiento de agua y luego se transporta a su casa. Y, luego, las aguas residuales que genera en su casa se recolectan nuevamente a través de grandes tuberías de alcantarillado. Y, luego, todo eso va a una planta de tratamiento de aguas residuales centralizada. Esa planta de tratamiento de aguas residuales procesa el agua a un nivel en el que puede verterse en un cuerpo de agua de recepción. Así que, para el 75 % de la población, eso es lo que sucede. Pero luego está el 25 %, es decir, estamos hablando de decenas de millones de personas que dependen de sistemas pequeños (pozos privados, por ejemplo) o sistemas in situ, como tanques sépticos, para el tratamiento de sus aguas residuales. Y ahí se ve una pequeña disparidad en términos de preocupaciones y problemas porque, para estos propietarios de pozos privados, sabemos que, una vez más, alrededor del 25 % de los pozos privados están contaminados. Y se trata de contaminantes que afectan a la salud pública. Además, alrededor de 80 millones de estadounidenses usan tanques sépticos y pozos negros. Y, una vez más, para ellos, en gran medida se los deja a su suerte en términos de operación, mantenimiento y actualización.
¿Qué nos puede decir sobre el mantenimiento y las mejoras de la infraestructura de agua centralizada que se necesitan en los Estados Unidos?
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FRANCIS DE LOS REYES: Hay un enorme atraso en términos de necesidades de mantenimiento y necesidades de mejora. La EPA ha estimado que, durante las próximas dos décadas, necesitaremos alrededor de $625,000 millones en inversiones solo para mantener lo que tenemos actualmente, es decir, las tuberías, las bombas y las plantas de tratamiento que mencioné anteriormente.
¿Cuál es la diferencia entre el tratamiento de aguas residuales y la recuperación de aguas residuales?
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FRANCIS DE LOS REYES: Cada vez más, pensamos en ello no solo como tratamiento, sino también como recuperación y reutilización. Por lo tanto, en la medida en que podamos tratarlas al nivel en el que puedan usarse para riego, por ejemplo, se requerirá otro conjunto de tratamientos. Básicamente, es muy importante asegurarse de que el agua esté desinfectada y que el contenido de patógenos sea muy bajo. Se habla cada vez más sobre la reutilización real del agua, que se divide en uso potable y uso no potable. Con un uso potable, lo que eso significa es que, en la medida en que esté lo suficientemente limpia como para eso, puede volver a nuestro sistema de agua potable y usarse como agua potable. Y eso requiere mucha más tecnología para que funcione. Es necesario tener múltiples barreras contra los patógenos y los contaminantes. Así que realmente se alcanzan niveles más altos de calidad del agua. Y eso se ha hecho en lugares como Singapur. Cada vez más personas en Occidente dicen que San Diego y otras ciudades están haciendo pruebas y pensando, a futuro, en tener un sistema en el que una parte de las aguas residuales se trate para su reutilización potable. Desde el punto de vista no potable, tiene un nivel de calidad inferior porque solo se utilizará para el riego, por ejemplo, o para centrales eléctricas u otros usos que no sean para el consumo humano.
¿Cómo puede la separación de los flujos de aguas residuales mejorar los procesos de tratamiento?
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FRANCIS DE LOS REYES: Hay un movimiento en términos de tratamiento de aguas residuales para separar estos diferentes tipos de aguas residuales. Y una forma de pensar en esto es que se tiene agua amarilla, que es orina, se tiene agua gris, que es el agua de los fregaderos y no está tan contaminada como el agua negra, que es básicamente el agua de los inodoros. Por lo tanto, al separarlos, se puede pensar en cómo podemos tratarlos para poder recuperar los recursos de energía. En el caso del agua amarilla, la orina contiene el 80 % del nitrógeno y el 50 % del fósforo de las aguas residuales. Al separarlos, podemos pensar en formas de recuperar ese nitrógeno y fósforo y usarlos como fertilizante. Se están realizando investigaciones sobre esto. Por el lado de las aguas grises, dado que es el agua de los fregaderos, no están contaminadas con materia fecal, al menos no en concentraciones muy altas, sino que están más limpias. Entonces, tal vez necesiten menos tratamiento para reutilizarlas como agua de desagüe del inodoro, por ejemplo. Y, luego, por el lado del agua del inodoro, ahora que la hemos separado, está más concentrada. ¿Podemos pensar en formas de convertir esto en energía de manera más eficiente?
¿Qué es la infraestructura de agua distribuida y cómo podría reducir los costos de energía?
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FRANCIS DE LOS REYES: Existe la oportunidad de tener realmente lo que llamamos una infraestructura descentralizada o distribuida de agua y aguas residuales. Lo que esto significa es que, en lugar de bombear nuestras aguas residuales cientos de millas, millones de galones por día, a una instalación centralizada, tal vez mantengamos esa agua cerca de casa. Y, así, podemos tratar las aguas residuales de un grupo de casas en una urbanización o dos o tres urbanizaciones. O incluso al nivel de la casa, ¿no? Tal vez una casa del futuro del agua, donde, esencialmente, la tecnología para reciclar las aguas grises y la tecnología para tratar las aguas negras estén en la casa, tal vez en el sótano o en el garaje. De este modo, no se bombea el agua a largas distancias, no se bombean grandes volúmenes de agua y se puede ahorrar energía de inmediato.
¿Cómo podemos aumentar la equidad en el acceso a la infraestructura de agua y aguas residuales?
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FRANCIS DE LOS REYES: Pensemos realmente en la equidad: tenemos que asegurarnos de que estas comunidades desatendidas reciban apoyo. Y, cuando pensamos en diseñar soluciones, pensamos nuevamente en estas comunidades en términos de conectarlas a servicios centralizados o mejorar el estado de estos sistemas distribuidos o descentralizados. La razón principal por la que la mayoría no está conectada a servicios centralizados es porque pueden resultar costosos, como ya hemos dicho, millas y millas de tuberías de alcantarillado o tuberías de agua potable, y el costo de estas tuberías y de bombear grandes volúmenes de agua es en realidad bastante alto. Por eso, si pensamos en soluciones que sean más adaptables a la escala y más descentralizadas, podemos llegar a más de estas comunidades desatendidas. Así que esa es una forma, pero realmente tenemos que ser intencionales al respecto porque creo que nuestro enfoque en las soluciones centralizadas ha dejado atrás a estas comunidades. Entonces, cuando pensamos en equidad, tenemos que pensar para quién es este sistema, para quién lo diseñamos. E incluso preguntarnos cómo pensamos en la investigación. ¿Cómo pensamos en la formación de los ingenieros? Durante mucho tiempo, hemos estado capacitando a ingenieros ambientales para diseñar, operar y mantener estos grandes sistemas. Hoy en día, tenemos que pensar en capacitar a la próxima generación de ingenieros para que realmente piensen en estas soluciones adaptables a menor escala.