Tratamento descentralizado de água – a solução para água potável universal segura?

As Nações Unidas definem o acesso à água segura como "a necessidade humana mais básica para a saúde e o bem-estar". Enquanto isso, a demanda por água está aumentando rapidamente devido a uma combinação do crescimento da população, urbanização e as necessidades de setores como agricultura, indústria e energia (Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, 2015). Além disso, estima-se que mais da metade da população mundial viverá em áreas com alto estresse hídrico até 2030, devido à escassez de água e às mudanças climáticas (Década Internacional para a Ação 'Água para a Vida', 2005-2015). Ao mesmo tempo, as redes tradicionais centralizadas nas cidades estão enfrentando dificuldades, pois não foram projetadas para suportar as cargas crescentes causadas pela urbanização. Para nos aproximarmos do objetivo de acesso universal à água, é hora de responder a uma pergunta crucial: precisamos repensar a distribuição de água?

Mas primeiro, vale a pena fazer uma breve viagem pela história. A humanidade, desde o Homo Sapiens até o século XIX, sempre teve consciência de que beber água de qualidade era fundamental para sua sobrevivência. No entanto, havia uma grande falha: eles ignoravam a importância do saneamento adequado e, consequentemente, enfrentavam sérios impactos na saúde pública e no meio ambiente.

Isso nem sempre foi verdade. Existem evidências de sistemas de esgoto centralizados sendo usados já em 3500 a.C. no Império Mesopotâmico, por exemplo. Mas, apesar dessas conquistas tecnológicas, as pessoas em grandes centros urbanos aprenderam da maneira mais difícil. Mesmo durante epidemias devastadoras ao longo da Idade Média, o fator contribuinte do saneamento não foi considerado.

Foi somente no início do século XIX que os sistemas de esgoto centralizados ressurgiram e mudaram a vida das pessoas. Somente a coleta de efluentes foi responsável por um aumento na expectativa de vida de quatro anos.

 

A situação atual do setor hídrico global

Então, por que os sistemas de esgoto centralizados tiveram tanta dificuldade ao longo da história? A resposta é bastante simples: eles são caros. Mesmo hoje, estima-se que cerca de 70-75% dos custos totais dentro das redes de água são causados por tubulações e bombas, em vez do tratamento ou armazenamento propriamente dito. Se algo der errado, a substituição de um trecho de um quilômetro de tubulações existentes custa cerca de meio milhão de dólares americanos..

No entanto, progressos estão sendo feitos, como documentado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) no artigo "Progresso em água potável, saneamento e higiene doméstica 2000-2020: Cinco anos para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável" (2021). Entre 2000 e 2020, 2 bilhões de pessoas obtiveram acesso a serviços de água potável com gerenciamento seguro. Esse avanço significa que cerca de 74% da população mundial agora tem acesso a serviços de água seguros, enquanto 16% pelo menos têm acesso a serviços básicos. No entanto, no mesmo período de tempo, a população global também cresceu de 6,1 bilhões para 7,8 bilhões. Como resultado, os serviços de água podem ter melhorado para 2 bilhões de pessoas, mas ao mesmo tempo, ainda existem 2 bilhões de pessoas que sofrem com a falta de água com gerenciamento seguro.

Figura 1 abaixo: 2 bilhões de pessoas obtiveram acesso a água potável com gerenciamento seguro desde 2000. (Fonte: Nações Unidas)

 

 

Uma questão adicional pode ser observada ao comparar a cobertura de água em áreas rurais e urbanas. Em 2020, 60% das áreas rurais ao redor do mundo tinham acesso a água com gerenciamento seguro, enquanto nas cidades a cobertura era de 86%. Apesar das melhorias desde 2015 (a diferença agora é de 26%, reduzida de 32%), dois terços da água com gerenciamento seguro ainda são encontrados em áreas urbanas.

O que isso significa para o futuro? De acordo com o artigo de pesquisa da OMS, o objetivo de acesso universal à água potável com gerenciamento seguro até 2030 é irrealista. Para alcançá-lo, a taxa atual de progresso teria que quadruplicar. Isso é refletido pelo fato de que a cobertura global aumentou apenas 4% entre 2015 e 2020. As projeções da OMS para 2030 estimam uma cobertura global de apenas 81%, o que ainda deixa um grande número de pessoas para trás.

Figura 2 abaixo: Com a taxa atual de progresso, o mundo não está no caminho certo para alcançar o acesso universal à água potável com gerenciamento seguro. (Fonte: Nações Unidas)

 

Este não é um problema de terceiro mundo

É fácil subestimar a magnitude do desafio. A falta de acesso suficiente à água potável certamente não é apenas um problema em países em desenvolvimento, como mostram pesquisas da Agência de Proteção Ambiental (EPA) sobre infraestrutura nos Estados Unidos. Na verdade, grande parte da infraestrutura de água do país enfrenta um problema de idade. Em Filadélfia, por exemplo, a idade média da rede de tubulações é de 76 anos, com algumas tubulações ainda em uso instaladas antes de 1900 (CBS, 2021). Mas mesmo em todo o país, a qualidade das redes parece estar em declínio. Em 1980, 69% das tubulações de água potável eram classificadas como "excelentes" e apenas 2% como "muito ruins". 40 anos depois, em 2020, estima-se que o número de tubulações "excelentes" seja apenas de 33% e, ainda mais preocupante, as tubulações "muito ruins" tiveram um aumento significativo para 23%. Como consequência, são necessários 472,6 bilhões de dólares americanos para manter a infraestrutura de água da nação - uma meta que não será alcançada no futuro próximo (EPA, 2018). O investimento de 111 bilhões de dólares americanos em infraestrutura de água proposto pela administração Biden em 2021 cobre apenas 24% desse custo (US Water Alliance, 2021).

Figura 3 abaixo: O número de tubulações "muito ruins" na infraestrutura de água dos Estados Unidos está previsto para aumentar drasticamente. (Fonte: Agência de Proteção Ambiental)

Para a população americana, esses desenvolvimentos representam um sério risco. Em um estudo de 2018, estimou-se que até 45 milhões de americanos potencialmente foram expostos a água potável insegura (Allaire et al., 2018). Um ano depois, o Conselho de Defesa dos Recursos Naturais (NRDC) e a Aliança de Justiça Ambiental em Saúde (EJHA) descobriram que 44 milhões de pessoas recebem água de 5.634 sistemas de água responsáveis por um total de 23.040 violações de saúde em apenas três anos (Pullen Fedinick et al., 2019). Além disso, mais de dois milhões de americanos não têm acesso a serviços de água e esgoto em suas casas (US Water Alliance, 2019).

Figura 4 abaixo: Atualmente, os investimentos planejados cobrem apenas um quarto dos custos para a renovação da envelhecida infraestrutura de água nos Estados Unidos. (Fonte: EPA/US Water Alliance)

 

O futuro pertence à água descentralizada

Embora os números mostrem um quadro preocupante do estado atual do setor global de água, existem importantes desenvolvimentos que precisam ser considerados. Comparado ao início do século XX, as possibilidades técnicas mudaram completamente. Hoje, as empresas de água não precisam de 10 químicos em 10 estações de tratamento ou mesmo 10 operadores de bombas em 10 bombas. Em vez disso, uma ampla gama de sensores e fluxos de dados permite que a infraestrutura de água seja controlada, monitorada e analisada remotamente.

Isso muda completamente os custos operacionais de gerir uma rede de água e pode reduzir uma grande parte dos mencionados 75% associados ao bombeamento de água através de redes extensas. Claro, esse conceito não é novo e já obteve sucesso anteriormente no setor de energia. Mas, com a ajuda da tecnologia atual e da desregulamentação, é possível revolucionar o setor de água: passando de uma infraestrutura centralizada com dificuldades para micro-redes conectadas digitalmente mais próximas das residências das pessoas. O nome para esse conceito é água distribuída.

Soluções de tratamento de água distribuída e micro-utilidades podem fornecer a eficiência necessária e, o mais importante, a flexibilidade para enfrentar os desafios globais da água - agora e no futuro. Elas podem ser utilizadas pelas comunidades para modificar, substituir ou expandir infraestruturas existentes e são adequadas para cidades, indústria e locais remotos em todo o mundo. Para isso, utilizam tecnologias como a osmose reversa, que permite a produção de água potável a partir de uma ampla gama de níveis de qualidade da água bruta (incluindo água salobra e água do mar). A osmose reversa é um tipo de filtração que remove íons dissolvidos da água. Uma membrana semipermeável permite a passagem de água pura, mas rejeita contaminantes ou moléculas maiores e é capaz de remover 98% dos sólidos dissolvidos totais (Christina Tuser, 2021). Além disso, os sistemas também podem incluir filtros de sedimentos (contra partículas como sujeira ou ferrugem) ou filtros de carvão (contra compostos orgânicos voláteis, como o cloro).

De fato, os números já refletem que a água distribuída está ganhando gradualmente espaço. Olhando para o exemplo dos EUA, podemos ver que serão investidos 7,8 bilhões de dólares americanos em sistemas de água e esgoto distribuídos em 2023 (Owen, 2020). Embora esse número seja menor em comparação com os 22 bilhões de dólares americanos atualmente gastos em redes de água tradicionais nos EUA, como parte do programa de investimento de 111 bilhões de dólares americanos em cinco anos, o conceito de água distribuída permite uma agilidade muito maior. Esses projetos podem trazer resultados mais rápidos, enquanto grandes infraestruturas levam anos para serem implementadas.

O conceito de água descentralizada também pode ser levado ainda mais longe. As aplicações de ponto de uso referem-se aos muitos tipos de filtragem que podem ser realizados em cada residência. Em vez de depender de empresas de água, os proprietários podem assumir o controle e garantir que a mais alta qualidade de água potável saia de suas torneiras. O mercado de aplicações de ponto de uso, como a osmose reversa, deve triplicar até 2030, e muitos sistemas estão se tornando cada vez mais acessíveis e eficazes. Enquanto a filtração por osmose reversa costumava rejeitar dois terços da água de entrada como resíduo há alguns anos, hoje essa quantidade é inferior a 25%.

Para entender o impacto que a descentralização tem, vale a pena ampliar o escopo e também analisar a água industrial. Entre 1985 e 2015, o setor industrial dos EUA reduziu o uso de água própria em 43% (veja waterdata.usgs.gov). Apesar das mudanças no cenário industrial, uma parte significativa dessa redução pode ser atribuída a tecnologias modernas que permitem a reutilização e a reciclagem da água, bem como a rigorosas diretrizes de sustentabilidade. Na prática, isso significa que as empresas industriais não dependem de grandes empresas de água ou extraem água diretamente, mas terceirizam suas necessidades de água. Modelos como Water-as-a-Service permitem que essas empresas se tornem mais resilientes, cumpram as diretrizes ambientais e reduzam seu impacto na comunidade local. Por fim, a reutilização e reciclagem descentralizadas estão associadas a custos mais baixos. Especialmente no contexto das mudanças climáticas, essa tendência de descentralização só aumentará nas próximas décadas.

Conclusão

Ao longo da história, os seres humanos têm lutado para encontrar uma maneira eficaz de fornecer água potável segura e lidar adequadamente com as águas residuais. Por muito tempo, redes centralizadas eram consideradas a melhor solução, mas os altos custos e a complexidade da infraestrutura estão atualmente retardando os esforços mundiais para garantir acesso universal a água com gerenciamento seguro até 2030. Além disso, os números comprovam que a falta de acesso à água é um problema global e não pode ser resolvido a menos que algo mude. No entanto, abordagens de água e esgoto distribuídos já estão mostrando que a descentralização é o caminho mais eficaz para o futuro. Essas abordagens são mais flexíveis, econômicas e preparadas para o futuro, graças aos avanços tecnológicos.

 

Panorama

Tornou-se claro que há uma mudança crescente em direção à água descentralizada. Mas o que realmente significa água descentralizada? Na próxima parte desta série de artigos, o termo será o foco central. O objetivo é responder a três perguntas:

- O que é considerado água descentralizada?

- Como a tecnologia moderna está moldando a água descentralizada?

- Qual tipo de abordagem de água descentralizada prevalecerá?

Autor:

Antoine Walter, Gerente Sênior de Desenvolvimento de Negócios Tratamento de Águas Residuais na GF Piping Systems

Fontes:

United Nations, Sustainable Development Goals, Goal 6: Ensure access to water and sanitation for all, 2015, https://www.un.org/sustainabledevelopment/water-and-sanitation/ (Accessed: 22 February 2023)

United Nations, International Decade for Action ‘Water for life’ 2005- 2015, www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml (Accessed: 22 February 2023)

World Health Organization, Progress on household drinking water, sanitation and hygiene 2000‒2020: Five years into the SDGs, 2021, https://www.who.int/publications/i/item/ 9789240030848 (Accessed: 23 February 2023)

CBS, With Aging Infrastructure, Water Main Breaks In Philadelphia Can Take Nearly 8 Months To Repair, 2021, https://www.cbsnews.com/philadelphia/news/philadelphia-water-main-break-aging-infrastructure/ (Accessed: 24 February 2023)

United States Environmental Protection Agency, EPA's 6th Drinking Water Infrastructure Needs Survey and Assessment, 2018, https://www.epa.gov/dwsrf/epas-6th-drinking-water-infrastructure-needs-survey-and-assessment (Accessed: 24 February 2023)

US Water Alliance, President Biden Introduces Plan for $111 Billion in Water Infrastructure Investment, 2021, https://uswateralliance.org/news/president-biden-introduces-plan-111-billion-water-infrastructure-investment (Accessed: 24 February 2023)

Allaire, Maura et al., 2018, “National trends in drinking water quality violations”, Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 115, No. 9, https://doi.org/10.1073/pnas.1719805115