La magnitud del problema mundial de los residuos humanos es enorme y afecta a la salud humana, los ecosistemas costeros y terrestres e incluso al cambio climático.
Resolver el problema exige colaborar con las comunidades para desarrollar soluciones que se adapten a sus necesidades, facilitar el acceso a un saneamiento adecuado y adaptar los sistemas de alcantarillado obsoletos a un mundo que cambia rápidamente.
Se considera que las soluciones descentralizadas y basadas en la naturaleza son fundamentales para sanear las aguas residuales urbanas y reducir la presión sobre los sistemas de alcantarillado centralizados, o proporcionar alternativas asequibles y eficaces a estos.
La cantidad total de residuos humanos producidos por 7.800 millones de personas está afectando gravemente a la salud humana y al medio ambiente, y las aguas residuales añaden cada año alrededor de 6,2 millones de toneladas de nitrógeno a las aguas costeras, además de cantidades desconocidas de otros contaminantes, desde fármacos hasta microplásticos.
De hecho, la contaminación por aguas residuales y alcantarillado es tan grave que contribuye a desestabilizar los sistemas que mantienen la Tierra en condiciones seguras y afecta negativamente al menos a cinco límites planetarios: contamina el agua dulce, los océanos y la tierra con un exceso de nutrientes y otros contaminantes, perjudica la biodiversidad e incluso contribuye al cambio climático.
Pero, aunque la contaminación por aguas residuales es una hidra peligrosa con muchas cabezas, se están probando y aplicando numerosas tecnologías e innovaciones para abordar la crisis. La buena noticia es que cada solución local que funciona y que después puede ampliarse a escala mundial brinda la oportunidad de empezar a alejarnos de la transgresión de varios límites planetarios, no solo de uno.
En todo el mundo se trabaja actualmente no solo para tratar las aguas residuales y ofrecer un saneamiento adecuado, sino también para recuperar y reutilizar los valiosos nutrientes y el agua dulce que desechamos cada día.
Apoyar a las comunidades y proteger los ecosistemas
Aproximadamente seis de cada 10 personas en todo el mundo carecen de acceso a un saneamiento adecuado, según USAID. En los países en desarrollo, donde faltan sistemas básicos de saneamiento e instalaciones de tratamiento de residuos, el acceso a un saneamiento seguro es un primer paso fundamental. Sin esos servicios, las comunidades pueden quedar expuestas a bacterias y enfermedades nocivas, mientras que los ecosistemas, como los arrecifes de coral y las praderas marinas, pueden recibir una carga excesiva de nutrientes de nitrógeno y fósforo o verse amenazados por sustancias químicas tóxicas presentes en las aguas residuales.
Muchas organizaciones gubernamentales, entre ellas las Naciones Unidas y USAID, junto con países socios, trabajan activamente para resolver los problemas básicos de saneamiento. La Coral Reef Alliance (CORAL) es solo un ejemplo de ONG que impulsa esos esfuerzos. Apoya a las comunidades y las ayuda a encontrar soluciones de saneamiento que protejan los arrecifes. Helen Fox, directora de conservación de CORAL, señala dos proyectos de este tipo.
En Roatán, West End, Honduras, la ONG colaboró con las partes interesadas y las comunidades locales para poner en funcionamiento una planta de tratamiento de aguas residuales que estaba en desuso. Desde que se reactivó el lugar, la contaminación ha disminuido y las playas locales han sido declaradas zona de bandera azul, segura para los turistas, lo que aporta beneficios evidentes para la salud pública, las empresas y la economía. También se produjo un descenso de las enfermedades en los arrecifes de coral. CORAL señala que, aunque esta mejora no se debe por completo a la reducción de la contaminación por residuos, esta sin duda es un factor.
De manera similar, en Puakō, en la isla grande de Hawái, las aguas residuales sin tratar se filtran actualmente desde pozos negros comunitarios, sistemas de tratamiento aerobio y sistemas sépticos hacia las aguas subterráneas y fluyen directamente al océano en tan solo cinco horas desde su vertido, lo que daña los arrecifes de coral y pone en riesgo la salud humana. Tras varios años de seguimiento y conversaciones entre CORAL, la población local y el gobierno, en 2021 se aprobaron 1,8 millones de dólares de financiación para diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales que podría resolver el problema.
«Creo que es importante adaptar las soluciones al problema», afirma Fox. Hacerlo «puede ser un proceso largo. Pero, al mismo tiempo, hay ejemplos de ecosistemas que se recuperan relativamente rápido una vez que desaparece esa amenaza de contaminación».
Infraestructura obsoleta y riesgos climáticos
Una idea errónea muy extendida sostiene que el tratamiento inadecuado de residuos es sobre todo un problema del mundo en desarrollo. Sin embargo, los anticuados y envejecidos sistemas de tratamiento de aguas residuales que prestan servicio a muchos países desarrollados, como Estados Unidos, Reino Unido y los países de la UE, afrontan problemas igualmente graves con los residuos.
El problema más difícil de abordar surgió de un defecto de diseño de los sistemas de tratamiento de finales del siglo XIX y principios del XX, conocido como desbordamiento combinado del alcantarillado (DCA). Estos sistemas urbanos conducen las aguas residuales y pluviales por las mismas tuberías, lo que funciona bien hasta que llueve con fuerza, algo cada vez más frecuente debido al cambio climático. Entonces, el torrente de agua sucia debe desviarse de las plantas de tratamiento de aguas residuales, que ya están desbordadas, y vierte miles de litros de aguas residuales sin tratar o parcialmente tratadas en ríos, lagos y océanos.
Cada año, más de 102 millones de metros cúbicos (27.000 millones de galones) de aguas residuales sin tratar y aguas pluviales contaminadas se vierten desde 460 DCA en el puerto de Nueva York, según Riverkeeper, una ONG que protege la cuenca del Hudson. A esto se suman 860 municipios estadounidenses —incluidos centros urbanos como Chicago y St. Louis— donde los DCA son una preocupación prioritaria en materia de contaminación del agua. El problema también es grave en la Unión Europea y Gran Bretaña, donde se cuentan decenas de miles de DCA.
Los DCA son un problema heredado de las aguas residuales que puede costar muchos miles de millones de dólares por municipio resolver, una carga financiera que la mayoría de las metrópolis con escasez de fondos no puede asumir. Una solución costosa consiste en construir túneles profundos, que amplían la capacidad de almacenamiento del alcantarillado y, en teoría, permiten tratar y eliminar adecuadamente el agua durante las tormentas. Uno de esos sistemas, instalado con éxito en Milwaukee, tiene una capacidad de almacenamiento de 2 millones de metros cúbicos (520 millones de galones). Pero tuvo un costo elevado: más de 5.000 millones de dólares.
No se puede confiar en que estas inversiones a gran escala basten para eliminar por completo los vertidos de aguas residuales, y ellas mismas pueden verse desbordadas por fenómenos meteorológicos extremos cada vez más frecuentes. En Indiana, el sistema de túneles de 2.000 millones de dólares DigIndy, actualmente en construcción y cuya finalización está prevista para 2025, pretende reducir hasta un 97 % los vertidos de DCA. Sin embargo, el proyecto se diseñó utilizando datos de precipitaciones de la década de 1990. Se teme que la capacidad del nuevo túnel se vea superada por el aumento de las precipitaciones en el estado durante las próximas décadas. Las proyecciones climáticas de todo el mundo advierten de muchos más episodios de precipitaciones extremas, con acumulados de varias pulgadas en apenas unas horas.
Es evidente que hacen falta otras soluciones. Algunas opciones más costosas incluyen mejorar el seguimiento del caudal de aguas residuales, separar las redes de tuberías de aguas pluviales y residuales, y ampliar las instalaciones de tratamiento. También se están desarrollando tecnologías de tratamiento rápido del agua.
Los expertos coinciden: no existe una única solución para los DCA, sino que deben adoptarse muchas medidas. «Se trata de una combinación de infraestructura verde y gris», afirma Barry Liner, director técnico de la Water Environment Federation.
Repensar los espacios urbanos: pensar en pequeño
Se prevé que la población humana alcance los 9.700 millones para 2050, y también está previsto que aumente el número de personas que viven en ciudades, lo que ejercerá una presión cada vez mayor sobre los sistemas de saneamiento. Esto, combinado con los efectos del cambio climático, convierte el tratamiento de aguas residuales en un problema creciente que amenaza con desbordar los sistemas existentes.
Por eso es urgente replantearse cómo se diseñan las ciudades, afirma Aaron Tartakovsky, cofundador y director ejecutivo de Epic Cleantec. Califica la gestión sostenible del agua y las aguas residuales como «un desafío mundial definitorio del siglo XXI».
Como parte de esta nueva visión urbana, la empresa de Tartakovsky ha creado un sistema que capta y trata el agua no en una planta centralizada de tratamiento de residuos, sino en los edificios donde estos se originan. Una vez purificada allí, no es necesario desecharla: está lo bastante limpia para reutilizarla en usos no potables. Además, el proceso produce valiosos fertilizantes naturales y energía térmica, que pueden aprovecharse localmente.
«Del mismo modo que la energía solar en los tejados y la generación distribuida ayudaron a descentralizar la red eléctrica, creemos que la reutilización del agua in situ puede hacer que la infraestructura hídrica sea más resiliente», afirma Tartakovsky. «Simplemente llevamos 10-15 años de retraso con respecto al sector energético».
Riccardo Zennaro, experto en aguas residuales del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), coincide en que los sistemas descentralizados son necesarios para resolver a escala mundial el problema de la contaminación por aguas residuales.
«El problema de los sistemas convencionales, es decir, el tratamiento de aguas residuales, es que suelen ser muy costosos», además de estar excesivamente centralizados e incapaces de adaptarse a los cambios en los patrones de crecimiento urbano. «En algunas zonas, estos [sistemas centralizados] no son eficaces y no se pueden construir debido a las circunstancias y a la falta de financiación», explica. «Por eso, trabajar a pequeña escala es la opción más eficaz».
Aprovechar las soluciones basadas en la naturaleza (SbN) para replantear las zonas urbanas se considera una opción mucho más accesible y asequible, especialmente para abordar el apremiante problema de los DCA. La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza define estas técnicas como «acciones para proteger, gestionar de forma sostenible y restaurar ecosistemas naturales o modificados que abordan los desafíos sociales de manera eficaz y adaptativa, y que a la vez proporcionan beneficios para el bienestar humano y la biodiversidad».
Una SbN, la infraestructura verde, revolucionaría la planificación y el diseño urbanos mediante humedales construidos, espacios verdes vecinales, jardines de lluvia, jardines en azoteas y canales vegetados, además de barriles y cisternas para recoger la lluvia y pavimentos permeables que absorben, almacenan y reutilizan las escorrentías pluviales.
Por ejemplo, los humedales construidos suelen ser «asequibles, fáciles de operar y fiables», afirma Zennaro, del PNUMA. Pueden funcionar a pequeña o gran escala, según las necesidades, y adaptarse a entornos urbanos o rurales.
Estas soluciones descentralizadas basadas en la naturaleza pueden reducir considerablemente la contaminación por aguas residuales, al eliminar eficazmente contaminantes como el nitrógeno y el fósforo, los patógenos y los pesticidas, y complementar la infraestructura de tratamiento existente. Otros beneficios, señala Katharine Cross, asesora sénior de Water Cities, son la mitigación de las inundaciones, la creación de hábitats y espacios de recreación al aire libre, la regulación de la temperatura y, en algunos casos, la captura de carbono.
Un ejemplo es el Chulalongkorn Centenary Park de Bangkok. Este espacio abierto con agua, construido en 2017, puede recoger, tratar y almacenar hasta 3.780 metros cúbicos (1 millón de galones) de agua, aliviando la sobrecarga de las instalaciones públicas de alcantarillado durante las lluvias intensas, según la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. El parque cuenta con humedales que filtran y purifican el agua, un estanque de retención y tanques de almacenamiento subterráneos; facilita el tratamiento, reduce el riesgo de inundaciones y ofrece un espacio verde a los habitantes de la ciudad.
Cross formó parte de un equipo que publicó una revisión el año pasado en la que examinó emplazamientos de SbN de todo el mundo. «Queríamos reunir algo bastante práctico que permitiera a distintos usuarios, sobre todo a las empresas de servicios de aguas residuales y a los municipios que suelen gestionar plantas o sistemas de tratamiento de aguas residuales, entender qué opciones existen para utilizar soluciones basadas en la naturaleza», afirmó.
Para ayudar a los planificadores, el Instituto Catalán de Investigación del Agua y el proyecto MULTISOURCE, financiado por la UE, están desarrollando una herramienta en línea que permitirá a los profesionales identificar qué SbN podrían funcionar mejor en sus localidades y, así, ampliar su aplicación en muchos países.
Sin embargo, las SbN también tienen limitaciones para la gestión de aguas residuales. Según el emplazamiento y la solución empleada, pueden ser poco eficaces para eliminar contaminantes como los metales pesados o los genes de resistencia a los antibióticos. Cross añade otro hecho que a menudo se olvida: aunque estas instalaciones emplean tecnologías basadas en la naturaleza, siguen necesitando financiación periódica para su mantenimiento y conservación. Explica que todo diseño debe incluir una planificación cuidadosa, que contemple los límites de las SbN, qué residuos pueden tratarse y cuáles no, y cómo encajan las distintas soluciones con los requisitos normativos específicos de cada país.
Un informe del PNUMA sobre la aplicación de SbN en la región del Caribe —donde se calcula que el 85 % de las aguas residuales llega al océano sin tratar— expone el amplio potencial de las SbN para proteger el medio ambiente y las comunidades. Pero el documento también destaca la magnitud del desafío: «Para que los proyectos de SbN tengan éxito, será necesario ampliar la educación y la concienciación, mejorar la planificación y el diseño, invertir más recursos en análisis y seguimiento científicos, reforzar las funciones jurídicas y normativas, y crear financiación específica para la salud del agua».
Transformar nuestra visión: de residuo a recurso
Los expertos afirman que solo hay una forma de abordar de manera verdaderamente sostenible un problema de contaminación: captar, transformar y reutilizar todos los residuos para convertirlos en un recurso valioso. Esta visión esencial del siglo XXI se resume en el término «economía circular».
El nitrógeno y el fósforo, por ejemplo, son recursos clave presentes en los residuos humanos. La cantidad de excrementos humanos producida cada año, que ahora suele contaminar los ecosistemas acuáticos, «tiene el potencial de reemplazar el 25 % del nitrógeno que se utiliza actualmente para fertilizar las tierras agrícolas en forma de fertilizantes sintéticos, y el 15 % del fósforo, además de suficiente agua para regar el 15 % de todas las tierras de cultivo que actualmente se riegan en el mundo», señala un informe del PNUMA.
Las soluciones que eliminan el nitrógeno y el fósforo de las aguas residuales ya existen, pero pueden requerir muchos recursos y energía y, en algunos casos, no ser adecuadas para las plantas de tratamiento más pequeñas. Las mejoras en las plantas de tratamiento podrían lograr reducciones importantes, aunque se necesita hacer más.
Una empresa emergente del estado de Iowa, en EE. UU., ha desarrollado un sistema de biopelícula algal rotatoria que no solo elimina el nitrógeno y el fósforo, sino que también permite reutilizar las aguas residuales. Cintas transportadoras laterales, instaladas en plantas de tratamiento de aguas residuales ya existentes, se sumergen en las aguas residuales. Las algas que viven en esas cintas se alimentan de los nutrientes del agua. Al exponerse al CO2 y a la luz solar, las algas crecen. «Entonces podemos recolectarlas, procesarlas y venderlas como fertilizante», explica Max Gangestad, director de operaciones de Gross-Wen Technologies (GWT), la empresa que promueve esta innovación.
«Así podemos mantener ese nitrógeno [y] fósforo dentro de nuestro ecosistema», prosigue Gangestad. Añade que, aunque el sistema no puede eliminar todo el nitrógeno y el fósforo, sí puede reducirlos a niveles bajos. GWT espera aprovechar esta tecnología de bajo impacto para convertir las algas cultivadas por el sistema en otros productos, como bioplásticos o biocombustibles.
El agua debidamente tratada y depurada puede reutilizarse para muchos fines, incluso como agua potable; para millones de personas en todo el mundo, esto ya es una realidad. En Singapur, se calcula que el 40 % de las necesidades de agua potable y no potable de los 5,7 millones de habitantes del país se cubre con agua reciclada. Esta proporción, denominada «NEWater», aumentará hasta el 55 % para 2060. En todo Estados Unidos funcionan instalaciones de tratamiento avanzado similares, que suministran agua potable recuperada a muchos miles de hogares, y hay más en camino. Por ejemplo, el Distrito de Agua del Condado de Orange, en California, está implementando un sistema de recarga de aguas subterráneas para proporcionar agua potable de bajo costo a 1 millón de personas para 2023.
La recuperación de recursos a nivel doméstico para quienes tienen acceso limitado o nulo al saneamiento también está en el horizonte. La Fundación Bill y Melinda Gates ha gastado millones de dólares en su desafío «reinventar el inodoro», con el objetivo de reimaginar un sistema que pueda eliminar los peligros para las personas y el medio ambiente que presentan los desechos y, al mismo tiempo, transformar los excrementos humanos en electricidad, agua potable y fertilizantes.
Hablar de residuos
Aunque existen muchas soluciones a los problemas de contaminación por aguas residuales y alcantarillado, varios de los expertos entrevistados por Mongabay coincidieron en dos puntos: la tecnología solo puede llegar hasta cierto punto y cambiar la percepción pública es fundamental.
Aparte del humor escatológico, la gente suele evitar hablar de los desechos corporales y, sobre todo, de lo que ocurre con ellos después de tirar de la cadena. Superar este tabú mediante un diálogo abierto es esencial para impulsar el cambio social necesario para resolver el problema de los desechos humanos, afirma Stephanie Wear, científica sénior y asesora de estrategia de The Nature Conservancy, y cofundadora de la Ocean Sewage Alliance.
«Lo que he aprendido del trabajo que hacemos es hasta qué punto olvidamos tener en cuenta el comportamiento humano en todo esto», afirma Wear. «El comportamiento es tan parte de la solución como la tecnología. Hay que lograr que la gente la use. Hay que lograr que la gente la quiera».
La gente suele tener una mentalidad más abierta de lo que se espera, afirma Tartakovsky. «Hemos visto que el público está mucho más dispuesto a reutilizar el agua de lo que la industria ha creído históricamente». Para él, es fundamental presentar bien la ciencia.
A pesar de la magnitud del desafío, Wear y otras personas son optimistas y creen que las cosas avanzan en la dirección correcta. El conocimiento aumenta y se desarrollan innovaciones. Según ella, para que haya avances en el futuro, son fundamentales un diálogo y una colaboración más intensos entre los sectores público y privado y otras partes interesadas, que deben reconocer tanto los efectos en la salud humana como los impactos ambientales y avanzar de forma cooperativa hacia soluciones asequibles que puedan funcionar a gran escala.
«Nunca se resolverá si no empezamos a hablar de cosas que nos incomodan un poco. Quizá dé algo de vergüenza», concluye Wear. «Pero si no hablamos de ello, no podemos resolver este problema».
