Con el cambio climático viene una creciente escasez de agua, y períodos de sequía potencialmente más prolongados. Mientras los responsables de la formulación de políticas buscan urgentemente el reciclaje de aguas residuales para reducir la brecha en los recursos hídricos, la pregunta es:cuál es la mejor manera de reutilizar el agua y garantizar la seguridad pública. Los contaminantes nuevos y emergentes, como los genes resistentes a los antibióticos (ARG), representan un peligro potencial para la seguridad pública y la seguridad del agua. Una preocupación es la propagación de ARG a través del sistema de agua y un aumento en el desarrollo de súper bichos resistentes a los antibióticos.

Adam Smith, Profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Sonny Astani en la Universidad del Sur de California, y un equipo de investigadores que incluye a Moustapha Harb, un profesor asistente en la Universidad Libanesa Americana y la Facultad de Ingeniería de USC Viterbi Ph.D. estudiantes Phillip Wang y Ali Zarei-Baygi, estudiaron y compararon muestras de una instalación avanzada de tratamiento de aguas subterráneas en el sur de California y de acuíferos de aguas subterráneas para detectar diferencias en las concentraciones de ARG. Si bien descubrieron que la instalación avanzada de tratamiento de aguas subterráneas redujo casi todos los ARG objetivo por debajo de los límites de detección, Las muestras de agua subterránea tenían una presencia ubicua de ARG tanto en las ubicaciones de control como en las ubicaciones recargadas con agua de la instalación de tratamiento de agua avanzada.

Históricamente, Los métodos de tratamiento de reutilización indirecta en los que una barrera ambiental es un paso intermedio en el proceso de limpieza del agua han sido más populares que el proceso directo "del inodoro al grifo". Si bien los métodos indirectos de tratamiento de la reutilización del agua fueron, desde la percepción y el apetito del público, considerado más confiable, En realidad, se trata de enfoques de reutilización directa de "inodoro a grifo" que no introducen un amortiguador ambiental que produzca productos más seguros, agua más pura para la potabilidad. La razón de esto radica en la forma en que los ARG en el medio ambiente pueden contaminar el agua potable de reutilización. Estos hallazgos se destacaron en un estudio publicado en Cartas de ciencia y tecnología ambientales .

Cómo se propagan los ARG a través de los sistemas de tratamiento de agua

Si bien algunos ARG ocurren naturalmente en comunidades microbianas, antibióticos, Los ARG y los patógenos resistentes a los antibióticos están aumentando en las fuentes de agua como resultado del uso excesivo de antibióticos en general. En un ciclo típico de tratamiento de agua, las aguas residuales se tratan primero en una instalación de tratamiento de aguas residuales. El estudio encontró que esta agua sigue siendo alta en ARG, ya que persisten durante todo el proceso de tratamiento. De aquí, el agua destinada a la reutilización potable se purifica aún más mediante técnicas físicas y químicas avanzadas, incluida la ósmosis inversa, un proceso que utiliza una membrana parcialmente permeable para purificar el agua potable.

En un esquema de reutilización indirecta, el agua purificada se volverá a infundir en un amortiguador ambiental, como un acuífero subterráneo. Más tarde, el agua se extrae del acuífero y se trata en una planta de tratamiento de agua potable antes de agregarse al suministro público de agua. A diferencia de, en enfoques de reutilización directa, el agua purificada no vuelve a un búfer ambiental, pero en vez, permanece dentro del ciclo del agua diseñado, ir de la planta de tratamiento de aguas residuales a la planta de reutilización de agua a la planta de tratamiento de agua potable y luego a su grifo

Observar las diferencias en los ARG entre varias fuentes de agua es increíblemente importante al considerar los peligros futuros para la salud. como el desarrollo de super bichos, dijo Smith. Dado que las plantas de tratamiento de aguas residuales generalmente no están diseñadas para eliminar microcontaminantes como los antibióticos, tienden a persistir en los sistemas de tratamiento, dando lugar a altas densidades de bacterias resistentes a ARG en diferentes etapas del tratamiento. Cuando esta agua se introduce en un acuífero, donde los ARG ya ocurren naturalmente, puede contaminarse con ARG y bacterias resistentes a los antibióticos. Para complicar aún más el problema, Los ARG se transfieren fácilmente a través de la transferencia horizontal de genes, aumentando el riesgo de patógenos resistentes a los antibióticos.

"Los ARG no están regulados de ninguna manera y son un contaminante emergente desafiante y preocupante debido a nuestra dependencia del tratamiento biológico en el ciclo del agua diseñada, ", Dijo Smith." Debido a que son contaminantes biológicos, pequeños fragmentos de ADN que se liberan al medio ambiente, las bacterias presentes en los ambientes receptores pueden absorberlos, volviéndose resistentes ellos mismos, y perpetuar aún más la expansión de la resistencia ".

La reutilización de aguas residuales es la opción predominante para lidiar con la creciente presión sobre el suministro mundial de agua y podría ser preferible a opciones como la desalinización, que es caro y energéticamente ineficiente en comparación. Sin embargo, el peligro de propagar la resistencia a los antibióticos es uno que debería informar qué metodologías ganan más tracción e inversión a medida que miramos hacia el futuro, dijo Smith. Eliminating unknowns that persist in the environmental water buffers could be one way to ensure water that reaches our taps is clean of ARGs and other harmful contaminants.

"Lessening the global spread of antibiotic resistance will require an interdisciplinary approach that spans environmental and clinical systems. We must act fast before we enter a so called 'post-antibiotic world' where bacterial infections become impossible to treat, " Smith said.