Grandes cantidades de valiosa energía, nutrientes agrícolas, y el agua podría recuperarse potencialmente del creciente volumen mundial de aguas residuales municipales, según un nuevo estudio realizado por el Instituto del Agua de la Universidad de las Naciones Unidas en Canadá, Medio Ambiente y Salud (UNU-INWEH).

Hoy dia, unos 380 mil millones de metros cúbicos (m ³ =1000 litros) de aguas residuales se producen anualmente en todo el mundo (5 veces la cantidad de agua que pasa sobre las Cataratas del Niágara al año), suficiente para llenar el lago Victoria de África en aproximadamente siete años, Lago Ontario en cuatro, y el lago de Ginebra en menos de tres meses.

Es más, el papel dice, los volúmenes de aguas residuales aumentan rápidamente, con un aumento proyectado de aproximadamente el 24% para 2030, 51% para 2050.

Hoy dia, el volumen de aguas residuales equivale aproximadamente a la descarga anual del río Ganges en la India. A mediados de la década de 2030, será aproximadamente igual al volumen anual que fluye a través del río San Lorenzo, que drena los cinco Grandes Lagos de América del Norte.

Entre los principales nutrientes, 16.6 millones de toneladas métricas de nitrógeno están incrustadas en las aguas residuales que se producen anualmente en todo el mundo. junto con 3 millones de toneladas métricas de fósforo y 6,3 millones de toneladas métricas de potasio. Teóricamente La recuperación total de estos nutrientes de las aguas residuales podría compensar el 13,4% de la demanda agrícola mundial de ellos.

Más allá de las ganancias económicas de recuperar estos nutrientes, existen beneficios ambientales críticos como minimizar la eutrofización, el fenómeno del exceso de nutrientes en una masa de agua que causa un crecimiento denso de plantas y la muerte de animales acuáticos debido a la falta de oxígeno.

La energía incrustada en las aguas residuales, mientras tanto, podría proporcionar electricidad a 158 millones de hogares, aproximadamente el número de hogares en los Estados Unidos y México juntos.

Las estimaciones y proyecciones del estudio se basan en cantidades teóricas de agua, nutrientes, y energía que existe en las aguas residuales municipales reportadas producidas anualmente en todo el mundo.

Los autores subrayan que la información sobre los volúmenes de aguas residuales:generados, disponible, y se reutiliza, se dispersa, monitoreados e informados con poca frecuencia, o no disponible en muchos países. También reconocen las limitaciones de las oportunidades actuales de recuperación de recursos.

Sin embargo, dice el autor principal Manzoor Qadir, Subdirector de UNU-INWEH, en Hamilton, Canadá:"Este estudio ofrece información importante sobre el potencial mundial y regional de las aguas residuales como fuente de agua, nutrientes, y energía. La recuperación de los recursos de aguas residuales deberá superar una serie de limitaciones para lograr una alta tasa de rendimiento, pero el éxito avanzaría significativamente en el progreso hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible y otros. incluida la adaptación al cambio climático, Procesos de energía 'neta-cero', y un verde, economía circular ".

Entre muchos hallazgos:

• El valor energético en 380 mil millones de m ³ de aguas residuales se estima en 53.200 millones de m ³ metano:suficiente para proporcionar electricidad a hasta 158 millones de hogares, o 474 millones a 632 millones de personas, asumiendo un promedio de tres a cuatro personas por hogar. Dado el aumento previsto de las aguas residuales, ese número aumenta a 196 millones de hogares en 2030, y 239 millones de hogares en 2050.
• En agricultura, el volumen de agua potencialmente recuperable de las aguas residuales podría irrigar hasta 31 millones de hectáreas, lo que equivale a casi el 20% de las tierras agrícolas en la Unión Europea (suponiendo dos cultivos y un máximo de 12, 000 m ³ de agua por hectárea por año). "El agua recuperada se puede utilizar para regar nuevas áreas o reemplazar el valioso agua dulce donde los cultivos ya están regados".
• Se espera que la producción mundial de aguas residuales alcance los 470 mil millones de m ³ para 2030, el año en el que se supone que se cumplirán los ODS, un aumento del 24% a partir de hoy. Y para 2050, llegará a 574 mil millones de m ³ , un aumento del 51%.
• Asia es el mayor productor de aguas residuales con un estimado de 159 mil millones de metros cúbicos, que representa el 42% de las aguas residuales urbanas generadas a nivel mundial, con expectativas de que esa proporción aumente al 44% para 2030
• Otras regiones que producen grandes volúmenes de aguas residuales:América del Norte (67 mil millones de m ³ ) y Europa (68.000 millones de metros cúbicos):volúmenes prácticamente iguales a pesar de la mayor población urbana de Europa (547 millones frente a los 295 millones de América del Norte. La diferencia se explica por la generación per cápita de aguas residuales:Europa 124 metros cúbicos; América del Norte 231 metros cúbicos) . Por el contrario, África subsahariana produce 46 metros cúbicos de aguas residuales per cápita, aproximadamente la mitad del promedio mundial (95 metros cúbicos). lo que refleja el suministro limitado de agua y los sistemas de recolección de aguas residuales mal administrados en la mayoría de los entornos urbanos.
• La recuperación total de las aguas residuales podría, teóricamente, compensar el 14,4% de la demanda mundial de nitrógeno como fertilizante; fósforo 6,8% y potasio 18,6%. Según los niveles actuales de nitrógeno, fósforo, y el uso de potasa en la agricultura en todo el mundo (estimado en 193 millones de toneladas métricas en 2017), el estudio dice que alrededor del 13,4% de la demanda mundial de nutrientes fertilizantes podría complementarse con la recuperación total de nutrientes de las aguas residuales.
• The nutrients in wastewater could theoretically generate revenue of $13.6 billion globally:$9.0 billion from the recovery of nitrogen, $2.3 billion from phosphorus, and $2.3 billion from potassium.

The paper cites prior research showing that human urine is responsible for 80% of the nitrogen and 50% of phosphorus entering municipal wastewater treatment plants. "Removing these nutrients in time would not only be environmentally beneficial, " the paper says, "resulting in less eutrophication, it would reduce the cost of wastewater treatment while supporting closed-loop processes."

Current wastewater nutrient recovery technologies have made significant progress. In the case of phosphorous, recovery rates range from 25% to 90%.

The paper points out that maximizing economically the potential use of thermal energy in wastewater swings on several basic requirements, including a minimum flow rate of 15 litres per second, short distances between heat source and sink, and high-performance heat pumps.

Says Vladimir Smakhtin, Director of UNU-INWEH, a global leader in research related to unconventional water sources:"Municipal wastewater was and often still is seen as filth. However, attitudes are changing with the growing recognition that enormous potential economic returns and other environmental benefits are available as we improve the recovery of the water, nutrients and energy from wastewater streams."