O governo federal relata que 40 estados esperam escassez de água até 2024 e que as preocupações com a água já assolam algumas cidades dos Estados Unidos. Aqüíferos subterrâneos que foram explorados em excesso por anos agora clamam por ser reabastecidos. O problema é que as duas estratégias principais para aumentar o abastecimento de água - coletar o escoamento de águas pluviais e reciclar as águas residuais tratadas - são geralmente processos separados que podem criar uma infraestrutura cara e subutilizada.

Agora, dois engenheiros ambientais de Stanford desenvolveram uma ferramenta de planejamento computacional chamada AquaCharge que ajuda as concessionárias de água urbanas a olhar para suas circunstâncias locais e entender como eles poderiam combinar essas duas estratégias de abastecimento de água em um sistema integrado, sistema eficiente e econômico que reabastece os aquíferos.

Esta ferramenta de planejamento e abordagem híbrida são tão inovadoras que a Sociedade Americana de Engenheiros Civis recentemente homenageou Jonathan Bradshaw, um estudante de graduação em engenharia civil e ambiental, e Richard Luthy, professor de engenharia civil e ambiental, para desenvolver o AquaCharge.

"As ideias de reciclar águas residuais e capturar águas pluviais não são novas, "disse Luthy." O que há de novo aqui é pensar sobre como combinar o que eram sistemas separados em uma única abordagem para recarregar as águas subterrâneas. "

Custo x necessidade

Nenhuma das estratégias para aumentar o abastecimento de água é isenta de inconvenientes. Uma série de concessionárias na Califórnia coletam águas pluviais, como a chuva que desce as encostas das montanhas durante a estação chuvosa, e canalizá-lo para grandes "bacias de distribuição, "que são essencialmente lagoas com vazamentos que são porosos o suficiente para que a água se infiltre de volta para um aqüífero. Os aquíferos servem como bancos de armazenamento naturais, retendo água para uso futuro, em vez de deixá-la ir para o oceano.

Embora essa abordagem seja eficaz, as bacias de espalhamento requerem uma grande quantidade de terra que muitas vezes é subutilizada. Isso porque os engenheiros normalmente projetam as bacias para serem grandes o suficiente para capturar e processar grandes volumes de água durante a estação das tempestades. Como consequência deste design, as bacias permanecem em grande parte ociosas durante os meses de seca. Por algumas estimativas, As bacias de expansão de Los Angeles filtram em média apenas 12% de sua capacidade anual teórica. Nem todos os distritos têm acesso a terras que podem ficar ociosas durante grande parte do ano.

A reciclagem de águas residuais apresenta um conjunto diferente de desafios. Algumas concessionárias tratam as águas residuais a ponto de poderem ser usadas com segurança para irrigação agrícola ou certos fins industriais, como circular pelas torres de resfriamento de uma usina. Esses usos reduzem a carga sobre os aquíferos ou outras fontes de água.

Contudo, os regulamentos exigem que essa água reciclada seja transportada por um duto separado dos canos de água potável. Embora muitas cidades tenham um grande potencial para produzir água reciclada, o alto custo de tais sistemas de tubulação separados significa que apenas uma pequena fração desse potencial é realmente desenvolvida. E assim a maioria das águas residuais tratadas flui de volta para o mar, ou em rios e riachos.

Um sistema híbrido

Com essas compensações, as regiões podem decidir que os requisitos de terreno ou custos de tubulação os direcionam para um ou outro sistema. Contudo, outras comunidades desenvolveram abordagens híbridas que combinam as duas estratégias.

Orange County, Califórnia, que se tornou líder em reposição de água subterrânea, purifica suas águas residuais para que sejam suficientemente limpas para beber - em seguida, bombeia essa água reciclada altamente purificada em bacias de distribuição para recarregar o aqüífero subterrâneo da região. Isso é análogo à captura de águas pluviais no sentido de que a água se infiltra de volta para os bancos de armazenamento subterrâneos, exceto que a fonte de água é água residual purificada em vez de chuva ou derretimento de neve.

Inspirado por líderes de reutilização de água como Orange County, os pesquisadores de Stanford criaram o AquaCharge para ajudar outras autoridades locais na comparação das compensações entre os diferentes projetos, a fim de encontrar o sistema mais econômico em sua região.

O software analisa fatores como a disponibilidade de bacias de propagação e abastecimento de águas pluviais, o potencial para produzir água reciclada e opções para a instalação de dutos de água reciclada.

"Nosso método não só permite que você pense em um novo tipo de sistema híbrido de reabastecimento de água, "Bradshaw disse." Também ajuda a determinar que tipo de sistema atenderá às metas de uma cidade com o menor custo. "

Luthy disse que o AquaCharge pode melhorar muito o uso e a reutilização da água. Califórnia, por exemplo, atualmente recicla cerca de 15 por cento de seus efluentes de águas residuais tratadas disponíveis. Os planejadores estaduais de água gostariam de dobrar ou triplicar essa quantidade até 2030.

Ao permitir que as comunidades façam cálculos complexos que revelam os custos e benefícios das estratégias de reutilização, Luthy diz, "O AquaCharge pode ajudar o estado a atingir essa meta."