Vastas quantidades de energia valiosa, nutrientes agrícolas, e a água poderia ser potencialmente recuperada do crescente volume mundial de águas residuais municipais, de acordo com um novo estudo do Instituto Canadense de Água da Universidade das Nações Unidas, Meio Ambiente e Saúde (UNU-INWEH).

Hoje, cerca de 380 bilhões de metros cúbicos (m ³ =1000 litros) de águas residuais são produzidos anualmente em todo o mundo - 5 vezes a quantidade de água que passa sobre as Cataratas do Niágara anualmente - o suficiente para encher o Lago Vitória da África em aproximadamente sete anos, Lago Ontário em quatro, e o Lago Genebra em menos de três meses.

Além disso, o jornal diz, os volumes de águas residuais estão aumentando rapidamente, com um aumento projetado de cerca de 24% até 2030, 51% em 2050.

Hoje, o volume de águas residuais é aproximadamente igual à descarga anual do rio Ganges, na Índia. Em meados da década de 2030, será aproximadamente igual ao volume anual que flui através do Rio São Lourenço, que drena os cinco Grandes Lagos da América do Norte.

Entre os principais nutrientes, 16,6 milhões de toneladas métricas de nitrogênio são incorporadas nas águas residuais produzidas em todo o mundo anualmente, junto com 3 milhões de toneladas métricas de fósforo e 6,3 milhões de toneladas métricas de potássio. Teoricamente, a recuperação total desses nutrientes das águas residuais poderia compensar 13,4% da demanda agrícola global por eles.

Além dos ganhos econômicos da recuperação desses nutrientes, estão os benefícios ambientais críticos, como a minimização da eutrofização - o fenômeno do excesso de nutrientes em um corpo d'água que causa crescimento denso de plantas e morte de animais aquáticos devido à falta de oxigênio.

A energia embutida nas águas residuais, Enquanto isso, poderia fornecer eletricidade a 158 milhões de residências - aproximadamente o número de residências nos EUA e no México combinados.

As estimativas e projeções do estudo são baseadas em quantidades teóricas de água, nutrientes, e a energia existente nas águas residuais municipais relatadas, produzidas anualmente em todo o mundo.

Os autores sublinham que as informações sobre os volumes de águas residuais - gerados, acessível, e reutilizado - é espalhado, raramente monitorado e relatado, ou indisponível em muitos países. Eles também reconhecem as limitações das oportunidades atuais de recuperação de recursos.

Apesar disso, diz o autor principal Manzoor Qadir, Diretor Assistente do UNU-INWEH, em Hamilton, Canadá:"Este estudo oferece percepções importantes sobre o potencial global e regional das águas residuais como fonte de água, nutrientes, e energia. A recuperação de recursos de águas residuais precisará superar uma série de restrições para alcançar uma alta taxa de retorno, mas o sucesso avançaria significativamente o progresso em relação aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável e outros, incluindo adaptação às mudanças climáticas, processos de energia 'net-zero', e um verde, economia circular."

Entre muitas descobertas:

• O valor da energia em 380 bilhões de m ³ de águas residuais é estimado em 53,2 bilhões de m ³ metano - o suficiente para fornecer eletricidade para até 158 milhões de residências, ou 474 milhões a 632 milhões de pessoas, assumindo uma média de três a quatro pessoas por família. Dados os aumentos previstos de águas residuais, esse número sobe para 196 milhões de famílias em 2030, e 239 milhões de famílias em 2050.
• Na agricultura, o volume de água potencialmente recuperável de águas residuais poderia irrigar até 31 milhões de hectares - igual a quase 20% das terras agrícolas na União Europeia (assumindo duas safras e no máximo 12, 000 m ³ de água por hectare por ano). "A água recuperada pode ser usada para irrigar novas áreas ou substituir a valiosa água doce onde as plantações já são irrigadas."
• A produção mundial de águas residuais deve chegar a 470 bilhões de m ³ em 2030, o ano em que os ODS devem ser cumpridos - um aumento de 24% a partir de hoje. E em 2050, chegará a 574 bilhões de m ³ , um aumento de 51%.
• A Ásia é o maior produtor de águas residuais, com uma estimativa de 159 bilhões de metros cúbicos, representando 42% das águas residuais urbanas geradas globalmente, com expectativas dessa proporção aumentando para 44% até 2030
• Outras regiões que produzem grandes volumes de águas residuais:América do Norte (67 bilhões de m ³ ) e Europa (68 bilhões de metros cúbicos) - volumes virtualmente iguais, apesar da maior população urbana da Europa (547 milhões contra 295 milhões da América do Norte. A diferença é explicada pela geração per capita de águas residuais:Europa 124 metros cúbicos; América do Norte 231 metros cúbicos) . Por contraste, A África Subsaariana produz 46 metros cúbicos de águas residuais per capita - cerca de metade da média global (95 metros cúbicos), refletindo o abastecimento limitado de água e sistemas de coleta de águas residuais mal administrados na maioria dos ambientes urbanos.
• A recuperação total das águas residuais poderia, teoricamente, compensar 14,4% da demanda global por nitrogênio como nutriente de fertilizante; fósforo 6,8% e potássio 18,6%. Com base nos níveis atuais de nitrogênio, fósforo, e uso de potássio na agricultura em todo o mundo (estimado em 193 milhões de toneladas métricas em 2017), o estudo diz que cerca de 13,4% da demanda global de nutrientes por fertilizantes pode ser complementada pela recuperação total dos nutrientes das águas residuais.
• 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."