Nos países desenvolvidos, as pessoas abrem a torneira e a água potável flui, um benefício para a saúde que tendem a considerar garantido. Essa complacência foi drasticamente abalada no ano passado, quando crianças em Flint, Michigan, começaram a apresentar resultados positivos para envenenamento por chumbo, e a fonte foi rastreada até a água da torneira. Mas Flint não deveria ter surpreendido ninguém; na verdade, profissionais do setor de água vêm alertando sobre o problema há anos. Grande parte da infraestrutura hídrica do mundo desenvolvido foi construída 70 para 100 anos atrás e está se aproximando do fim de sua vida útil. A Associação Americana de Obras Hídricas afirma que entramos na “era da substituição”, na qual devemos reconstruir “os sistemas de água e esgoto que nos foram legados por gerações anteriores”. A maioria dos canos, dependendo dos materiais e do ambiente em que se encontram, tem uma vida útil de 60 a 95 anos. Os componentes mecânicos e elétricos das estações de tratamento podem durar de 15 a 25 anos. Sem atualizações imediatas, é provável que vejamos uma deterioração da qualidade da água, com mais casos de envenenamento por chumbo ou arsênico e contaminação bacteriana e viral, além de um número crescente de vazamentos que interrompem o abastecimento de água e levam a reparos emergenciais dispendiosos.

Em 2013, a Sociedade Americana de Engenheiros Civis O sistema de água potável dos EUA recebeu nota D.Nos Estados Unidos, 240,000 mil canos de distribuição de água se rompem por ano, ou cerca de um a cada dois minutos. Anualmente, mais de 32 bilhões de metros cúbicos (41 bilhões de jardas cúbicas) de água tratada são perdidos devido a vazamentos em todo o mundo — água suficiente para abastecer quase 400 milhões de pessoas. de acordo com o Banco MundialE embora a água potável nos Estados Unidos seja, em geral, bastante segura, a contaminação por bactérias ou vírus causa doenças com frequência. Em 2011-2012, o país registrou [número omitido] casos. 32 surtos de doenças associadas à água potável, causando 431 casos de doenças e 14 mortes., de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças.

A modernização de mais de 1.6 milhão de quilômetros de tubulações de água potável nos EUA — juntamente com outras infraestruturas hídricas — e a expansão dos sistemas para atender às necessidades de uma população crescente devem custar mais de US$ 1 trilhão nos próximos 25 anos, segundo a AWWA. Embora o investimento financeiro necessário seja impressionante, adiar as melhorias pode significar degradação da qualidade da água devido a vazamentos em tubulações ou estações de tratamento obsoletas, interrupções no fornecimento e custos ainda maiores: é muito mais barato prevenir um vazamento do que consertar os danos causados ​​pela água posteriormente, como mofo em prédios ou estradas danificadas.

Para realizar uma triagem direcionada, novas tecnologias — sensores, medidores inteligentes e plataformas de gerenciamento de dados — estão ajudando os gestores de recursos hídricos a tomar decisões informadas sobre como alocar recursos preciosos e se antecipar aos problemas.

“Nós defendemos a gestão de ativos. Não se limite a substituí-los.” x “São necessários 2% dos canos por ano”, diz Tommy Holmes, diretor legislativo da AWWA. “Faça uma análise do seu sistema e escolha quais 2% dos canos precisam ser substituídos, em vez de se concentrar apenas em uma área geográfica. O ideal é substituir primeiro os canos que estão prestes a falhar.”

Arsenal de Tecnologia

Para auxiliar na tomada dessas decisões estratégicas, os hidrômetros estão se tornando cada vez mais tecnológicos. As cidades estão começando a instalar medidores inteligentes em residências e empresas para medir o consumo de água. Como a infraestrutura avançada de medição (conhecida no setor como AMI) pode transmitir dados sobre o consumo de água via tecnologia sem fio para as centrais em tempo real, ela pode "informar muito mais do que apenas o consumo de água", afirma Ken Thompson, diretor adjunto de soluções inteligentes para água da [nome da empresa]. CH2M, uma empresa global de engenharia sediada no Colorado que auxilia municípios no planejamento de melhorias na infraestrutura hídrica, na escolha de tecnologias e na integração de equipamentos em um único sistema de gestão. Thompson afirma que os medidores AMI podem detectar vazamentos na propriedade do cliente ao identificar padrões de consumo incomuns. Eles também podem localizar rupturas em tubulações subterrâneas, que criam sucção e drenam a água das casas dos moradores. "Se você observar um conjunto de pontos com problemas de refluxo, provavelmente há uma ruptura em uma tubulação naquela rua", diz Thompson. Com esses dados, os gestores podem calcular a localização da ruptura e consertá-la rapidamente antes que cause danos a casas e ruas próximas.

Os sensores são outro componente essencial da infraestrutura hídrica moderna, utilizados para detectar vazamentos e contaminação. A água passa diretamente sobre o sensor, que é projetado para medir características químicas específicas da água. O sensor está contido em uma caixa cilíndrica, geralmente feita de metal ou plástico e com 8 a 12 centímetros de comprimento, que pode ser rosqueada diretamente em um cano. O cilindro também contém componentes eletrônicos para coleta e comunicação de dados. Para seus sistemas de gestão de água, a CH2M normalmente utiliza três tipos de sensores, afirma Thompson. A água potável possui um perfil químico padrão, portanto, os sensores são projetados para detectar desvios, em vez de testar poluentes individuais. Se os sensores sinalizarem uma anomalia, isso alerta os gestores de água para que testem a água a fim de determinar a causa da alteração e se ela é prejudicial à saúde pública.

“Existem centenas de milhares de compostos”, diz Thompson. “Não dá para analisar tudo.”

Os sensores que os clientes da CH2M usam normalmente custam alguns milhares de dólares cada, diz Thompson. Uma concessionária maior, como a que atende Dallas, no Texas, pode usar de 10 a 20 sensores, enquanto uma bem pequena, que atende alguns milhares de pessoas, "pode ​​se virar com um ou dois".

Na Universidade McMaster, em Hamilton, Ontário, pesquisadores estão trabalhando em uma abordagem diferente para a tecnologia de sensores de água — uma que é muito mais barata. Gay Yuyitung, diretora executiva do Escritório de Ligação com a Indústria da McMaster, afirma que os pesquisadores da universidade estão trabalhando para produzir sensores que custem cerca de US$ 10.

ROs pesquisadores estão conseguindo essa drástica redução de preço miniaturizando os sensores (para aproximadamente o tamanho de uma semente de gergelim) e utilizando materiais e métodos de fabricação de baixo custo. “É “É como fabricar sensores usando uma impressora jato de tinta em vez de processos de fabricação altamente especializados”, diz Yuyitung. “Eles estão reduzindo os componentes para que possam ser produzidos em massa a baixo custo.”

O professor de engenharia da McMaster, Jamal Deen, e sua equipe, incluindo os colegas docentes de engenharia Raja Ghosh e Ravi Selvaganapathy, desenvolveram Sensores químicos capazes de detectar cloro e pH. na água potável. Além do material básico, podem ser aplicadas diferentes interfaces químicas para que os sensores possam detectar uma variedade de problemas de poluição. No futuro, essa inovação em sensores poderá tornar essas tecnologias mais acessíveis, principalmente para pequenas empresas de abastecimento de água. Nos EUA, 84.5% dos sistemas de abastecimento de água comunitários atendem menos de 3,300 pessoas.

Como os sensores são baratos e podem se comunicar sem fio, eles também podem ser usados ​​para ajudar a garantir água potável segura em pequenas comunidades remotas ainda não conectadas a um sistema municipal de tratamento de água, como as comunidades das Primeiras Nações no norte do Canadá ou vilarejos rurais na Índia. Novas infraestruturas hídricas são necessárias para atender às necessidades das populações crescentes em todo o mundo, mas mesmo antes de serem construídas, as comunidades podem se beneficiar de tecnologias que medem a qualidade da água. Pessoas que vivem fora da rede de abastecimento de água podem usar os sensores para testar seu lago, riacho ou poço para determinar, por exemplo, se houve um aumento natural de arsênio em seu abastecimento de água ou se as vacas defecaram recentemente rio acima.

Gerenciamento de Sistemas

O software oferece mais uma ferramenta tecnológica para priorizar melhorias na infraestrutura de abastecimento de água municipal. Dois grandes players são: CityNext da Microsoft e Cidades mais inteligentes da IBM, que analisam dados de medidores inteligentes, sensores e outras fontes para identificar vazamentos e contaminações emergentes.

O sistema de parques do Condado de Miami-Dade, que utiliza mais de 1.14 bilhão de litros de água anualmente, está usando a plataforma da IBM para detectar irregularidades no consumo de água e enviar gestores de parques para verificá-las. "Estamos economizando meses, literalmente, na identificação e na resolução dos reparos necessários", afirma Jack Kardys, diretor do Departamento de Parques, Recreação e Espaços Abertos do Condado de Miami-Dade. O departamento prevê uma economia de 7% a 12% em sua conta anual de água, que gira em torno de US$ 4 milhões.

A CH2M também fornece às empresas de abastecimento de água uma plataforma de gerenciamento de sistemas que ajuda os operadores a serem proativos na resolução de problemas, em vez de reativos, afirma Thompson. Em 2013, com financiamento da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), a CH2M instalou sistemas de monitoramento e resposta em Filadélfia, Nova York, Dallas e São Francisco. Embora os sistemas tenham sido concebidos para proteger a água potável de contaminação, as cidades os utilizam para o gerenciamento diário da qualidade da água, diz Thompson. A CH2M já concluiu cerca de uma dúzia de grandes sistemas de abastecimento de água nos EUA e milhares de sistemas de diversos tamanhos em todo o mundo, afirma ele.

A verdadeira força das plataformas de dados reside em reunir num só local vários fluxos de informação — taxas de fluxo de água, condições da infraestrutura, qualidade da água — que antes estavam isolados em silos.

Michael Sullivan, gerente de vendas da IBM Smarter Water Management, afirma que esses sistemas poderiam ter identificado o risco de contaminação por chumbo em Flint muito mais rapidamente. "Parte do problema em Flint foi a falta de visibilidade", diz ele. "Havia informações isoladas, mas o problema só se tornou evidente muito mais tarde."

“Tratar os cidadãos como sensores”, como afirma Sullivan, é particularmente comum em países em desenvolvimento.Plataformas de dados como as da IBM e da CH2M também podem incorporar outras informações relevantes, como o material e a idade dos canos em determinada área e sua vida útil projetada em ambientes locais. Elas também podem sinalizar problemas quase em tempo real quando ligações de clientes relatando vazamentos ou alterações na qualidade da água em uma área específica ultrapassam um limite predefinido.

Confiar na experiência dos clientes no terreno não é novidade. Em 1993 Cryptosporidium parvum O surto em Milwaukee, que deixou 400,000 mil pessoas doentes, foi inicialmente detectado quando uma farmácia local contatou as autoridades de saúde pública, informando que não conseguia manter o Imodium em estoque, diz Thompson.

O feedback humano é especialmente importante para sistemas que ainda não possuem medidores ou sensores inteligentes. “Tratar os cidadãos como sensores”, como afirma Sullivan, é particularmente popular em países em desenvolvimento. Na África do Sul, as pessoas testaram um aplicativo patrocinado pela IBM chamado Observadores da Água Isso permitiu que eles relatassem problemas como vazamentos, contaminação ou obstruções em córregos por meio de seus telefones celulares, diz Sullivan.

A questão do financiamento

Embora a tecnologia inteligente possa ajudar as empresas de abastecimento de água a tomar decisões mais acertadas sobre onde investir capital, potencialmente economizando dinheiro no geral, ainda resta a questão de onde virão o US$ 1 trilhão que a AWWA prevê ser necessário para consertar a infraestrutura precária de água potável dos EUA no próximo quarto de século.

Nos Estados Unidos, os governos federal, estaduais e locais gastaram US$ 109 bilhões em infraestrutura hídrica (incluindo instalações de abastecimento de água e tratamento de esgoto, bem como tratamento e distribuição de água potável) em 2014, de acordo com o Escritório de Orçamento do Congresso. Apenas um terço desse valor — cerca de US$ 36 bilhões — foi destinado a investimentos de capital, como novas tubulações ou modernização de instalações de tratamento de água potável.

Esses recursos provêm principalmente de taxas de água locais, títulos municipais isentos de impostos e do Fundo Rotativo Estadual de Água Limpa da EPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos), que alocou US $ 863 milhões em subsídios aos estados para instalações de água potável no ano fiscal de 2016. O Congresso criou um novo programa de empréstimos com juros baixos em 2014, mas ainda não destinou verbas para ele.

Esses montantes de dinheiro não são suficientes. Para atingir US$ 1 trilhão em investimentos, os EUA precisarão gastar, em média, US$ 400 bilhões anualmente. Os US$ 36 bilhões destinados a investimentos de capital estão muito aquém do necessário.

Em última análise, os clientes provavelmente terão que pagar mais pela água, para que as empresas de serviços públicos, por sua vez, tenham os fundos necessários para substituir a infraestrutura obsoleta. Segundo a multinacional de serviços profissionais, o investimento privado por meio de parcerias público-privadas é um caminho provável para municípios em dificuldades. EYApesar de dois obstáculos significativos, as empresas geralmente evitam investir em infraestrutura hídrica porque o setor é altamente regulamentado e conservador em relação a mudanças, já que a saúde das pessoas está em jogo. Além disso, ativistas de direitos humanos há muito se preocupam com o fato de que a participação de corporações na distribuição de água levará a preços muito altos para as pessoas pobres, uma situação insustentável quando a água é essencial para a vida. No entanto, a tendência de investimento privado na distribuição de água deu um passo adiante em 22 de março, Dia Mundial da Água, quando a Cúpula da Água da Casa Branca anunciou que mais de 150 empresas se comprometeram a investir US$ 4 bilhões em infraestrutura hídrica nos EUA.

Em última análise, os clientes provavelmente terão que pagar mais pela água Assim, as empresas de serviços públicos, por sua vez, têm os fundos necessários para substituir a infraestrutura obsoleta. De acordo com a AWWA (American Water Water Association), a maioria dos americanos paga menos de US$ 3.75 por cada 1,000 galões de água fornecidos às suas torneiras. Tommy Holmes, diretor legislativo da AWWA, afirma que isso subestima enormemente o valor da água potável segura. "As pessoas têm a ideia de que, como a água é algo natural que cai do céu, não deveria ser cara", diz ele. "Mas a Mãe Natureza não coleta a água, não a trata e não a distribui pelos canos. São as pessoas que fazem isso e precisam ser remuneradas por isso."