Toda vez que você lava seu vaso sanitário ou lava o banho, você está perdendo algo surpreendentemente valioso: calor.

É preciso muita energia para aquecer a água em primeiro lugar, e grandes quantidades dessa energia simplesmente desaparecem pelo ralo e se perdem no meio ambiente. Cerca de 15-30% de uma conta de energia doméstica típica vai para o aquecimento de água. Reutilizar esse "calor" seria uma maneira muito simples de tornar nossas vidas mais sustentáveis.

A energia está em toda parte no ciclo urbano da água. Utilitários de água usam para produzir água potável e bombeá-lo para sua torneira em casa. Após o uso, a água é descarregada no esgoto e purificada nos trabalhos de tratamento de esgoto. Esses tratamentos de drenagem e águas residuais também usam energia.

A água não precisa ser um enorme dreno de energia - pode até ser uma fábrica de energia líquida. Já somos capazes de produzir biogás a partir de nossos resíduos, por exemplo, e usá-lo para abastecer o "ônibus poo" entre outras coisas.

Demora cerca de dez vezes mais energia para aquecer a água do que para bombeá-la ou tratá-la após o uso. E essa energia é geralmente desperdiçada. Afinal, a água quente de sua torneira geralmente ainda está quente quando desce pelo ralo e, portanto, a água residual contém muita energia térmica.

Reutilizar esse calor seria uma vitória fácil para o meio ambiente. Isso tornaria o ciclo da água mais eficiente em termos de energia e reduziria bastante nossa pegada de carbono.

Para recuperar o calor de nossas águas residuais, primeiro precisamos de um permutador de calor. Este dispositivo pode executar um fluxo de água fria ao lado de um aquecido, sem que os dois fluidos se misturem. Em vez disso, o calor é extraído da água morna e transferido para a água fria.

Em um sistema doméstico simples, a água fria que vai para o chuveiro pode ser pré-aquecida com calor do banheiro, cozinha e água do banho, o que significa que podemos usar menos água morna para criar um banho confortável.

Em sistemas maiores, o trocador de calor pode ser instalado na rede de esgoto da rua. Neste caso, a corrente fria será um meio recirculante que leva o calor para uma bomba de calor – uma espécie de frigorífico que funciona ao contrário. Esta bomba de calor pode fornecer calor a uma temperatura muito mais elevada (cerca de 50?) para um terceiro fluxo de água. Este fluxo quente pode então ser usado em um edifício para aquecimento de ambientes ou novamente para água quente da torneira.

Primeiro, é difícil descobrir quão eficaz seria a recuperação de calor, pois é extremamente difícil fazer medições de fluxo e temperatura dentro de um esgoto. Dispositivos rapidamente entupidos com resíduos sólidos e lixo doméstico. O calor disponível nos esgotos também varia muito de dia para dia, ou mesmo de hora em hora.

Para superar as dificuldades de fazer medições diretas, usamos modelos de computador que podem prever a quantidade de calor disponível em uma rede de esgoto. Um modelo, Simdeum, olha para o uso de banheiros, torneiras, máquinas de lavar e outros aparelhos para estimar a quantidade de água vai acabar nos esgotos - e quão quente será. Outro modelo, Sobekcalculará a quantidade de água que flui através da rede de esgotos e os níveis de água na rede de esgotos. Desenvolvemos um módulo adicional que determina quanto calor é perdido pelas paredes do tubo no solo circundante.

Esses modelos funcionam na prática. Quando investigamos o uso de água pelos alunos que moravam no campus da Universidade de Bath, descobrimos que nossas previsões de fluxo e temperatura com base em pesquisas correspondiam de perto aos dados dos poços próximos.

Mas só podemos aproveitar esse calor uma vez que descobrimos como armazená-lo ou alimentá-lo em um sistema de aquecimento maior. Fortes variações diárias no uso da água e a defasagem entre a demanda por água quente, que atinge o pico no período da chuva matinal, e seu suprimento nos esgotos, significa que a reutilização de calor em pequena escala permanece impraticável.

Tudo isso já é possível em uma escala maior. Cálculos modelo na cidade holandesa de Almere mostrou que a recuperação de calor dos esgotos se torna atraente quando a água residual é coletada de 5,000 ou mais pessoas. Evidência prática de sistemas em uso pode ser encontrada na Alemanha, Suíça e Escandinávia.Este artigo foi escrito com Laura Piccinini como parte de seu projeto de mestrado na EPFL Lausanne.