As pessoas nos países desenvolvidos ligam a torneira e os fluxos de água potável, um benefício de saúde dramático que eles tendem a dar como certo. Essa complacência foi drasticamente interrompida no ano passado, quando as crianças em Flint, Michigan, começaram a testar positivo para envenenamento por chumbo e a fonte foi atribuída à água da torneira. Mas Flint não deveria ter pegado ninguém de surpresa; na verdade, os profissionais da indústria da água vêm alertando há anos. Grande parte da infra-estrutura de água no mundo desenvolvido foi construída 70 para 100 anos atrás e está chegando ao fim de sua vida útil. A American Water Works Association diz que entramos na “era da substituição”, na qual devemos reconstruir “os sistemas de água e esgoto que nos foram legados pelas gerações anteriores”. A maioria dos tubos, dependendo de seus materiais e do ambiente em que residem, uma vida útil de 60 a 95 anos. Os componentes mecânicos e elétricos das estações de tratamento podem servir 15 a 25 anos. Sem atualizações imediatas, provavelmente veremos a deterioração da qualidade da água, com mais incidentes de envenenamento por chumbo ou arsênico e contaminação bacteriana e viral, e um número crescente de vazamentos interrompendo o serviço de água e levando a reparos de emergência dispendiosos.

Em 2013, a Sociedade Americana de Engenheiros Civis deu o sistema de água potável dos EUA uma nota de D. Nos Estados Unidos, a rede de água 240,000 explodiu um ano, ou cerca de uma a cada dois minutos. Todos os anos, mais de 32 bilhões de metros cúbicos (41 bilhões de jardas cúbicas) de água tratada são perdidos em vazamentos ao redor do mundo - água suficiente para atender quase 400 milhões de pessoas, de acordo com o Banco Mundial. E embora a água potável nos Estados Unidos permaneça bastante segura em geral, a contaminação por bactérias ou vírus regularmente faz com que as pessoas fiquem doentes. Em 2011 – 2012, a nação viu Surtos de doenças associadas à água potável 32, causando casos de doença 431 e mortes 14, de acordo com seus Centros de Controle e Prevenção de Doenças.

A modernização de mais de 800 milhões de quilômetros de canos de água potável nos EUA - juntamente com outras infraestruturas de água - e a expansão dos sistemas para atender às necessidades de uma população crescente é projetada para custar mais de US $ X trilhões de dólares nos próximos 1 anos, de acordo com a AWWA. Embora o investimento financeiro necessário seja incompreensível, adiar atualizações pode significar qualidade de água degradada de canos com vazamentos ou instalações de tratamento desatualizadas, interrupções de serviço e até mesmo custos mais altos: é muito mais barato prevenir um vazamento do que consertar danos causados ​​pela água em prédios mofados ou estradas afiveladas.

Para realizar triagem direcionada, novas tecnologias - sensores, medidores inteligentes e plataformas de gerenciamento de dados - estão ajudando os gestores de água a tomar decisões informadas sobre como alocar fundos preciosos e ficar à frente dos problemas.

“Nós pregamos o gerenciamento de ativos. Não basta substituir x por cento de tubos por ano ”, diz Tommy Holmes, diretor legislativo da AWWA. “Faça uma análise do seu sistema e escolha qual 2 por cento dos tubos precisa ser substituído, em vez de apenas focar em uma área geográfica. Você quer substituir os canos à beira da falha primeiro. ”

Arsenal Tecnológico

Ajudar a tomar essas decisões estratégicas são os hidrômetros, que são de alta tecnologia. As cidades estão começando a instalar medidores inteligentes nas residências e empresas dos clientes para medir o uso da água. Como a infra-estrutura de medição avançada (conhecida na empresa como AMI) pode transmitir dados sobre a água consumida através de tecnologia sem fio para escritórios centrais em tempo real, ela pode “dizer muito mais do que apenas uso de água”, diz Ken Thompson, vice-diretor de tecnologia inteligente. soluções de água para CH2M, uma empresa global de engenharia sediada no Colorado que ajuda os municípios a planejar as atualizações para a infraestrutura hídrica, escolher tecnologias e integrar equipamentos em um único sistema de gerenciamento. Thompson diz que os medidores de AMI podem encontrar vazamentos na propriedade do cliente, detectando padrões de uso incomuns. Eles também podem se concentrar nas quebras de dutos sob as ruas, que criam sucção e tiram água das casas dos moradores. "Se você vê um cluster com um problema de refluxo, provavelmente há uma quebra de pipeline naquela rua", diz Thompson. Usando esses dados, os gerentes podem calcular a localização do intervalo e consertá-lo imediatamente antes que ele danifique casas e estradas próximas.

Os sensores são outro componente-chave da moderna infraestrutura de água, usada para detectar vazamentos e contaminações. A água passa diretamente sobre o sensor, que é projetado para medir características químicas específicas da água. O sensor está contido em um estojo cilíndrico, geralmente feito de metal ou plástico e 8 a 12 polegadas de comprimento, que pode ser parafusado diretamente em um tubo. O cilindro também contém componentes eletrônicos para coleta de dados e comunicações. Para seus sistemas de gerenciamento de água, o CH2M normalmente usa três tipos de sensores, diz Thompson. A água potável tem um perfil químico padrão, portanto os sensores são projetados para detectar desvios, em vez de testar poluentes individuais. Se os sensores sinalizam uma aberração, isso alerta os administradores de água para testar a água para determinar a causa da mudança e se ela é prejudicial à saúde pública.

"Existem centenas de milhares de compostos", diz Thompson. "Você não pode olhar para tudo."

Os sensores que os clientes da CH2M usam normalmente custam alguns milhares de dólares cada, diz Thompson. Um utilitário maior como o que atende a Dallas, Texas, pode usar sensores 10 para 20, diz ele, enquanto um muito pequeno atendendo a milhares de pessoas “pode se safar com um ou dois”.

Na Universidade McMaster, em Hamilton, Ontário, os pesquisadores estão trabalhando em uma abordagem diferente para a tecnologia de sensores de água - uma que é muito mais barata. Gay Yuyitung, diretor executivo do Escritório de Ligação da McMaster Industry, diz que os pesquisadores da universidade estão trabalhando para produzir sensores que custam em torno de US $ 10.

RPesquisadores estão alcançando esse dramático corte de preços ao miniaturizar os sensores (para o tamanho de uma semente de gergelim) e usando materiais de baixo custo e métodos de fabricação. "Está como fabricar sensores usando uma impressora a jato de tinta, em oposição à fabricação altamente especializada ”, diz Yuyitung. "Eles estão reduzindo os componentes para que possam ser produzidos em massa de forma barata".

O professor de engenharia da McMaster, Jamal Deen, e sua equipe, incluindo os colegas de engenharia Raja Ghosh e Ravi Selvaganapathy, desenvolveram sensores químicos que podem detectar cloro e pH na água potável. No topo do material básico, eles podem aplicar diferentes interfaces químicas para que os sensores possam testar uma variedade de problemas de poluição. No futuro, essa inovação em sensores pode tornar essas tecnologias mais fáceis de serem alcançadas, especialmente para pequenas empresas de serviços de água. Nos EUA, 84.5 por cento dos sistemas comunitários de água atendem menos que as pessoas 3,300.

Como os sensores são baratos e podem se comunicar sem fio, eles também podem ser usados ​​para ajudar a garantir água potável em pequenas comunidades remotas que ainda não estão conectadas a um sistema municipal de tratamento de água, como as comunidades das Primeiras Nações no norte do país ou aldeias rurais da Índia. É necessária uma nova infraestrutura de água para atender às necessidades de populações em crescimento em todo o mundo, mas, mesmo antes de sua construção, as comunidades podem se beneficiar de tecnologias que medem a qualidade de sua água. As pessoas que vivem fora da rede de água podem usar os sensores para testar seu lago, córrego ou poço, para determinar se, por exemplo, o arsênico de origem natural aumentou em seu suprimento de água ou se as vacas tiveram uma recente ruptura no banheiro.

Gerenciamento de Sistemas

O software oferece outra ferramenta tecnológica para priorizar atualizações para a infraestrutura municipal de abastecimento de água. Dois grandes jogadores são CityNext da Microsoft e As cidades mais inteligentes da IBM, que analisam dados de medidores inteligentes, sensores e outras fontes para identificar vazamentos emergentes e contaminação.

O sistema de parques municipais de Miami – Dade, que usa mais de 300 milhões de galões (1.14 bilhões de litros) de água por ano, está usando a plataforma da IBM para detectar irregularidades no consumo de água e despachar os gerentes de parques para examiná-los. "Estamos economizando literalmente meses para encontrar e reagir a esses reparos que são necessários", diz Jack Kardys, diretor do Condado de Miami-Dade, Parks, Recreation, e Open Space Department. O departamento antecipa a economia de 7 para 12 por cento em sua conta anual de US $ 4 milhões de água.

A CH2M também fornece às concessionárias de água uma plataforma de gerenciamento de sistemas que ajuda os operadores a serem proativos na solução de problemas, ao invés de reativos, diz Thompson. Na 2013, com financiamento da Agência de Proteção Ambiental dos EUA, a CH2M instalou sistemas de vigilância e resposta na Filadélfia, Nova York, Dallas e São Francisco. Embora os sistemas tenham sido concebidos para proteger a água potável do crime, as cidades estão usando-os para a gestão cotidiana da qualidade da água, diz Thompson. A CH2M completou cerca de uma dúzia de grandes sistemas de água nos EUA e milhares de sistemas de vários tamanhos em todo o mundo, diz ele.

A verdadeira força das plataformas de dados está reunindo em um único local vários fluxos de informações - taxas de fluxo de água, condição de infraestrutura, qualidade da água - que antes eram isolados.

Michael Sullivan, gerente de vendas da IBM Smarter Water Management, diz que esses sistemas poderiam ter identificado o perigo de chumbo de Flint muito mais rapidamente. "Parte do problema com Flint era que não havia visibilidade real", diz ele. "Havia bolsões de informação, mas o problema realmente não apareceu até muito mais longe."

"Tratar os cidadãos como um sensor", como Sullivan coloca, é particularmente popular nos países em desenvolvimento.Plataformas de dados como a IBM e a CH2M também podem incorporar outras informações importantes, como o material e a idade dos tubos em uma determinada área e a expectativa de vida projetada em ambientes locais. Eles também podem sinalizar problemas em tempo quase real quando as chamadas dos clientes sobre vazamentos ou a qualidade da água alterada em uma área específica ultrapassam um limite de linha de base.

Confiar nos olhos dos clientes no chão não é novidade. O 1993 Cryptosporidium parvum Um surto em Milwaukee que adoeceu as pessoas 400,000 foi inicialmente sinalizado quando uma farmácia local chamou as autoridades de saúde pública, dizendo que não poderia manter 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 um sensor", como Sullivan coloca, é particularmente popular nos países em desenvolvimento. Na África do Sul, as pessoas testaram um aplicativo patrocinado pela IBM chamado WaterWatchers Isso permitiu que eles relatassem problemas como vazamentos, contaminação ou obstruções de fluxo por meio de seus telefones celulares, diz Sullivan.

A questão do financiamento

Embora a tecnologia inteligente possa ajudar as empresas de água a tomar decisões mais esclarecidas sobre onde gastar dólares de investimento de capital, economizando dinheiro em geral, ainda há a questão de onde obter o trilhão de US $ 1 que a AWWA prevê para a infraestrutura de água potável dos EUA. ao longo do quarto de século seguinte.

Nos EUA, os governos federal, estadual e municipal gastaram US $ 109 bilhões em infraestrutura hídrica (incluindo instalações de abastecimento de água e tratamento de esgoto, bem como tratamento e entrega de água potável) na 2014, de acordo com o Escritório de Orçamento do Congresso. Apenas um terço disso - cerca de US $ 36 bilhões - destinou-se a investimentos de capital, como novas tubulações ou instalações atualizadas de tratamento de água potável.

Tais dólares vêm principalmente de taxas locais de água, títulos municipais isentos de impostos e do Fundo Rotativo de Água Limpa da EPA, que alocaram US $ 863 milhões em subsídios aos estados para instalações de água potável no ano fiscal 2016. O Congresso criou um novo programa de empréstimos a juros baixos na 2014, mas ainda não destinou dinheiro para isso.

Esses pools de dinheiro não são suficientes. Para alcançar $ 1 trilhões em investimento, os EUA precisarão gastar uma média de US $ 400 bilhões por ano. Os US $ 36 bilhões para investimentos de capital ficam muito aquém.

Em última análise, os clientes provavelmente terão que pagar mais pela água, de modo que os serviços públicos, por sua vez, terão os recursos necessários para substituir a infraestrutura antiga. O investimento privado via parcerias público-privadas é um caminho provável para os municípios em dificuldades, de acordo com a empresa multinacional de serviços profissionais EY, apesar de dois obstáculos significativos. As empresas normalmente evitam os investimentos em infraestrutura de água, porque o setor de água é altamente regulamentado e conservador em relação à mudança, porque a saúde das pessoas está em jogo. E os ativistas de direitos humanos há muito se preocupam com o fato de envolver as corporações no fornecimento de água a preços muito altos para pessoas pobres, uma situação insustentável quando a água é crítica para a vida. No entanto, a tendência para o investimento privado na distribuição de água deu um passo à frente em março 22, Dia Mundial da Água, quando a Cúpula da Água da Casa Branca anunciou que mais de 150 empresas comprometeram US $ 4 bilhões em dinheiro privado para melhorar a infraestrutura de água dos EUA.

Em última análise, os clientes provavelmente terão que pagar mais por água assim, os serviços públicos, por sua vez, têm os fundos de que necessitam para substituir a infraestrutura antiga. De acordo com a AWWA, a maioria dos americanos paga menos de $ 3.75 por cada galão de 1,000 de água entregue em suas torneiras. Tommy Holmes, diretor legislativo da AWWA, diz que subestima muito a água potável. “As pessoas têm essa ideia de que, como a água é uma coisa natural que cai do céu, não deve ser cara”, diz ele. “Mas a Mãe Natureza não coleta a água, trata e entrega através dos canos. As pessoas fazem isso e precisam ser pagas ”.