La crisis hídrica es uno de los desafíos ambientales más graves que enfrenta el mundo actualmente. Con un crecimiento poblacional constante, la urbanización acelerada y el cambio climático intensificando fenómenos como las sequías y la desertificación, garantizar el acceso al agua se ha convertido en uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) más importantes.
A nivel mundial, se estima que más de 2 mil millones de personas viven en áreas con acceso limitado al agua potable, y casi la mitad enfrenta algún tipo de escasez estacional. Este problema no se limita únicamente a regiones áridas o semiáridas; también afecta áreas densamente pobladas que dependen de fuentes hídricas sobreexplotadas o contaminadas. Tan solo en México, 74% del territorio atraviesa algún grado de sequía.
Para enfrentar este reto, tanto los gobiernos como el sector agropecuario y ganadero -principales consumidores de agua- necesitan mejorar sus procesos e infraestructura, pero el sector arquitectónico también tiene un papel relevante en este escenario, ya que aproximadamente el 20% del uso del agua está representado por edificios de uso residencial, comercial e industrias. Las nuevas edificaciones pueden incorporar tecnologías avanzadas de tratamiento, potabilización, desalinización y generación de agua desde su diseño inicial, con el objetivo de maximizar la eficiencia hídrica y garantizar la disponibilidad del recurso en todo el ciclo de vida del edificio.
¿Conoces los desafíos y oportunidades en eficiencia hídrica en distintos tipos de proyectos arquitectónicos?
Actualmente, la eficiencia hídrica debe ser una meta consistente en prácticamente todos los tipos de proyectos arquitectónicos, aunque sus características y oportunidades varían según su uso, escala y ubicación, pues de ello dependen factores como el uso que se hará del agua, la inversión disponible para sistemas de gestión y los recursos renovables que se pueden aprovechar.
Por ejemplo, en zonas urbanas densamente pobladas, donde la alta demanda de agua potable y la falta de acceso a tecnologías avanzadas de tratamiento son problemas recurrentes, se pueden implementar sistemas residenciales de captación de agua de lluvia y reutilización de aguas grises para los WC. En particular, los edificios comerciales suelen tener un alto consumo de agua en áreas comunes como baños, sistemas HVAC, cocinas industriales y lavanderías. Además, generan un gran volumen de aguas residuales. En estos escenarios conviene integrar desde el diseño del edificio sistemas para el tratamiento y reutilización de aguas grises, así como sistemas de ahorro de agua en sanitarios y grifos.
En cuanto a los espacios públicos, el riego extensivo de áreas verdes y el mantenimiento de elementos acuáticos, como lagos artificiales, pueden significar un gasto considerable de agua potable. Pero también existe un gran potencial de captación de agua de lluvia, que puede destinarse al riego eficiente mediante tecnologías de goteo o nebulización. Si se trata de manera correcta, incluso puede usarse para consumo humano.
Por su parte, las industrias utilizan grandes cantidades de agua en procesos de producción, enfriamiento de maquinaria, limpieza y otras operaciones, pero es posible dotarlas de plantas de tratamiento industriales para su reutilización, o implementar sistemas de desalinización para abastecimiento interno, y mejorar procesos de enfriamiento con tecnologías avanzadas que minimicen el uso de agua.
Tratamiento de agua: Reutilización eficiente para un consumo responsable
El tratamiento de aguas residuales consiste en la remoción de contaminantes físicos, químicos y biológicos para su reutilización en aplicaciones que no requieren agua potable, como el riego, sistemas sanitarios o enfriamiento industrial. Las aguas residuales pueden ser grises (derivadas de actividades de limpieza, como bañarse, lavarse las manos o lavar la ropa) o negras (aguas contaminadas con materia fecal u otros residuos biológicos peligrosos por contener agentes patógenos como el E-Coli).
Dependiendo tanto del tipo de agua residual como del uso que pretendamos darle, el tratamiento puede ser:
Primario: Remueve sólidos grandes y materiales suspendidos mediante procesos físicos como sedimentación, filtración y tamizado. Este proceso básico es esencial para eliminar partículas grandes que pueden interferir con etapas más avanzadas de tratamiento. Las aguas tratadas solo con un filtrado primario se pueden usar para riego de áreas verdes o sistemas de enfriamiento industrial donde la calidad del agua no necesita ser óptima.
Secundario: Eliminan materia orgánica disuelta a través de procesos biológicos. Los métodos más comunes incluyen lodos activados, biodiscos y reactores biológicos de membrana (MBR). Estos sistemas dependen de microorganismos que descomponen la materia orgánica presente en el agua, mejorando significativamente su calidad. Las aguas tratadas con métodos secundarios son aptas para sistemas de riego agrícola o industrial, así como para descarga en cuerpos de agua con regulación ambiental adecuada.
Terciario: Aplican tecnologías avanzadas para la eliminación de contaminantes específicos. Esto incluye filtración de membranas (microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa), ozonización, desinfección UV y adsorción mediante carbón activado. Este nivel de tratamiento permite obtener agua de alta calidad adecuada para reutilización en riego, sistemas sanitarios y algunas aplicaciones industriales.
Cuaternario: se trata de tecnologías innovadoras destinadas a la eliminación de contaminantes emergentes como productos farmacéuticos, microplásticos y compuestos químicos resistentes. Incluye procesos avanzados de oxidación (AOP), electrocoagulación y filtración avanzada mediante materiales nanoporosos. Este tratamiento es ideal para la purificación de agua que será utilizada en procesos industriales críticos, producción de alimentos o incluso como agua potable después de un tratamiento adicional, aunque este proceso debe ser monitoreando constantemente para verificar que se cumpla con los requisitos para el consumo humano.
Opciones residenciales para el tratamiento de aguas residuales: combinando estética con sostenibilidad
Si bien edificios comerciales o fábricas pueden incluir plantas de tratamiento como tal, en los proyectos residenciales se puede recurrir alternativas más estéticas, como los humedales artificiales, diseñados para imitar el funcionamiento de un ambiente filtrador natural mediante una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que combinan filtros de grava, arena y vegetación específica para eliminar contaminantes.
El agua residual pasa primero por un filtro grueso que retiene sólidos grandes. Luego, atraviesa capas de grava y arena donde se retienen partículas más pequeñas y se promueven reacciones biológicas que eliminan materia orgánica. Finalmente, las plantas acuáticas absorben nutrientes y metales pesados, mejorando aún más la calidad del agua y haciéndola apta para reutilizarse en riego, alimentación de estanques ornamentales o incluso descarga en sistemas sanitarios. Además, el agua resultante puede pasar por un proceso de cloración y decloración que la hace apta para la mayoría de los usos sanitarios domésticos.
Los humedales artificiales son ideales para proyectos residenciales, así como áreas rurales con acceso limitado a infraestructura avanzada de tratamiento. Además, estos sistemas requieren bajo mantenimiento y pueden integrarse estéticamente en el paisaje del proyecto arquitectónico.
Potabilización: Garantizando agua segura para consumo humano
La potabilización es un proceso que convierte agua cruda (directamente extraída de la naturaleza) o agua tratada en agua segura para el consumo humano, como beberla, lavar utensilios o higiene personal. Además de eliminar impurezas y partículas sólidas, su objetivo más importante es destruir microorganismos patógenos y eliminar compuestos químicos que puedan ser dañinos. Las tecnologías utilizadas en la potabilización a gran escala incluyen:
- Filtración: Un proceso físico que remueve partículas suspendidas y sedimentos mediante distintos medios filtrantes (arena, carbón activado, membranas).
- Cloración: Técnica química común que utiliza cloro u otros compuestos para desinfectar el agua y eliminar microorganismos patógenos.
- Ozonización: Un método avanzado que aplica ozono para la eliminación de bacterias, virus y compuestos orgánicos resistentes. Es particularmente útil para sistemas que requieren altos estándares de pureza.
- Desinfección UV: Utiliza luz ultravioleta para destruir microorganismos sin afectar la composición química del agua. Este método es efectivo, rápido y no deja residuos.
- Sistemas de ultrafiltración y ósmosis inversa: Tecnologías avanzadas que emplean membranas para remover partículas extremadamente pequeñas, incluyendo virus, bacterias y sales disueltas.
- Destilación: Implica la evaporación y posterior condensación del agua, eliminando impurezas y microorganismos. Aunque es altamente efectivo, su alto consumo energético limita su uso en proyectos arquitectónicos.
Los edificios residenciales, especialmente en zonas sin acceso a agua potable, pueden incluir sistemas descentralizados que garanticen agua segura para sus habitantes. Las plantas potabilizadoras internas también pueden ser necesarias en proyectos industriales que requieren agua purificada en procesos críticos, como la producción de alimentos o productos farmacéuticos.
Desalinización: Transformar agua salina en un recurso viable
La desalinización es una solución prometedora para enfrentar la crisis hídrica en regiones costeras o zonas con acceso limitado a fuentes de agua dulce. Este proceso permite convertir agua salina o salobre en un recurso utilizable para consumo humano, riego o aplicaciones industriales, eliminando sales y minerales disueltos mediante métodos como:
Ósmosis inversa (RO): El método más utilizado a nivel mundial. Consiste en forzar el agua salina a través de una membrana semipermeable que retiene las sales y otros contaminantes. Es altamente eficiente, pero requiere un consumo energético significativo.
Destilación: Utiliza procesos de evaporación y condensación para separar las sales del agua. Este método también demanda grandes cantidades de energía para generar el calor de la evaporación, a menos que se aproveche el calor residual de otros procesos o fuentes renovables, como la energía geotérmica.
Electrodiálisis inversa (EDR): Este método emplea membranas cargadas eléctricamente para separar las sales del agua. Es más eficiente que la ósmosis inversa en casos de agua ligeramente salina, pero menos eficiente para agua de mar.
El agua desalinizada se puede usar para procesos industriales, o se puede potabilizar para abastecer a hoteles, complejos residenciales y comerciales ubicados en regiones costeras o islas. Sin embargo, aún es difícil equilibrar los elevados costos energéticos, así como los de instalación y mantenimiento de las plantas desalinizadoras, con los beneficios a mediano y largo plazo, por lo que actualmente solo son adecuadas para cierto tipo de proyectos a gran escala que disponen de fuentes de energía renovables.
Generación de agua: ¿es posible crear agua desde el aire?
La materia no se crea ni se destruye, y el agua no es la excepción. Pero, aunque no lo veamos, hay vapor de agua disuelto en la atmósfera, y su conversión en agua líquida es una innovación que puede aprovechar la humedad ambiental o fenómenos naturales como la niebla para obtener un recurso hídrico que de otra manera se perdería.
Condensadores: Aprovechan la diferencia de temperatura entre la superficie del colector y el ambiente para condensar vapor de agua. Generalmente, funcionan durante la noche, y en algunos casos es posible instalar condensadores pasivos que generan agua sin necesidad de energía adicional y que requieren un mantenimiento mínimo.
Generadores atmosféricos de agua (AWG): Dispositivos que extraen vapor de agua del aire mediante condensación. Pueden ser impulsados por electricidad o fuentes renovables como la energía solar o eólica. Algunos modelos avanzados son capaces de producir varios cientos de litros por día, incluso en ambientes con baja humedad relativa.
Captadores de niebla: Son paneles o mallas especiales que retienen partículas de agua presentes en la niebla, permitiendo su recolección para su posterior almacenamiento y uso. Este sistema funciona principalmente en zonas montañosas con frecuentes bancos de niebla.
Materiales absorbentes avanzados: Nuevas investigaciones están desarrollando materiales higroscópicos capaces de capturar y liberar agua en condiciones controladas. Estos materiales podrían integrarse en sistemas arquitectónicos para proveer agua en áreas urbanas densamente pobladas.
Dependiendo del nivel de humedad en la región y de la disponibilidad de energías renovables, los proyectos arquitectónicos modernos pueden incluir sistemas que aprovechen el agua ambiental. Por ejemplo, en zonas muy húmedas y cálidas puede valer la pena instalar un AWG alimentado por energía solar, mientras que sistemas pasivos son más adecuados en zonas menos húmedas, pero en las que la temperatura baja lo suficiente como para condensar el vapor sin necesidad de energía extra.
Aunque aún no es posible generar agua del aire a escala suficiente como para cubrir con todos los requerimientos de un edificio, integrar estos sistemas en la planificación global de gestión de agua puede ser un aporte valioso a la eficiencia general del proyecto.
Sistemas integrados: Arquitectura sostenible para la gestión hídrica
Los sistemas integrados son soluciones que combinan diversos métodos de tratamiento, potabilización, desalinización y generación de agua para maximizar la eficiencia hídrica de un proyecto arquitectónico. Este enfoque se basa en la sinergia entre diferentes tecnologías que, cuando se combinan adecuadamente, ofrecen resultados muy superiores en comparación con su uso individual.
Si bien implementar sistemas integrados puede presentar retos significativos relacionados con la inversión, la complejidad y el mantenimiento, todos estos desafíos pueden ser superados mediante un diseño adecuado, la utilización de tecnologías avanzadas, además de proponer equipos y sistemas ahorradores con un enfoque colaborativo entre arquitectos, ingenieros y expertos en sostenibilidad.
Page: creando proyectos arquitectónicos para un consumo responsable de agua
En Page, comprendemos que enfrentar la crisis hídrica va más allá de implementar soluciones puntuales. Nuestro equipo de expertos trabaja de manera coordinada e integral, desarrollando estrategias personalizadas que aprovechan los recursos disponibles en cada proyecto junto con tecnologías inteligentes para garantizar eficiencia, rentabilidad y responsabilidad en la gestión del agua.
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