San Mateo Tlaltenango.

La crisis del agua y saneamiento en las megaciudades

La crisis de agua y saneamiento (AyS) en la Ciudad de México (CDMX), sigue los patrones usuales de las megaciudades a nivel global y específicos en Latinoamérica. Se ha estimado que para el año 2050, 19 de las 32 megaciudades, que son aglomeraciones urbanas de más de diez millones de personas, enfrentarán escasez de agua (He et al. 2021). Este escenario se acentúa en América Latina, que tiene la mayor proporción de habitantes en megaciudades del planeta, representando aproximadamente el 20 por ciento, y es la región en desarrollo con la tasa más alta de urbanización y el crecimiento demográfico más rápido (Goytia 2022). La expansión de megaciudades latinoamericanas tiende a afectar la provisión de servicios públicos, que cuentan con infraestructuras deficientes y con dificultades financieras (Goytia, 2022). Esto se acentúa para los servicios centralizados de AyS, ya que su expansión es limitada en un número cada vez mayor de ciudades y megaciudades bajo estrés hídrico severo (Hyde-Smith 2022; Kehoe y Nokhoudian 2022), como es el caso de la CDMX. Por lo que, entre los problemas principales de desarrollo sustentable que enfrenta la CDMX, la falta de agua sostenible es el más grave (Soto 2007; CDHDF 2018).

Prototipos instalados.

Un componente importante de la crisis de agua en las megaciudades latinoamericanas, son sus sistemas de saneamiento, que son principalmente a base de desagüe y alcantarillado (Beard et al. 2022). Incluso cuando se implementan soluciones de “saneamiento mejorado”, es decir, instalaciones de alcantarillado entubado según lo definido por OMS-UNICEF (2021), las aguas residuales crudas a menudo se vacían en cuerpos de agua cercanos o canales de drenaje de aguas pluviales (Weststrate et al., 2019; Beard et al. 2022). Si bien estas son soluciones “mejores” para el usuario directo, generan un mayor riesgo de contaminación para la población en general e incapacitan la infraestructura local natural que proporciona agua limpia (Beard et al. 2022; Tellman et al. 2018).

La provisión de servicios de AyS en las megaciudades no sigue el ritmo de la urbanización (Hyde-Smith 2022). De hecho, la infraestructura de saneamiento sin alcantarillado aumenta a nivel mundial al doble de la tasa de conexiones de alcantarillado (OMS-UNICEF 2021). Esto, a pesar de que, la infraestructura gris centralizada tiende a ser parte del ideario de desarrollo socioeconómico, y se considera la solución tecnológica convencional, ya que su implementación se percibe como predecible, económica y cómoda, al menos a corto plazo. Sin embargo, es deseable buscar nuevas vías de desarrollo urbano resiliente, como soluciones descentralizadas formales tales como la cosecha de agua de lluvia, para la previsión de agua limpia y los humedales construidos (HC) para el tratamiento de agua residual y su reutilización segura en sitio. De esta forma, las soluciones de AyS en sitio pueden abordar las vulnerabilidades inherentes del sistema actual, proporcionar ahorros de costos a largo plazo y, en última instancia, promover nuevas trayectorias de desarrollo (Tellman et al. 2018).

Es importante destacar que el diseño, implementación, mantenimiento y adopción de las estrategias de AyS descentralizadas son temas científicos de vanguardia. Esto es porque los sistemas en sitio requieren “hacerse a la medida” de las comunidades donde se ponen en marcha. Para que estas estrategias se lleven a cabo exitosamente, es necesario tener un conocimiento profundo de los sistemas locales de gente-agua. Para la CDMX, esto es aún más crítico ya que sus comunidades urbanas y rurales tienden a ser altamente heterogéneas y sus percepciones y usos de sus espacios dependen en gran medida de los contextos socioculturales locales (Paul y Nagendra 2017; Pérez y Hack 2021).

Abordando los retos de saneamiento mediante el reúso seguro de agua en la CDMX (proyecto piloto)

Dada la necesidad de desarrollar tecnologías de AyS adecuadas para la diversidad de localidades en la CDMX, del 2018 al 2021 se realizó un proyecto piloto para estudiar el desempeño social y tecnológico de un prototipo. El prototipo tiene como fin el tratamiento de agua residual doméstica para la reutilización segura de esta agua tratada en sitio. Este prototipo cuenta con un nivel de madurez tecnológica 5, es decir está en una etapa de validación de uso y no es aún un sistema totalmente probado y desarrollado. De tal forma, que el objetivo de este proyecto era generar lecciones aprendidas basadas en evidencia para el desarrollo del sistema tecnológico que responda a las particularidades y necesidades específicas socioculturales y ecológicas en entornos de la CDMX donde no existe servicios formales de drenaje, alcantarillado y tratamiento de aguas residuales.

Se seleccionó como caso de estudio a San Mateo Tlaltenango (SMT), un pueblo originario del Desierto de los Leones, Alcaldía Cuajimalpa de Morelos. SMT es una comunidad periurbana, que cuenta con espacios urbanos, rurales y de suelo de conservación. En este pueblo se generan anualmente alrededor de 4.5 millones de metros cúbicos de aguas residuales y generalmente se vierten sin tratamiento a barrancas y ríos. Estas descargas directas han provocado que los ríos y manantiales del pueblo, los cuales son fuente de agua potable para los habitantes, se contaminen por estar en contacto directo con agua de mala calidad. Así SMT presenta un alto grado de vulnerabilidad y precariedad en sus servicios de AyS.

En el proyecto piloto, se colaboró con tres domicilios para implementar un prototipo por casa y validarlos. Estos domicilios son representativos de los tipos de tenencia de tierra en el pueblo: ejidal, comunal y pequeña propiedad. Los domicilios cuentan con actividades agrícolas de autoconsumo o venta. Se diseñaron dinámicas lúdicas y de comunicación asertiva para involucrar a los colaboradores del proyecto, que son los habitantes de los domicilios. Los colaboradores fueron introducidos al proyecto piloto y a la tecnología de los HC para tratamiento de aguas residuales mediante talleres informativos.

En estos talleres se explicó el funcionamiento y los componentes de los sistemas a ser instalados en sus viviendas. El mayor interés expresado de los colaboradores en estos sistemas fue el poder reusar las aguas y aprovecharlas para la producción vegetal, especialmente ante la presente escasez del recurso hídrico.

Los usuarios también fueron involucrados durante el proceso de diseño, al revisarse y seleccionar con ellos los diferentes componentes a instalar y participaron en la toma de decisiones sobre la ubicación de los sistemas dentro de sus predios. El diseño del HC más adecuado para cada domicilio se determinó utilizando una línea de base cuádruple (social-cultural, ambiental, económico y tecnológico), que implicó el desarrollo (eco)tecnológico adecuado para los domicilios en cuestión .

Durante el tiempo del estudio, se monitoreó el funcionamiento de los humedales realizando pruebas de calidad de agua. Por cuestiones de pandemia, en un inicio las pruebas se centraron solamente en el agua a la entrada y salida del sistema (año 2020), pero en el 2021 las pruebas se extendieron al agua existente en cada componente de los humedales. Los parámetros que se midieron fueron: demanda química de oxígeno, nitratos, nitritos y fosfatos, nitrógeno total, amonio, carbono orgánico total, sólidos suspendidos totales, coliformes totales, coliformes fecales, temperatura, pH, potencial de oxidación–reducción y oxígeno disuelto. Las observaciones a lo largo de un año y medio indican que los sistemas son altamente robustos, con operaciones reproducibles, capaces de producir agua segura para reutilización en el riego de huertos y hortalizas.

Se realizó un seguimiento mensual y una auditoría con los colaboradores para evaluar el desempeño social del piloto. Los usuarios de los prototipos manifestaron estar satisfechos con la implementación de los sistemas en sus viviendas. La mayor satisfacción con los sistemas se relacionó con la percepción de estar aportando al cuidado y al ahorro del agua, así como participar en un proyecto piloto que podría ser replicable. Entre los usuarios se expresó el orgullo de contar con esta tecnología, de ser parte de una iniciativa que pudiera contribuir al cuidado del agua y de mostrarla y compartirla con los miembros de su comunidad (familiares y vecinos).

Los colaboradores también identificaron aspectos del piloto que no cumplió con sus expectativas y proporcionaron sugerencias para mejorar el prototipo. Se observó que en ningún domicilio se mencionó los posibles beneficios ambientales del tratamiento de las aguas residuales en sí, tal como evitar la descarga de aguas contaminadas en barrancas u otros cuerpos receptores. Por otro lado, el agua y nutrientes resultantes del tratamiento no brindaron tantos beneficios como los usuarios esperaban, dado que las cantidades de agua tratada fueron menores a la demanda de agua para riego que ellos tienen. Además, al ser prototipos y no un sistema totalmente probado y desarrollado, los usuarios expresaron la dificultad en algunos aspectos de operación y mantenimiento del sistema. Como esperado, los usuarios expresaron que este tipo de proyectos solo podrían llevarse a cabo en hogares en donde se tenga una previa sensibilización o concientización ambiental y una visión de cuidado del agua. Estas lecciones aprendidas han sido recolectadas para seguir con la mejora del prototipo y así aumentar su nivel de madurez tecnológica para que pueda en un futuro ser un producto terminado.

Diagrama del prototipo del sistema de tratamiento de aguas residuales mediante humedales. 1. Agua residual generada en el domicilio; 2. Tanque ecualizador; 3. Biodigestor; 4. Humedal subsuperficial horizontal; 5. Humedal subsuperficial vertical; 6. Tanque colector; 7a. recirculación; 7b. riego a huerto de traspatio

En el proyecto piloto participaron instituciones nacionales (UAM, Universidad Iberoamericana y UNAM) y una internacional (Universidad de Glasgow) mediante 7 investigadores de ingeniería biológica, ingeniería civil, biología molecular, biología, estudios socioterritoriales, sociología y antropología. También, incluyó la labor de 17 alumnos de diversas disciplinas y una posdoctorante. También contó con la participación, voluntad y compromiso de los colaboradores de SMT.

Los componentes del proyecto fueron financiados por diversas instituciones: Proyecto No. 7065, CONACYT Proyectos de Desarrollo Científico para Atender Problemas Nacionales; Proyecto No. 2989, Cátedras CONACYT; Proyecto No. 2019-209, SECTEI-British Council; Proyecto No. FF\1920\1\43, Royal Academy of Engineering, Reino Unido.•