Projeto otimizado de redes de reúso de água em cidades por meio do desenvolvimento e teste de ferramentas de suporte à decisão

npj Clean Water volume 6, Número do artigo: 23 (2023) Cite este artigo

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A escassez de água e as secas são um problema crescente em muitas partes do mundo. No contexto dos sistemas hídricos urbanos, a transição para a circularidade pode implicar o tratamento e reutilização das águas residuais. O planejamento e a avaliação de projetos de reúso de água exigem que os tomadores de decisão avaliem o custo e os benefícios de cenários alternativos. Abordagens manuais ou semiautomáticas ainda são práticas comuns para o planejamento de redes de distribuição de água potável e recuperada. Este trabalho ilustra uma ferramenta de apoio à decisão que, com base em fontes de dados abertas e teoria dos grafos acoplada a algoritmos de otimização gulosos, é capaz de calcular automaticamente a rede ótima de água recuperada para um determinado cenário. A ferramenta fornece não apenas a quantidade máxima de água de reúso servida por unidade de custo investido, mas também o comprimento e diâmetro das tubulações necessárias, a localização e tamanho dos tanques de armazenamento, a população atendida e os custos de construção, ou seja, tudo sob a mesma arquitetura. A utilidade da ferramenta é ilustrada em duas cidades diferentes, mas complementares em termos de tamanho, densidade e topografia. Estima-se que o custo de construção da rede ótima de aproveitamento de água para uma cidade de aproximadamente 100.000 habitantes esteja na faixa de € 0,17–0,22/m3 (para um período de retorno de 30 anos).

Os recursos hídricos são limitados e distribuídos de forma desigual no espaço e no tempo. A escassez de água e as secas são um problema crescente em muitas áreas, pelo menos sazonalmente, em termos de intensidade e frequência1. O turismo tem sido reconhecido como um dos setores de maior consumo de água nas escalas local, regional e global2,3, pois sua viabilidade e sustentabilidade dependem da quantidade e qualidade adequadas do abastecimento de água4.

No contexto dos sistemas hídricos urbanos, a transição para a circularidade e a minimização do consumo de água potável exige o redesenho da infraestrutura hídrica, incluindo o tratamento de (águas residuais) e a reutilização da água5. As águas residuais tratadas podem ser usadas para fins não potáveis, incluindo irrigação, descarga de vasos sanitários, lavagem de carros, fins de limpeza e usos industriais6, onde as tecnologias apropriadas devem ser cuidadosamente selecionadas. A legislação da UE (UE 2020/741) estabelece requisitos mínimos, especialmente para fins de reutilização de água na agricultura. No entanto, não regulamenta especificamente a reutilização de água em instalações turísticas ou a reutilização de água para usos urbanos em geral, como descargas sanitárias. A Espanha é um dos únicos cinco países europeus, além de Chipre, Grécia, França e Itália, que implementaram um regulamento nacional de reúso de água juridicamente vinculativo (RD 1620/2007). A regulamentação espanhola de reutilização de água, de fato, é atualmente a regulamentação da UE com o maior número de aplicações de reutilização de água bem definidas, incluindo descargas de vasos sanitários e irrigação de jardins. Além da Europa, outros países do mundo, como EUA, Austrália, Cingapura e África do Sul, também permitem o uso de água de reúso nas cidades e especificamente para uso doméstico. Além disso, espera-se que mais e mais países em breve considerem o reúso de água como um recurso alternativo confiável. Vários municípios da Espanha (por exemplo, Sant Cugat del Vallès) têm promovido a reutilização de água em edifícios de vários andares7,8. No entanto, as aplicações ainda são muito limitadas e as informações relacionadas são amplamente escassas na literatura.

A reutilização eficiente e sustentável da água requer projetos viáveis ​​de reutilização de água (ou seja, estações de tratamento de recuperação de água e distribuição para usos potenciais). O planejamento e a avaliação de projetos de reúso de água exigem que os tomadores de decisão respondam a uma série de perguntas sobre questões como: (i) o melhor tratamento terciário/avançado a ser implementado, (ii) o número de usos/usuários na cidade (ou seja, quanto as águas residuais precisam ser recuperadas) e (iii) como selecionar a rede de distribuição de água ideal. A resposta a essas perguntas requer considerar diferentes desafios (ambientais, econômicos) e tecnologias para recuperação de água e usos potenciais de água recuperada, avaliando o custo e benefício de todos os cenários por meio de diferentes critérios.