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Los mejores impulsores de la innovación de hoy

Fuente: PUB Singapore’s National Water Agency y Singapore International Water Week (SIWW) (1)

La gestión de los recursos hídricos se ha convertido en uno de los mayores desafíos de nuestro tiempo, 10% de la población mundial no tiene acceso al agua limpia y el 33% a servicios de saneamiento adecuados; 2 mil millones de 7.2 mil millones de personas beben agua contaminada. En el 2015, el Foro Económico Mundial consideró a la crisis del agua como el mayor riesgo e impacto que tendría la humanidad.

Detrás del creciente riesgo, están los factores asociados a los grandes desafíos mundiales de la actualidad, como el crecimiento demográfico, la industrialización y la creciente urbanización. Se prevé que la población mundial aumente rápidamente en unos 3 mil millones para el 2030, con un 60% en las zonas urbanas y se espera que las necesidades de agua excedan la producción viable en un 40%. Como resultado de ello, una clase media mundial está emergiendo, la cual se duplicará a 4.9 mil millones de habitantes en 2030, según el Instituto Brookings. La mayoría de estas personas (alrededor de 3 millones) residirán en Asia.

El consumo per cápita generalmente aumenta con los estándares de vida más elevados y mayores aspiraciones, al igual que las expectativas en cuanto a los servicios públicos. Tales fenómenos están impulsando la demanda mundial de agua, que se espera aumente en un 55% para el año 2050. Todos estos problemas se agravan por los efectos del cambio climático: más y más regiones se ven afectadas por largos períodos de sequía, lo que aumenta aún más la competencia por el agua.

Los pronósticos de crecimiento en el sector hídrico, especialmente en Asia, indican por lo tanto, enormes oportunidades de negocio. La Global Water Intelligence (GWI) prevé una tasa compuesta de crecimiento anual (TCCA) del 7% para el gasto de capital en el suministro de agua municipal e industrial entre 2015 y 2019. Para el 2019, los gastos de capital de agua para uso doméstico e industrial estarían en el orden de $137.5 mil millones de dólares. Tan sólo en China, el gasto de capital en infraestructura hídrica aumentará a una TCCA del 8% a $57.7 mil millones de dólares para el año 2019. Con el plan de gestión del río Ganges que recomienda la reutilización del 100% de las aguas residuales municipales, se espera que el mercado de la India crezca a una TCCA del 13% de $8.6 mil millones de dólares a $14.2 mil millones de dólares durante el mismo período, con el sector de aguas residuales teniendo el crecimiento más acelerado.

Otros cambios importantes también están ocurriendo en el mercado mundial de aguas industriales. A pesar de la caída de los precios del petróleo, el mercado mundial de agua industrial crecerá en una TCCA del 8%, de $19.9 mil millones de dólares en el 2015 a $26.2 mil millones de dólares para el 2019. La inversión en el petróleo y gas no convencionales (gas de esquisto, arenas petrolíferas) disminuirá dramáticamente, pero se compensará con la inversión en recursos convencionales. Se prevén oportunidades en China, donde el gobierno ha emitido un Plan de Acción de Control y Prevención de la Contaminación del Agua, que obliga a las industrias a tratar sus efluentes. Una posible inversión directa se evalúa en alrededor de $230 mil millones de dólares. También hay una creciente toma de conciencia dentro del sector farmacéutico sobre la necesidad de hacer frente a la huella de los productos farmacéuticos en el medio ambiente, mediante la aplicación de normas más estrictas de tratamiento de efluentes. En consecuencia, la inversión en el sector aumentará a una tasa anual del 7% de $770.8 millones a $993.3 millones de dólares.

Los gobiernos y aquellos que están en el negocio de la producción de agua y el tratamiento de aguas residuales pueden esperar una creciente demanda de soluciones y tecnologías innovadoras. El satisfacer las crecientes necesidades tanto de los ciudadanos como de la industria será una prueba del ingenio humano para el sector hídrico, ya que la innovación no es un proceso sencillo. En la Cumbre del Agua de Singapur se destacó que la innovación consiste en la aplicación deliberada de información, la imaginación e iniciativa para derivar valores mayores o diferentes de los recursos. Esto incluye todos aquellos procesos mediante los cuales las nuevas ideas se generan y transforman en productos útiles, que deben ser replicables a un costo económico y satisfacer una necesidad específica. La innovación también debe ser un proceso responsable, a través del cual se exploran nuevas formas de pensamiento y se cambian los hábitos.
Como un primer paso hacia el desarrollo de la tecnología innovadora, la Cumbre identificó los siguientes 8 IMPULSORES CLAVE para la innovación con base en los retos antes mencionados.

Impulsor Clave 1: Protección de la Calidad del Agua

Las empresas de agua se enfrentan al reto de producir más agua manteniendo la calidad del agua producida. Un suministro de agua adecuado a su finalidad, seguro, fiable y asequible, no sólo es fundamental para la protección de la salud pública, sino que también es condición previa para el desarrollo económico. El reto es que las fuentes de agua están cada vez más limitadas y contaminadas, por lo que ahora tienen que ir más allá del proceso de tratamiento de agua tradicional. Dependiendo de la calidad de la fuente de agua, los niveles de tratamiento también habrán de ser mayores.

La calidad del agua puede protegerse con el tratamiento de aguas residuales antes de su vertido para mitigar la contaminación. Hay así un creciente interés en los tratamientos avanzados, como las membranas para la producción de agua. Un reto importante para los Organismos Operadores de agua es también la detección y tratamiento de contaminantes emergentes en las fuentes de agua urbanas, incluyendo los micro-contaminantes como los residuos de fármacos y disruptores endocrinos.

La infraestructura obsoleta en las ciudades es otra preocupación que se debe considerar aquí. El agua que se distribuye a través de una red obsoleta podría contaminarse, lo que obliga al Organismo Operador a agregar más cloro a la corriente de agua, elevando los costos de operación. Ya que el remplazo de estos bienes generalmente resulta costoso, se requieren alternativas y soluciones más eficaces y asequibles.

Impulsor Clave 2: Cambio Climático / Fenómenos Meteorológicos Extremos

La calidad del agua también se ve afectada cada vez más por los fenómenos meteorológicos extremos causados por el cambio climático, como las sequías o inundaciones, que también tienen un impacto directo en la disponibilidad de los recursos hídricos y la organización de la infraestructura hídrica.

Además, los largos períodos de sequía pueden obligar a los Organismos Operadores de agua a utilizar los recursos de agua de menor calidad, como el agua superficial con un nivel mucho más alto de sólidos en suspensión que las aguas subterráneas. Hay así una creciente necesidad de buscar tecnologías que puedan ayudar en áreas clave como el pronóstico de inundaciones, la modelización hidráulica, el plan maestro de drenaje urbano, y las evaluaciones del impacto ambiental.

Impulsores Clave 3 y 4: Gestión de la Demanda / Necesidad de Fuentes de Agua No Convencionales

La gestión de la demanda de agua y el uso de fuentes de agua no convencionales se puede describir como una respuesta adaptativa a la creciente falta de agua. Si no hay suficiente para todos, la opción racional es no consumir más de lo que se necesita. En principio, la gestión de la demanda de agua implica idear maneras de optimizar la producción y el uso de agua para que se use menos agua y la calidad de agua sea la adecuada para satisfacer las diversas necesidades. También implica la implementación de opciones inteligentes para reducir las fugas en el proceso de distribución, y el desarrollo de un sistema de distribución con la flexibilidad necesaria para adaptarse a los cambios estacionales o de otro tipo en la demanda de agua. Por lo tanto, además de controlar la demanda de agua con una regulación más estricta en su extracción, o incentivos para disminuir su consumo, también existe un creciente interés en los avances tecnológicos para la predicción de la demanda, la detección de fugas para minimizar el agua no contabilizada (NRW), y la previsión de la insuficiencia de activos.

Las mejoras tecnológicas también han recurrido a fuentes no convencionales y a posibles fuentes de agua resilientes al clima, que son cada vez más importantes debido al cambio climático. Por ejemplo, las tecnologías térmicas y de membrana eliminan la sal del agua salobre y del agua de mar, mientras que las aguas residuales tratadas a un cierto nivel de pureza pueden ser reutilizadas. El agua tratada puede utilizarse para el riego, en la industria de la refrigeración, o incluso en la producción de agua potable; Singapur, por ejemplo, cuenta con cuatro fábricas NEWater que combinan las membranas de ósmosis inversa (RO) y la desinfección ultravioleta (UV).

Impulsor Clave 5: El Nexo Agua-Energía-Alimentos

Los tratamientos avanzados y los recursos hídricos no convencionales requieren de tecnologías que sean de más alto consumo energético que los procesos convencionales. En su discurso de bienvenida a los participantes de la Cumbre, el Dr. Vivian Balakrishnan, entonces Ministro de Singapur para el Medio Ambiente y Recursos Hídricos, destacó que existe por lo tanto el riesgo de reemplazar un problema del agua con un problema de energía (consulte el recuadro para obtener más detalles). Se debe dar prioridad a las soluciones innovadoras capaces de lograr huellas energéticas más pequeñas, ya sea a través de un menor consumo de energía o mediante la recuperación o producción de energía. Por ejemplo, los intercambiadores de presión reducen el consumo de energía de la desalinización. Los procesos de tratamiento anaeróbico, aplicados al lodo o a las aguas residuales con un elevado nivel de carbono, pueden producir biogás que se puede utilizar para generar electricidad. También hay que buscar las tecnologías que permitan la valorización energética de los biosólidos, incluidos los desperdicios de comida.

HOJA DE RUTA TECNOLÓGICA GLOBAL 8 IMPULSORES CLAVES DE INNOVACIÓN

1. PROTECCIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA.
2. CAMBIO CLIMÁTICO/FENÓMENOS METEOROLÓGICOS EXTREMOS.
3. GESTIÓN DE LA DEMANDA.
4. NECESIDAD DE FUENTES DE AGUA NO CONVENCIONALES.
5. NEXO AGUA-ALIMENTACIÓN-ENERGÍA.
6. SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL, por ej. MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS/RECUPERACIÓN DE RECURSOS.
7. ADECUACIÓN AL CONTEXTO LOCAL.
8. GOBERNANZA / LIDERAZGO.

7 Pasos Hacia la Independencia del Agua y Energía

En su discurso de bienvenida durante la Cumbre Sobre Tecnología e Innovación de la SIWW, el Dr. Vivian Balakrishnan, entonces Ministro de Singapur para el Medio Ambiente y Recursos Hídricos, señaló que el agua siempre ha sido un asunto existencial de Singapur, pero subrayó el hecho de que las tecnologías innovadoras, tales como las membranas de ósmosis inversa, han desempeñado un papel crucial en la superación de esta vulnerabilidad. Estas tecnologías han permitido a Singapur desarrollar un suministro de agua más resiliente utilizando fuentes de agua no convencionales como la desalación y la reutilización de agua a gran escala que actualmente pueden satisfacer más de la mitad de las necesidades de agua del país. Sin embargo, dada la naturaleza del alto consumo energético de las membranas de ósmosis inversa, Singapur ha aumentado su dependencia de la energía.

De esta forma, el Dr. Balakrishnan esbozó siete medidas prácticas que Singapur podría tomar para convertirse en un país independiente en energía y agua para el año 2060:

1.- Mejorar la eficiencia energética de Ósmosis Inversa mediante la investigación y desarrollo (I+D).
2.- Disminución de la energía consumida por las bombas mediante la reducción de las distancias sobre las cuales se transporta el agua, y la rectificación de fugas con tecnologías inteligentes.
3.- Recuperación de energía del agua que se utiliza a través de tratamientos anaerobios.
4.- Generación de energía a partir de energía solar mediante la instalación de paneles solares flotantes sobre el agua.
5.- Cosecha de la energía potencial del agua que cae, utilizando microturbinas hidráulicas.
6.- Reducir el consumo de agua per cápita.
7.- Evitar las fugas de agua a través del mantenimiento de tuberías.

Impulsor Clave 6: Sostenibilidad del Medio Ambiente

Además de reducir el consumo de energía, las industrias y los Organismos Operadores de agua deberán reducir al mínimo el volumen de residuos que producen, lo cual incluye los lodos resultantes del tratamiento de aguas residuales o la salmuera producida por las membranas de ósmosis inversa. Si bien los constituyentes presentes en los lodos y salmuera pueden ser peligrosos para el medio ambiente, también pueden ser de gran valor si son recuperados efectivamente. Por ejemplo, la energía recuperada de los residuos puede reducir los costos globales de tratamiento de lodos y desalinización. Por lo tanto, las tecnologías de interés en este ámbito incluirían los lodos de digestión anaerobia que no sólo produce biogás, sino que también reducen drásticamente el volumen de biosólidos que deben ser eliminados. Las formas de extraer minerales valiosos de la salmuera de OI también se están investigando activamente, aunque ningún método ha sido comercializado con eficacia hasta el momento.

Impulsor Clave 7: Apto Para el Contexto Local


En cualquier caso, las soluciones innovadoras deben adaptarse al contexto local. Los asistentes a la Cumbre hacen especial hincapié en la necesidad de una mejor apreciación de las necesidades del consumidor, ya sean claramente expresadas o latentes. Tres preguntas siempre deben ser contestadas:

• ¿Cuáles son las necesidades?
• ¿Dónde se encuentran las necesidades?
• ¿Cuáles son las dificultades asociadas con estas necesidades?

Se hizo una distinción entre los mercados maduros de agua organizados y los menos organizados en desarrollo. En el primer caso, el enfoque tiende a ser en lograr un desempeño óptimo con las tecnologías existentes, incluyendo su aplicación a las áreas tales como la recuperación energética, las redes inteligentes de agua y la gestión de activos. Los mercados en desarrollo suelen priorizar la innovación de bajo costo, y requieren una mayor participación con los empresarios con una profunda comprensión de las necesidades locales. La innovación de bajo costo puede desarrollarse de varias maneras, incluyendo la mejora de tecnologías "antiguas", y explorar el desarrollo de tecnologías no convencionales que son baratas y eficaces. Esto podría hacerse mediante la observación y el aprendizaje de los procesos naturales que nos rodean, y buscar los procesos biológicos que utilizan menos energía y tienen menores costos operativos y de capital.

Impulsor Clave 8: Gobernanza / Liderazgo

Sin embargo, dichos cambios no se llevarán a cabo sin un liderazgo claro y una buena gobernanza del sector hídrico. Esto no sólo implica la importancia de la voluntad política. Es igualmente esencial para la participación de otros actores clave como los empresarios, innovadores y líderes de opinión para crear un entorno financiero y económico más viable para el desarrollo de tecnologías innovadoras, y asegurarse de que los objetivos, metas e incentivos se establecen claramente. Por lo tanto, los gobiernos, los Organismos Operadores y las empresas privadas deben trabajar mano a mano, y la innovación con fines de lucro y la responsabilidad social deben avanzar juntos.

La buena gobernanza significa también responsabilizar a todos los actores. A un nivel social más amplio, todos los actores necesitan instruirse y estar informados sobre las realidades de la disminución de los recursos hídricos, sobre todo para que el agua potable no se dé por sentado. Por ejemplo, la actitud de los ciudadanos consumidores sobre el agua, tiene que cambiar para apoyar los esfuerzos del gobierno para priorizar la conservación del agua, mientras que los proveedores de servicios y usuarios industriales deben cumplir con las normas ambientales con respecto al tratamiento de aguas residuales y de descarga.

Por otra parte, es necesario que haya una mayor inversión en la educación para que coincida con la necesidad de soluciones innovadoras. Por ejemplo, debemos explorar cómo la enseñanza y la investigación pueden basarse en los conocimientos fundamentales y los principios básicos para desarrollar y aplicar de manera responsable la innovación disruptiva. Las escuelas de ingeniería deberán considerar la ampliación de su gama típica de disciplinas y ofrecer a los estudiantes más oportunidades para ayudar a incidir en el cambio, por ejemplo, en las sociedades menos desarrolladas. Esto puede guiarlos en el desarrollo de tecnologías apropiadas para hacer frente a los problemas del agua. Una generación que es muy consciente de los desafíos de los recursos del siglo 21 es más probable que se inspire en encontrar soluciones a los problemas del agua del mundo.

(1) Este artículo fue traducido de “Futuros de la Tecnología del Agua: Un Plano Global para la Innovación Hídrica”, una publicación de la Singapore International Water Week (SIWW). SIWW es una plataforma global para compartir y co-crear soluciones innovadoras de agua. Este evento bianual reúne a actores de la industria global del agua para compartir mejores prácticas y exhibir las últimas tecnologías y oportunidades empresariales. La SIWW forma parte de un programa estratégico del Gobierno de Singapur para acrecentar la industria del agua y desarrollar tecnologías hídricas.

Para mayor información visita: www.siww.com.sg

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