Sistemele noastre de apă potabilă sunt un dezastru. Ce putem face?

Oamenii din țările dezvoltate deschid robinetul și curg apele potabile, un beneficiu dramatic pentru sănătate pe care tind să-l considere de la sine înțeles. Această mulțumire a fost întreruptă în mod dramatic anul trecut, când copiii din Flint, Michigan, au început să testeze pozitiv pentru otrăvirea cu plumb, iar sursa a fost urmărită până la apa de la robinet. Dar Flint nu ar fi trebuit să surprindă pe nimeni; de fapt, profesioniștii din industria apei sună de alertă de ani de zile. O mare parte din infrastructura de apă din lumea dezvoltată a fost construită Acum 70 până la 100 de ani și se apropie de sfârșitul vieții sale utile. American Water Works Association spune că am intrat în „era de înlocuire”, în care trebuie să reconstruim „sistemele de apă și apă uzată moștenite de generațiile anterioare”. Majoritatea țevilor, în funcție de materialele lor și de mediul în care locuiesc, au o durată de viață de 60 până la 95 de ani. Componentele mecanice și electrice ale stațiilor de epurare pot servi între 15 și 25 de ani. Fără actualizări prompte, este posibil să vedem deteriorarea calității apei, cu mai multe incidente de otrăvire cu plumb sau arsenic și contaminare bacteriană și virală și un număr tot mai mare de scurgeri care perturbă serviciul de apă și duc la reparații costisitoare de urgență.

În 2013, Societatea Americană a Inginerilor Civili a acordat sistemului de apă potabilă din SUA un grad de D. În Statele Unite, 240,000 de conducte de apă izbucnesc pe an, sau aproximativ una la două minute. În fiecare an, peste 32 de miliarde de metri cubi (41 miliarde de metri cubi) de apă tratată se pierd din cauza scurgerilor din întreaga lume - apă suficientă pentru a deservi aproape 400 de milioane de oameni, conform Băncii Mondiale. Și, deși apa potabilă în Statele Unite rămâne în general destul de sigură, contaminarea cu bacterii sau viruși îi îmbolnăvește în mod regulat pe oameni. În 2011-2012, națiunea a văzut 32 de focare de boli asociate apei potabile, provocând 431 de cazuri de boală și 14 decese, potrivit Centrelor sale pentru controlul și prevenirea bolilor.

Modernizarea celor peste 1 milion de mile (1.6 milioane de kilometri) de conducte de apă potabilă din SUA - împreună cu alte infrastructuri de apă - și extinderea sistemelor pentru a satisface nevoile unei populații în creștere se estimează că va costa mai mult de 1 trilion de dolari SUA în următoarele 25 ani, conform AWWA. Deși investiția financiară necesară este deranjantă, amânarea modernizărilor poate însemna calitatea apei degradată din conducte scurse sau instalații de epurare depășite, întreruperi ale serviciilor și costuri chiar mai mari: Este mult mai ieftin să preveniți scurgerea decât să remediați daunele cauzate de apă în clădirile cu mucegai sau drumuri flambate.

Pentru a efectua triajuri vizate, noile tehnologii - senzori, contoare inteligente și platforme de gestionare a datelor - ajută managerii de apă să ia decizii în cunoștință de cauză cu privire la modul de alocare a fondurilor prețioase și să rămână în fața problemelor.

„Predicăm gestionarea activelor. Nu doar înlocuiți x procent de țevi pe an ”, spune Tommy Holmes, directorul legislativ al AWWA. „Efectuați o analiză a sistemului dvs. și alegeți 2% din țevi care trebuie înlocuite, în loc să vă concentrați doar pe o zonă geografică. Vrei mai întâi să înlocuiești țevile în pragul defecțiunii. ”


innerself abonare grafică


Tech Arsenal

Contribuția la luarea acestor decizii strategice sunt apometre, care sunt de înaltă tehnologie. Orașele încep să instaleze contoare inteligente la casele și afacerile clienților pentru a măsura consumul de apă. Deoarece infrastructura avansată de contoare (cunoscută în afaceri sub numele de AMI) poate transmite date despre apa consumată prin tehnologia fără fir către birourile centrale în timp real, vă poate „spune mult mai mult decât simpla utilizare a apei”, spune Ken Thompson, director adjunct al serviciilor inteligente soluții de apă pentru CH2M, o companie globală de inginerie cu sediul în Colorado, care ajută municipalitățile să planifice modernizări ale infrastructurii de apă, să aleagă tehnologii și să integreze echipamente într-un singur sistem de management. Thompson spune că contoarele AMI pot găsi scurgeri pe proprietatea clientului observând modele de utilizare neobișnuite. De asemenea, pot intra la zero în pauzele de conducte de sub stradă, ceea ce creează aspirație și scoate apă din casele locuitorilor. „Dacă vedeți un cluster cu o problemă de reflux, probabil că există o pauză de conductă pe acea stradă”, spune Thompson. Folosind aceste date, managerii pot calcula locația pauzei și o pot remedia cu promptitudine înainte de a deteriora casele și drumurile din apropiere.

Senzorii sunt o altă componentă cheie a infrastructurii moderne de apă, utilizată pentru detectarea atât a scurgerilor, cât și a contaminării. Apa trece direct peste senzor, care este conceput pentru a măsura caracteristicile chimice specifice apei. Senzorul este conținut într-o carcasă cilindrică, de obicei din metal sau plastic și lungime de 8 până la 12 inci, care se poate înșuruba direct într-o țeavă. Cilindrul conține, de asemenea, electronice pentru colectarea datelor și comunicații. Pentru sistemele sale de gestionare a apei, CH2M folosește de obicei trei tipuri de senzori, spune Thompson. Apa potabilă are un profil chimic standard, astfel încât senzorii sunt proiectați pentru a detecta abaterile, mai degrabă decât pentru a testa poluanții individuali. Dacă senzorii semnalează o aberație, aceasta alertează managerii de apă să testeze apa pentru a determina cauza schimbării și dacă este dăunătoare sănătății publice.

„Există sute de mii de compuși”, spune Thompson. „Nu poți privi totul.”

Senzorii folosiți de clienții CH2M costă de obicei câteva mii de dolari fiecare, spune Thompson. Un utilitar mai mare, precum cel care servește Dallas, Texas, ar putea folosi între 10 și 20 de senzori, spune el, în timp ce unul foarte mic care servește câteva mii de oameni „ar putea scăpa cu unul sau doi”.

La Universitatea McMaster din Hamilton, Ontario, cercetătorii lucrează la o abordare diferită a tehnologiei senzorilor de apă - una care este mult mai ieftină. Gay Yuyitung, director executiv al Biroului de legătură cu industria McMaster, spune că cercetătorii universitari lucrează pentru a produce senzori care costă în jur de 10 USD.

RCercetătorii realizează această reducere dramatică a prețurilor prin miniaturizarea senzorilor (până la aproximativ dimensiunea unei semințe de susan) și prin utilizarea materialelor și metodelor de fabricație cu costuri reduse. "Este cum ar fi fabricarea senzorilor utilizând o imprimantă cu jet de cerneală, spre deosebire de fabricarea extrem de specializată ”, spune Yuyitung. „Reduc componentele, astfel încât să poată fi produse în serie ieftin.”

Profesorul de inginerie McMaster Jamal Deen și echipa sa, inclusiv colegii de facultate de inginerie Raja Ghosh și Ravi Selvaganapathy, s-au dezvoltat senzori chimici care pot detecta clorul și pH-ul în apă potabilă. În plus față de materialul de bază, pot aplica diferite interfețe chimice, astfel încât senzorii să poată testa o varietate de probleme de poluare. În viitor, această inovație în senzori ar putea face aceste tehnologii mai ușor accesibile, în special pentru utilitățile mici de apă. În SUA, 84.5 la sută din sistemele de apă comunitare deservesc mai puțin de 3,300 de persoane.

Deoarece senzorii sunt ieftini și pot comunica fără fir, pot fi folosiți și pentru a asigura apa potabilă sigură în comunități mici, îndepărtate, care nu sunt încă conectate la un sistem municipal de tratare a apei, cum ar fi comunitățile primelor națiuni din nordul Canadei sau satele rurale din India. O nouă infrastructură de apă este necesară pentru a satisface nevoile populațiilor în creștere din întreaga lume, dar chiar înainte de a fi construite, comunitățile pot beneficia de tehnologii care măsoară calitatea apei lor. Persoanele care locuiesc în afara rețelei de apă ar putea folosi senzorii pentru a-și testa lacul, cursul de apă sau fântâna pentru a determina dacă, să zicem, arsenicul natural aruncat în sursa de apă sau vacile au avut o baie recentă în amonte.

Managementul sistemelor

Software-ul oferă un alt instrument tehnologic pentru prioritizarea actualizărilor infrastructurii municipale de alimentare cu apă. Sunt doi jucători mari Microsoft CityNext și Orașele mai inteligente ale IBM, care analizează date de la contoare inteligente, senzori și alte surse pentru a identifica scurgerile emergente și contaminarea.

Sistemul de parcuri Miami-Dade County, care folosește peste 300 de milioane de galoane (1.14 miliarde de litri) de apă anual, folosește platforma IBM pentru a detecta nereguli în consumul de apă și pentru a trimite managerii parcurilor pentru a le verifica. „Economisim literalmente luni în a găsi și a reacționa la acele reparații necesare”, spune Jack Kardys, directorul departamentului Miami-Dade, parcuri, recreere și spațiu deschis. Departamentul anticipează economii de 7 până la 12% la factura anuală de apă de 4 milioane de dolari SUA.

CH2M oferă, de asemenea, utilităților de apă o platformă de gestionare a sistemelor care ajută operatorii să fie proactivi în rezolvarea problemelor, mai degrabă decât reactivi, spune Thompson. În 2013, cu finanțarea Agenției SUA pentru Protecția Mediului, CH2M a instalat sisteme de supraveghere și răspuns în Philadelphia, New York, Dallas și San Francisco. Deși sistemele au fost concepute pentru a proteja apa potabilă de jocul urât, orașele le folosesc pentru gestionarea cotidiană a calității apei, spune Thompson. CH2M a finalizat aproximativ o duzină de sisteme mari de apă în SUA și mii de sisteme de diferite dimensiuni la nivel mondial, spune el.

Adevăratul punct forte al platformelor de date reunește într-o singură locație diferite fluxuri de informații - debitele de apă, starea infrastructurii, calitatea apei - care au fost anterior înlăturate.

Michael Sullivan, manager de vânzări pentru IBM Smarter Water Management, spune că astfel de sisteme ar fi putut identifica pericolul de plumb Flint mult mai rapid. „O parte a problemei cu Flint era că nu exista o vizibilitate reală”, spune el. „Au existat buzunare de informații, dar problema nu a apărut cu adevărat decât mult mai departe de-a lungul liniei.”

„Tratarea cetățenilor ca un senzor”, după cum spune Sullivan, este deosebit de populară în țările în curs de dezvoltare.Platformele de date precum IBM și CH2M pot încorpora și alte informații importante, cum ar fi materialul și vârsta conductelor într-o anumită zonă și speranța de viață proiectată în mediile locale. De asemenea, pot semnaliza problemele aproape în timp real, atunci când apelurile clienților despre scurgeri sau modificarea calității apei într-o anumită zonă depășesc pragul de bază.

Nu este nou să te bazezi pe ochii clienților la sol. 1993 Cryptosporidium parvum focarul din Milwaukee, care a îmbolnăvit 400,000 de persoane, a fost inițial semnalat atunci când o farmacie locală a chemat oficialii din domeniul sănătății publice, spunând că nu poate păstra Imodium în stoc, spune Thompson.

Feedbackul uman este deosebit de important pentru sistemele care nu au încă contoare inteligente sau senzori. „Tratarea cetățenilor ca un senzor”, după cum spune Sullivan, este deosebit de populară în țările în curs de dezvoltare. În Africa de Sud, oamenii au testat o aplicație sponsorizată de IBM numită WaterWatchers care le-a permis să raporteze probleme precum scurgeri, contaminare sau obstrucții ale fluxului prin intermediul telefoanelor lor mobile, spune Sullivan.

Întrebarea de finanțare

În timp ce tehnologia inteligentă poate ajuta utilitățile de apă să ia decizii mai inteligente cu privire la unde să cheltuiască investiții de capital în dolari, economisind potențial bani în ansamblu, există încă întrebarea de unde să obținem un trilion de dolari pe care AWWA îl prezice că va trebui să reparăm infrastructura de apă potabilă din SUA. următorul sfert de secol.

În SUA, au cheltuit guvernele federale, de stat și locale 109 miliarde USD pentru infrastructura de apă (inclusiv instalațiile de alimentare cu apă și tratare a apelor uzate, precum și tratarea și livrarea apei potabile) în 2014, conform Biroului bugetar al Congresului. Doar o treime din acestea - aproximativ 36 miliarde USD - au fost destinate investițiilor de capital, cum ar fi conducte noi sau instalații de tratare a apei potabile actualizate.

Astfel de dolari provin în principal din taxele locale de apă, din obligațiunile municipale scutite de impozite și din Fondul revoluționar al statului EPA pentru apă curată, care a alocat 863 milioane dolari subvenții către state pentru facilități de apă potabilă în anul fiscal 2016. Congresul a creat un nou program de împrumut cu dobândă mică în 2014, dar nu și-a alocat încă bani pentru acesta.

Aceste fonduri de bani nu sunt suficiente. Pentru a ajunge la 1 trilion de dolari în investiții, SUA vor trebui să cheltuiască în medie 400 de miliarde de dolari anual. 36 de miliarde de dolari SUA pentru investiții de capital nu se situează mult.

În cele din urmă, clienții vor trebui probabil să plătească mai mult pentru apă, astfel încât utilitățile să aibă la rândul lor fondurile de care au nevoie pentru a înlocui infrastructura îmbătrânită. Investițiile private prin parteneriate public-private reprezintă o cale probabilă pentru municipalitățile aflate în dificultate, potrivit companiei multinaționale de servicii profesionale EY, în ciuda a două obstacole semnificative. Întreprinderile s-au ferit de obicei de investițiile în infrastructura de apă, deoarece sectorul apei este puternic reglementat și conservator în ceea ce privește schimbarea, deoarece sănătatea oamenilor este în joc. Și activiștii pentru drepturile omului sunt de mult îngrijorați de faptul că implicarea corporațiilor în livrarea apei va duce la prețuri prea mari pentru oamenii săraci, o situație de nesuportat când apa este critică pentru viață. Cu toate acestea, tendința spre investiții private în furnizarea apei a făcut un pas înainte 22 martie, Ziua Mondială a Apei, când Summitul pentru Apă de la Casa Albă a anunțat că peste 150 de companii au angajat 4 miliarde de dolari în bani privați pentru îmbunătățirea infrastructurii de apă din SUA.

În cele din urmă, clienții vor trebui probabil plătește mai mult pentru apă astfel, utilitățile au la rândul lor fondurile de care au nevoie pentru a înlocui infrastructura îmbătrânită. Potrivit AWWA, majoritatea americanilor plătesc mai puțin de 3.75 USD pentru fiecare 1,000 de galoane de apă livrate la robinetele lor. Tommy Holmes, directorul legislativ al AWWA, spune că subevaluează foarte mult apa potabilă sigură. „Oamenii au această idee că, deoarece apa este un lucru natural care cade din cer, nu ar trebui să fie scumpă”, spune el. „Dar Mama Natură nu colectează apa, nu o tratează și o livrează prin conducte. Oamenii fac asta și trebuie să fie plătiți. ” Vizualizați pagina de pornire Ensia

Despre autor

Cu sediul la San Francisco, reporterul independent Erica Gies locuiește în prezent la Paris. Ea scrie despre știință și mediu, în special despre energie și apă, pentru New York Times, International Herald Tribune, Forbes, Wired News și alte puncte de desfacere.

Carte înrudită:

at InnerSelf Market și Amazon

 

Acest articol a apărut inițial pe Ensia