Las estrategias rentables pueden reducir los requisitos de agua y energía en el tratamiento de aguas residuales de China para 2035

Por qué esto importa para el agua y la energía

Las ciudades modernas dependen de grandes plantas de tratamiento para depurar las aguas residuales antes de que regresen a ríos, lagos y costas. Sin embargo, este servicio esencial consume silenciosamente enormes cantidades de agua y electricidad. En un país tan grande y de rápido crecimiento como China, incluso pequeñas mejoras en el diseño y la operación de las plantas pueden traducirse en ahorros masivos. Este estudio plantea una pregunta simple pero urgente: ¿puede China tratar más aguas residuales, cumplir normas de contaminación más estrictas y aun así reducir el agua y la energía que utiliza, sin arruinarse?

Rastreando el agua y la energía de principio a fin

Los investigadores reunieron información detallada de 90 proyectos reales de tratamiento y de más de 10.000 plantas urbanas de tratamiento de aguas residuales en toda China. Trazaron el uso de agua y energía a lo largo de toda la vida de una planta: desde el vertido del hormigón e instalación de equipos, pasando por la operación diaria, hasta la demolición eventual. Esta visión "de la cuna a la puerta" muestra no solo cuánta electricidad consumen las bombas y los aireadores, sino también cuánta agua se necesita para construir las instalaciones y cuánta energía oculta está incorporada en químicos y materiales. Todos los resultados se expresaron por metro cúbico de aguas residuales tratadas, lo que permite comparar diferentes tecnologías y regiones en igualdad de condiciones.

Qué métodos de tratamiento consumen menos

China utiliza varios métodos biológicos de tratamiento que difieren en la disposición de los tanques y en cómo se suministra oxígeno a los microbios que descomponen la contaminación. El equipo encontró grandes diferencias en las "huellas" de estos métodos. En promedio, los sistemas de filtro biológico tuvieron el menor consumo de agua y energía por unidad de aguas residuales, mientras que una tecnología flexible conocida como lodos activados continuos tuvo el consumo más alto y la mayor variabilidad entre plantas. Los procesos avanzados que eliminan más nitrógeno y fósforo generalmente usaron más recursos que los más simples, pero algunos diseños nuevos, como el sistema Linpor, mostraron demandas de agua y energía prometedoramente bajas. En todos los métodos, la mayor parte del uso de agua se produjo durante la construcción, mientras que la mayor parte de la energía se consumió durante la operación, principalmente para la aireación y la mezcla.

Patrones regionales a lo largo de un país vasto

Al vincular las huellas de proceso con la mezcla real de tecnologías utilizadas en cada ciudad, los autores cartografiaron cómo varía el uso de recursos en China. Las provincias del centro y este tuvieron las huellas promedio más altas, reflejando su fuerte dependencia de procesos intensivos en energía y grandes volúmenes de tratamiento. Por el contrario, las provincias del noreste tendieron a usar algo menos de agua y energía por metro cúbico. Las regiones dependientes de agua subterránea y aquellas con recursos hídricos escasos a menudo mostraron huellas más bajas, probablemente porque el aumento de los costos de bombeo y políticas estrictas empujan a los servicios hacia diseños más eficientes. Las zonas con abundante agua, donde las aguas residuales domésticas están más diluidas, paradójicamente necesitaron más energía por unidad de contaminación eliminada. Los factores sociales también importaron: los lugares con mejor gestión de los residuos humanos fuera de la red de alcantarillado requirieron tratamientos menos intensivos, mientras que las inversiones en plantas de reuso de alto nivel tendieron a aumentar el consumo eléctrico incluso cuando el uso total de agua no cambiaba mucho.

Probando diferentes futuros para 2035

La carga de aguas residuales de China y el uso total de recursos se han disparado desde 2009 a medida que se amplió la cobertura de tratamiento y se endurecieron los estándares de contaminación, con huellas totales de agua y energía aproximadamente triplicando para 2022. Para explorar cómo podría cambiar esto, los autores construyeron escenarios que reacomodan las tecnologías de tratamiento bajo distintos objetivos: reducir costos, maximizar la eliminación de contaminación, disminuir las huellas de agua y energía, o equilibrarlas. Luego proyectaron la capacidad de las plantas hasta 2035 en función de las tendencias demográficas. En el escenario de optimización más ambicioso, las provincias reemplazan procesos menos eficientes por opciones de mejor rendimiento adaptadas a las condiciones locales. Este paquete reduce la huella hídrica nacional en alrededor de un 16 por ciento y la huella energética en aproximadamente un 26 por ciento en comparación con continuar las tendencias actuales, manteniendo estable la remoción de nitrógeno y mejorando ligeramente la remoción de fósforo. El gasto adicional requerido se mantiene por debajo del 8 por ciento del costo total de tratamiento y, en algunas regiones, decisiones más inteligentes incluso reducen los costos operativos.

Qué significa esto para la vida cotidiana

Para los no especialistas, el mensaje es claro: es posible depurar las aguas residuales a fondo, proteger los ríos y aun así ahorrar cantidades sustanciales de agua y electricidad. Para 2035, se espera que las plantas de tratamiento de China utilicen decenas de miles de millones de kilogramos de agua y decenas de miles de millones de kilovatios-hora de electricidad cada año. Las estrategias señaladas en este estudio podrían recortar aproximadamente una cuarta parte de esa demanda manteniendo alta la calidad del agua tratada. Dado que el análisis vincula las elecciones tecnológicas con los costes reales y las condiciones regionales, ofrece una hoja de ruta práctica para los planificadores urbanos y los servicios públicos —no solo en China, sino en otros países que enfrentan un crecimiento rápido y restricciones hídricas y climáticas— para modernizar sus sistemas de aguas residuales de formas más limpias, económicas y sostenibles a largo plazo.

Cita: Han, S., Jones, E.R., Yin, T. et al. Cost-effective strategies can reduce water and energy requirements in China’s wastewater treatment by 2035. Nat Commun 17, 3390 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70159-y

Palabras clave: tratamiento de aguas residuales, huella hídrica, consumo de energía, infraestructura en China, servicios públicos sostenibles