Estratégias custo-efetivas podem reduzir as necessidades de água e energia no tratamento de águas residuais da China até 2035

Por que isso importa para água e energia

Cidades modernas dependem de grandes estações de tratamento para limpar as águas residuais antes que retornem a rios, lagos e costas. Ainda assim, esse serviço essencial consome silenciosamente enormes quantidades de água e eletricidade. Em um país tão grande e de rápido crescimento como a China, mesmo pequenas melhorias na forma como as estações são projetadas e operadas podem se traduzir em economias massivas. Este estudo faz uma pergunta simples, porém urgente: a China pode tratar mais águas residuais, atender a normas de poluição mais rigorosas e ainda reduzir a água e a energia que utiliza — sem falir?

Acompanhando água e energia do início ao fim

Os pesquisadores reuniram informações detalhadas de 90 projetos reais de tratamento e de mais de 10.000 estações de tratamento de águas residuais urbanas em toda a China. Eles rastrearam o uso de água e energia ao longo de toda a vida útil de uma estação — desde o concreto e a instalação de equipamentos, passando pela operação diária, até a eventual demolição. Essa visão "do berço ao portão" mostra não apenas quanta eletricidade as bombas e os aeradores consomem, mas também quanta água é necessária para construir as instalações e quanta energia incorporada existe em produtos químicos e materiais. Todos os resultados foram expressos por metro cúbico de água residual tratada, permitindo comparar diferentes tecnologias e regiões em pé de igualdade.

Quais métodos de tratamento usam menos

A China depende de vários métodos biológicos de tratamento que diferem na disposição dos tanques e na forma como o oxigênio é fornecido aos microrganismos que degradam a poluição. A equipe encontrou grandes diferenças nas "pegadas" desses métodos. Em média, sistemas de filtro biológico apresentaram o menor consumo de água e energia por unidade de água residual, enquanto uma tecnologia flexível conhecida como lodo ativado contínuo teve o consumo mais alto e a maior variabilidade entre estações. Processos avançados que removem mais nitrogênio e fósforo geralmente demandaram mais recursos do que os mais simples, mas alguns projetos novos, como o sistema Linpor, mostraram demandas promissorasmente baixas de água e energia. Em todos os métodos, a maior parte do uso de água ocorreu durante a construção, enquanto a maior parte da energia foi consumida na operação, principalmente para aeração e mistura.

Padrões regionais em um país vasto

Ao vincular as pegadas dos processos à combinação real de tecnologias usadas em cada cidade, os autores mapearam como o uso de recursos varia pela China. As províncias do centro e do leste apresentaram as maiores pegadas médias, refletindo sua forte dependência de processos intensivos em energia e grandes volumes de tratamento. As províncias do nordeste, por outro lado, tenderam a usar um pouco menos de água e energia por metro cúbico. Regiões dependentes de águas subterrâneas e aquelas com recursos hídricos escassos frequentemente mostraram pegadas menores, provavelmente porque os custos crescentes de bombeamento e políticas rígidas pressionam as concessionárias em direção a projetos mais eficientes. Áreas com abundância de água, onde as águas residuais domiciliares são mais diluídas, paradoxalmente precisaram de mais energia por unidade de poluição removida. Fatores sociais também importaram: locais com melhor gestão dos resíduos humanos fora do sistema de esgoto demandaram tratamentos menos intensivos, enquanto investimentos em estações de reúso de alto padrão tendiam a aumentar o consumo de eletricidade mesmo quando o uso total de água não mudava muito.

Testando diferentes futuros para 2035

A carga de águas residuais e o uso total de recursos da China dispararam desde 2009, à medida que a cobertura do tratamento se expandiu e as normas de poluição ficaram mais rígidas, com as pegadas totais de água e energia aproximadamente triplicando até 2022. Para explorar como isso pode mudar, os autores construíram cenários que remanejavam tecnologias de tratamento sob diferentes objetivos: reduzir custos, maximizar a remoção de poluentes, reduzir as pegadas de água e energia, ou equilibrá-las. Eles então projetaram a capacidade das estações até 2035 com base nas tendências populacionais. No cenário de otimização mais ambicioso, as províncias substituem processos menos eficientes por opções de melhor desempenho adaptadas às condições locais. Esse pacote reduz a pegada hídrica nacional em cerca de 16% e a pegada energética em cerca de 26% em comparação com a continuidade das tendências atuais, mantendo estável a remoção de nitrogênio e melhorando ligeiramente a remoção de fósforo. O gasto adicional necessário permanece abaixo de 8% do custo total de tratamento e, em algumas regiões, escolhas mais inteligentes até reduzem os custos operacionais.

O que isso significa para o cotidiano

Para não especialistas, a mensagem é direta: é possível tratar águas residuais de forma rigorosa, proteger rios e ainda economizar quantidades substanciais de água e eletricidade. Até 2035, prevê-se que as estações de tratamento da China consumam dezenas de bilhões de quilogramas de água e dezenas de bilhões de quilowatt-hora de eletricidade por ano. As estratégias descritas neste estudo poderiam reduzir cerca de um quarto dessa demanda, mantendo alta a qualidade da água tratada. Como a análise vincula escolhas tecnológicas a custos reais e condições regionais, ela oferece um roteiro prático para planejadores urbanos e concessionárias — não apenas na China, mas em outros países que enfrentam crescimento rápido e restrições hídricas e climáticas — para atualizar seus sistemas de águas residuais de maneiras mais limpas, mais baratas e mais sustentáveis a longo prazo.

Citação: 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

Palavras-chave: tratamento de águas residuais, pegada hídrica, uso de energia, infraestrutura da China, serviços públicos sustentáveis