Ala vez que aumentan las situaciones de sequ\u00eda, la presi\u00f3n sobre los recursos h\u00eddricos tambi\u00e9n sigue creciendo. Seg\u00fan el Informe Mundial de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos H\u00eddricos 2023, en todo el mundo existen regiones donde las aguas subterr\u00e1neas se est\u00e1n agotando.<\/p>\n
Los expertos estiman que la poblaci\u00f3n urbana que sufre escasez de agua aumentar\u00e1 de 933 millones de personas (un tercio de la poblaci\u00f3n) a entre 1.700 y 2.400 millones (la mitad de la poblaci\u00f3n) en 2050, con India como pa\u00eds m\u00e1s afectado.<\/p>\n
Los datos arrojados por el Banco Mundial tampoco son muy halag\u00fce\u00f1os, ya que apuntan a que esta situaci\u00f3n, agravada por la crisis clim\u00e1tica, podr\u00eda costarles a ciertos pa\u00edses hasta un 6 % de su Producto Interior Bruto (PIB) para mediados de siglo, debido al impacto en la agricultura y la salud, principalmente.<\/p>\n
Respecto a la tendencia futura de la sostenibilidad h\u00eddrica, los expertos apuntan a que es dif\u00edcil de prever. Un trabajo liderado por Peter Burek, cient\u00edfico del Instituto Internacional de An\u00e1lisis de Sistemas Aplicados austr\u00edaco, estim\u00f3 que el consumo mundial de agua seguir\u00e1 creciendo a un ritmo anual de aproximadamente el 1 %, lo que supondr\u00e1 un incremento de entre el 20 % y el 30 % en 2050. La extracci\u00f3n intensiva para el regad\u00edo o el abastecimiento de grandes ciudades est\u00e1n entre las principales causas.<\/p>\n
Ante este panorama, proyectos europeos e internacionales est\u00e1n integrando los \u00faltimos desarrollos tecnol\u00f3gicos e inteligencia artificial (IA) para mejorar aspectos como la reutilizaci\u00f3n, revalorizaci\u00f3n o reciclaje de los recursos h\u00eddricos.<\/p>\n
La digitalizaci\u00f3n de los procesos implicados en el ciclo integral del agua, as\u00ed como la utilizaci\u00f3n de t\u00e9cnicas de IA, pueden mejorar la gesti\u00f3n de los recursos h\u00eddricos<\/em><\/p>\n V\u00edctor G\u00f3mez-Escalonilla Canales, investigador de la UCM<\/p>\n \u201cNos encontramos ante una gran oportunidad de incorporar los nuevos avances tecnol\u00f3gicos en la mejora del tratamiento de un recurso tan indispensable para la vida como es el agua\u201d, dice a SINC V\u00edctor G\u00f3mez-Escalonilla Canales, investigador del departamento de Geodin\u00e1mica de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).<\/p>\n Este experto destaca que \u201cla digitalizaci\u00f3n de los procesos implicados en el ciclo integral del agua, as\u00ed como la utilizaci\u00f3n de t\u00e9cnicas de IA, pueden mejorar la gesti\u00f3n de los recursos h\u00eddricos\u201d.<\/p>\n Para Juan Sobreira Seoane, director de innovaci\u00f3n abierta del Instituto Tecnol\u00f3gico de Galicia (ITG): \u201cGracias a la eclosi\u00f3n del denominado internet de las cosas, la digitalizaci\u00f3n se ha democratizado. Adem\u00e1s, nos permite mejorar el desempe\u00f1o de plantas de depuraci\u00f3n; simular virtualmente el impacto de a\u00f1adir un determinado reactivo sobre la calidad del agua; aplicar informaci\u00f3n de \u00e1mbito molecular para clasificarla; o utilizar imagen satelital o de drones para la prevenci\u00f3n de eventos extremos\u201d, declara a SINC.<\/p>\n En Espa\u00f1a, existen actualmente dos PERTE (Proyectos Estrat\u00e9gicos para la Recuperaci\u00f3n y Transformaci\u00f3n Econ\u00f3mica) encaminados a este prop\u00f3sito. Por un lado, el de digitalizaci\u00f3n del ciclo del agua y, por otro, el agroalimentario. \u201cEl primero est\u00e1 m\u00e1s enfocado a digitalizar las redes, con contadores y sensores, entre otros; el segundo al regad\u00edo para catalizar las redes, y dentro de este sistema, generar modelos matem\u00e1ticos del comportamiento de las zonas afectadas y hacer predicci\u00f3n de recursos h\u00eddricos\u201d, explica a SINC Sergio Chiva Vicent, director de la c\u00e1tedra universidad \u2013 empresa FACSA de Innovaci\u00f3n en el Ciclo Integral del Agua de la Universidad Jaume I.<\/p>\n IA en busca de agua subterr\u00e1nea<\/strong><\/p>\n El 99 % del agua dulce l\u00edquida del planeta procede de las aguas subterr\u00e1neas y proporcionan cerca de la mitad de este recurso utilizado para el riego agr\u00edcola, seg\u00fan datos de la UNESCO. De esta, el 20 % podr\u00eda desaparecer si contin\u00faa la tendencia actual.<\/p>\n G\u00f3mez-Escalonilla y su equipo han desarrollado un software, denominado MLMapper que permite predecir la presencia de aguas subterr\u00e1neas o pozos m\u00e1s productivos. \u201cPara ello, se necesitan una serie de variables explicativas como pueden ser la precipitaci\u00f3n, factores topogr\u00e1ficos y factores geol\u00f3gicos\u201d, argumenta.<\/p>\n Hasta el momento, este proyecto que combina datos por sat\u00e9lite y sobre el terreno, se ha puesto en marcha para elaborar cartograf\u00edas de potencial hidrogeol\u00f3gico en pa\u00edses como la Rep\u00fablica de Mali, la Rep\u00fablica del Chad y Chile. En el caso de Chad, las cartograf\u00edas elaboradas se est\u00e1n utilizando actualmente para dar apoyo a actuaciones de terreno en materia de abastecimiento de agua.<\/p>\n Nuestro software MLMapper podr\u00eda ser \u00fatil para cartografiar otros par\u00e1metros, como la contaminaci\u00f3n por nitratos u otros qu\u00edmicos<\/em><\/p>\n V\u00edctor G\u00f3mez-Escalonilla Canales, investigador de la UCM<\/p>\n \u201cEstos mapas que obtenemos no deben interpretarse como un sustituto de bajo coste a las t\u00e9cnicas de exploraci\u00f3n tradicionales, sino como una herramienta de apoyo para optimizarlas\u201d, asegura el cient\u00edfico de la UCM.<\/p>\n Para validar la fiabilidad de este programa, primero se mide la tasa de acierto de los algoritmos de aprendizaje autom\u00e1tico, que han comprobado que est\u00e1n en torno al 90 %. Posteriormente, utilizan indicadores espec\u00edficos para cada regi\u00f3n, idealmente de tipo geol\u00f3gico, hidrol\u00f3gico o hidrogeol\u00f3gico, para evaluar la congruencia de los resultados con el conocimiento regional existente.<\/p>\n \u201cA escala nacional, la mayor parte de los recursos h\u00eddricos subterr\u00e1neos ya est\u00e1n catalogados. Sin embargo, este software podr\u00eda ser de gran utilidad para cartografiar otros par\u00e1metros, como la contaminaci\u00f3n por nitratos u otros compuestos qu\u00edmicos\u201d, a\u00f1ade G\u00f3mez-Escalonilla.<\/p>\n Actualmente, una gran cantidad de las masas de agua subterr\u00e1neas en nuestro territorio se encuentran en mal estado cualitativo, por lo que el empleo de este tipo de t\u00e9cnicas podr\u00eda servir para mejorar las tareas de gesti\u00f3n.<\/p>\n Energ\u00eda solar para recabar agua dulce<\/strong><\/p>\n Garantizar la disponibilidad de agua y su gesti\u00f3n sostenible, as\u00ed como el saneamiento para todos, es una prioridad internacional dentro del marco de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas para 2030. Por esta raz\u00f3n, diferentes iniciativas p\u00fablicas y privadas en los \u00faltimos a\u00f1os han desarrollado respuestas innovadoras para obtenerla. Este es el caso del estudio publicado por la revista Nature, liderado por Jackson Lord, del Mountain View College (EE UU), en d\u00f3nde se propone un prototipo para evaluar el potencial mundial de obtenci\u00f3n de agua potable del aire gracias a la energ\u00eda solar.<\/p>\n Los responsables de esta investigaci\u00f3n utilizaron la herramienta Google Earth Engine y el dise\u00f1o de un hipot\u00e9tico dispositivo con tecnolog\u00eda ya existente para sus c\u00e1lculos. Seg\u00fan sus resultados, este tipo de captaci\u00f3n de agua atmosf\u00e9rica podr\u00eda proporcionar agua potable gestionada de forma segura a mil millones de personas.<\/p>\n Estas herramientas servir\u00e1n para dise\u00f1ar dispositivos de captaci\u00f3n de agua atmosf\u00e9rica<\/em><\/p>\n \u201cNuestras herramientas pueden servir de base para el dise\u00f1o de dispositivos de captaci\u00f3n de agua atmosf\u00e9rica que maximicen el impacto con las tecnolog\u00edas existentes\u201d, explican los autores de este trabajo.<\/p>\n Otro estudio, publicado en Nature Communications, propone aplicar la tecnolog\u00eda marcos de metal org\u00e1nicos (MOF, por sus siglas en ingl\u00e9s), un sistema que genera agua a partir de la captaci\u00f3n del vapor del aire, en regiones con escasez extrema como desiertos y zonas con alta aridez. Tambi\u00e9n existen iniciativas encaminadas a producir de forma simult\u00e1nea electricidad y agua dulce con luz solar gracias a un solo dispositivo \u2014con el consiguiente ahorro econ\u00f3mico\u2014 o para cultivos.<\/p>\n Gemelos digitales en depuradoras<\/strong><\/p>\n Una tecnolog\u00eda en auge con m\u00faltiples aplicaciones, tambi\u00e9n en el sector energ\u00e9tico, es la de los gemelos digitales que reproducen de forma virtual determinados procesos. Actualmente, en la c\u00e1tedra FACSA de la Universidad Jaume I se est\u00e1 utilizando, junto con la IA, para optimizar procesos de tratamiento del agua residuales en depuradoras; en la toma de decisiones sobre los tratamientos; y en las cuencas hidrogr\u00e1ficas, en funci\u00f3n de diferentes escenarios clim\u00e1ticos y de consumo.<\/p>\n \u201cLa utilizaci\u00f3n de inteligencia artificial o redes neuronales en el ciclo del agua existe desde la d\u00e9cada de los noventa, pero en los \u00faltimos cuatro o cinco a\u00f1os se ha disparado su uso y se han empezado a obtener resultados. Antes estaba m\u00e1s enfocado a los matem\u00e1ticos y los f\u00edsicos; ahora, al aplicarlo los ingenieros lo hacemos de forma m\u00e1s global\u201d, apunta Chiva Vicent, director de la c\u00e1tedra.<\/p>\n En concreto, est\u00e1n empleando estas simulaciones en el reactor biol\u00f3gico de una depuradora de aguas residuales, que es donde se encuentra el mayor consumo energ\u00e9tico. \u201cNecesitamos buenas predicciones de lo que est\u00e1 ocurriendo en ese punto, que compromete hasta el 70 % de la energ\u00eda de la planta\u201d, se\u00f1ala el experto.<\/p>\n De esta forma, resuelven ecuaciones bioqu\u00edmicas sobre c\u00f3mo se comportar\u00e1 la degradaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica y todos los procesos de la depuradora en apenas un minuto. \u201cCreamos muchos escenarios diferentes y buscamos cu\u00e1l es el \u00f3ptimo para ahorrar energ\u00eda. El sistema de control de la planta env\u00eda constantemente datos a la nube y nuestro modelo los analiza para hacer distintas predicciones\u201d, resalta.<\/p>\n Creamos muchos escenarios diferentes y buscamos cu\u00e1l es el \u00f3ptimo para ahorrar energ\u00eda. El sistema de control de la planta env\u00eda constantemente datos a la nube<\/em><\/p>\n Sergio Chiva Vicent, director de la c\u00e1tedra universidad \u2013 empresa FACSA<\/p>\n La IA tambi\u00e9n ha permitido avances en la detecci\u00f3n de fugas, para tener una red mucho m\u00e1s eficiente y guardar el agua cuando sea necesario, o distribuirla. \u201cExisten canalizaciones de la red de distribuci\u00f3n donde hasta cerca de un 30 %, o incluso m\u00e1s, se pierde por fugas. Estamos invirtiendo mucho dinero precisamente en digitalizar contadores y redes. Esto nos har\u00e1 disponer de muchos datos, ya que la IA solo es \u00fatil si estos son buenos y de calidad\u201d, subraya el investigador.<\/p>\n \u201cLa tecnolog\u00eda por s\u00ed sola no tiene sentido. Es decir, si tenemos indicadores de p\u00e9rdidas en una red de distribuci\u00f3n o un alto grado de nutrientes en un embalse y no se emprenden medidas de mitigaci\u00f3n o reparaci\u00f3n, es como no ir al traumat\u00f3logo despu\u00e9s de saber que el hueso est\u00e1 roto\u201d, ejemplifica Sobreira Seoane, del ITG, instituci\u00f3n que ha colaborado en otro proyecto denominado EDAR 360, que combina IA con tratamiento de imagen para identificar anomal\u00edas en los procesos de depuraci\u00f3n, tanto en la superficie de la masa de agua como en su interior.<\/p>\n Soluciones h\u00edbridas en las ciudades<\/strong><\/p>\n Debido al cambio clim\u00e1tico, las infraestructuras de aguas residuales urbanas, especialmente en el norte de Europa, tienen que soportar una mayor frecuencia de eventos de lluvias torrenciales. Esto, unido a las escorrent\u00edas, hace que se liberen contaminantes en las ciudades, amenazando a la salud p\u00fablica y los ecosistemas. Adem\u00e1s, la presi\u00f3n en el consumo es especialmente significativa.<\/p>\n El Instituto Tecnol\u00f3gico de Galicia est\u00e1 implicado actualmente en el desarrollo de dos iniciativas para atajar este problema en metr\u00f3polis de Espa\u00f1a y Dinamarca: el proyecto Life Reseau, liderado por la empresa FCC Aqualia, y el proyecto de Horizonte Europa, D4runoff, de la empresa danesa VandCenter Syd.<\/p>\n El primero combina soluciones h\u00edbridas basadas en la naturaleza y una plataforma web asistida por inteligencia artificial que pretende reducir hasta un 20 % de las aguas tratadas debido al control en origen, lo que limitar\u00e1 en un 60 % los episodios de contaminaci\u00f3n difusa y ahorrar\u00e1 a las ciudades un 30 % del consumo energ\u00e9tico en la recogida de aguas residuales. Por su parte, D4runoff busca reducir hasta en un 75% de los s\u00f3lidos en suspensi\u00f3n y el contenido de micropl\u00e1sticos, as\u00ed como el consumo energ\u00e9tico en un 60 %. Para ello el ITG ha creado un Sistema Inteligente de Gesti\u00f3n de Infiltraciones\/Escorrent\u00eda mediante algoritmos de IA, modelos num\u00e9ricos e h\u00edbridos.<\/p>\n Otra iniciativa con participaci\u00f3n espa\u00f1ola es el proyecto NAIADES. \u201cSe trata de una plataforma digital que a\u00fana servicios para la gesti\u00f3n del agua, tanto para empresas, como para los ayuntamientos, todos ellos en la nube. Consiste en monitorizaci\u00f3n y an\u00e1lisis de datos, gran parte basados en IA\u201d, apunta a SINC Juan M. Fern\u00e1ndez Montenegro, responsable interno del proyecto en el AIMEN Centro Tecnol\u00f3gico. La plataforma se ha validado en pilotos distribuidos en tres ciudades europeas: Alicante, Braila (Rumania) y Carouge (Suiza).<\/p>\n En Alicante, se aplicaron dos servicios con IA: para la predicci\u00f3n de demanda de agua a corto plazo (hasta una semana) y a largo plazo (hasta un a\u00f1o); y para la detecci\u00f3n de anomal\u00edas de intrusi\u00f3n de agua salina en la red de aguas residuales. Tambi\u00e9n se crearon paneles informativos en edificios p\u00fablicos para hacer m\u00e1s conscientes a los usuarios del consumo. Por \u00faltimo, un servicio especial, enfocado a estudiantes de distintos colegios. \u00abLamentablemente no tuvimos mucha participaci\u00f3n por la covid-19\u201d, concluye Fern\u00e1ndez Montenegro.<\/p>\n Fuente: SINC<\/strong><\/p>\n Vazquez, A. (2023). Agua m\u00e1s \u2018inteligente\u2019 para mitigar los efectos de la crisis clim\u00e1tica. 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