El 14 de julio, la Fundación de Investigación de Calidad del Agua (WQRF) realizó el tercer seminario web de su serie educativa gratuita de Escuela de Verano. Esta sesión se titulaba “Una Forma Más Inteligente de Tratar el Arsénico: Lecciones de un Estudio de Caso de Punto de Uso” y fue presentada por la Coordinadora de Proyectos de WQRF, Lillia Blasius, y expuesta por la Dra. Kaycie Lane.

La Dra. Lane es profesora asistente de práctica en el departamento de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Nebraska-Lincoln. La Dra. Lane presentó su trabajo en este seminario web, que fue apoyado por WQRF y completado en asociación con colegas de la Universidad de Massachusetts Amherst. El estudio que completaron comparó la aplicación de tecnología de tratamiento de agua de punto de uso (POU) y punto de entrada (POE) con actualizaciones de sistemas de tratamiento de agua centralizados en pequeños sistemas de agua comunitarios (CWS) para cumplir con los estándares de la Ley de Agua Potable Segura (SDWA).

Evaluación de la Contaminación por Arsénico

Lane explicó que aunque los métodos de tratamiento municipal y residencial han avanzado en las últimas décadas, las actualizaciones para modernizar y mejorar los sistemas existentes han dejado a muchos usuarios finales aún en riesgo de recibir agua contaminada de sistemas obsoletos. Lane explicó que entre 2008 y 2018, se reportaron más de 31,000 violaciones del nivel máximo de contaminante (MCL) de CWS. Más de 2,700 sistemas que servían a menos de 10,000 personas tuvieron al menos una violación de MCL, con el 25% de las violaciones provenientes de sistemas pequeños y medianos (<501-10,000 personas) y el 68% provenientes de sistemas muy pequeños (<500 personas).

Para este estudio, Lane se enfocó en el arsénico (agrupando arsenito y arsenato) como un contaminante de agua común que podría encontrarse en abundancia en todo el país. Utilizó el arsénico como una ilustración de cómo cada método de tratamiento podría aplicarse efectivamente para garantizar el cumplimiento con otros estándares de SDWA. Y como las actualizaciones de sistemas de agua muy pequeños no han sido ampliamente estudiadas, ella y su equipo querían aprender cómo los dispositivos POU y POE podrían aplicarse mejor para resolver deficiencias de cumplimiento en comparación con actualizaciones de sistemas centralizados más amplios.

Para este trabajo, el equipo de Lane se enfocó en cuatro regiones distintas para realizar su estudio. Seleccionaron California, Illinois, Nebraska y New Hampshire para proporcionar una amplia gama de condiciones ambientales para su investigación. Utilizaron la base de datos del Sistema de Información de Agua Potable Segura (SDWIS) para generar criterios selectivos basados en agua subterránea, tamaño de población y violación de MCL antes de comunicarse con las comunidades identificadas.

En New Hampshire e Illinois, el estudio se enfocó únicamente en arsénico mientras agregaban uranio (un contaminante regional común) para el estudio de caso de California. Y en Nebraska, el equipo de Lane se enfocó en nitrato (NO₃⁻).

Establecimiento de un Marco de Trabajo

Para comenzar su trabajo, Lane explicó la metodología que utilizaron para comparar actualizaciones centralizadas con aplicaciones de dispositivos POE/POU utilizando medios adsorbentes, intercambio iónico u ósmosis inversa. El equipo construyó un enfoque de triple resultado que estudió los impactos potenciales de cada aplicación en la salud humana (evaluación de exposición), el ambiental (análisis de ciclo de vida) e impactos económicos (costeo del ciclo de vida).

O, como lo expresó Lane, “personas, planeta y ganancias”.

Para este marco de trabajo, el equipo de Lane utilizó una sola pregunta para guiar cálculos definidos que apoyen cada tipo de impacto.

Evaluación de Exposición

“¿Cómo impacta el tiempo para implementar actualizaciones de tratamiento en la población expuesta a un contaminante?”

Este cálculo utilizó entradas como pesos corporales, grupos de edad y tasas de exposición acumulativa para generar una fórmula para comparar métodos de intervención con no intervención.

Análisis de Ciclo de Vida (LCA)

“Durante una vida útil de 30 años, ¿cuál es la actualización más sostenible ambientalmente?”

Este cálculo consideró todo el ciclo de producción de un dispositivo de tratamiento, que incluye recolección de materias primas, fabricación, empaque, distribución, uso y disposición para métodos de intervención.

Costeo del Ciclo de Vida (LCC)

“Durante un período de 30 años, ¿cuál es la actualización más rentable?”

Los factores para este cálculo incluyen el recurso de modelado de costos POE/POU de la EPA y cuentan con requisitos de disposición de residuos junto con costo de muestreo y frecuencia.

Los Hallazgos del Equipo

Lane explicó que aunque los resultados de este estudio generaron información compleja, los puntos clave fueron simples: hay compensaciones con las opciones, y las necesidades de cada comunidad pueden tener que cumplirse con soluciones individualizadas. Los dispositivos POE/POU no fueron encontrados unilateralmente como superiores a las actualizaciones del sistema en sus hallazgos, ni se encontró que las mejoras centralizadas fueran mejores en cada categoría en general.

Con este marco de trabajo de tres puntas, los resultados variaron debido a la naturaleza compleja de los parámetros de cada sistema. Mientras que los dispositivos POE/POU ofrecieron un costo inicial más bajo para CWS, la fuerte demanda de mantener regularmente dispositivos individuales en toda una comunidad podría acumular rápidamente un costo más alto que una solución centralizada. Asimismo, Lane también explicó que algunos estados o agencias de agua gobernantes pueden priorizar una de las puntas sobre las otras dos, enfatizando la diferencia en las prioridades de cada región.

“El tipo de dispositivo permitido también es importante”, señaló Lane, explicando un impacto ambiental más alto para medios de resina en comparación con ósmosis inversa, por ejemplo.

Ella explicó además que hay desafíos sistémicos y técnicos que enfrentan los CWS al tomar decisiones sobre la mejora del cumplimiento del agua potable. Los desafíos sistémicos incluían la frecuencia y costo de las pruebas, junto con las directrices por estado de dispositivos POE/POU para cumplimiento de SDWA. Asimismo, existen desafíos técnicos como acceso a tecnologías de tratamiento certificadas, limitaciones operacionales para el número de usuarios de hogares, y más.

Una versión grabada de este seminario web está disponible aquí.

El seminario web final de la serie de Escuela de Verano de WQRF se realizará el 11 de agosto de 11:00 AM- 12:00 PM (CT) para discutir el trabajo en curso del estudio sustituto de PFAS de WQRF. Más información y registro para este evento se puede encontrar aquí.