Chociaż udało się znacznie poprawić dostęp do czystej wody pitnej i urządzeń sanitarnych, to dla milionów ludzi i jedno, i drugie nadal jest luksusem. Na całym świecie co trzecia osoba jest pozbawiona bezpiecznej dla zdrowia wody pitnej, a co szósta nie ma sprawnych urządzeń sanitarnych. Ponad 1,7 miliarda ludzi żyje w dorzeczach rzek, w których zużycie wody przekracza zasilanie w nią. W krajach rozwijających się 80 proc. ścieków spływa bezpośrednio do środowiska naturalnego bez wcześniejszego oczyszczania.
Niedobór wody dotyka ponad 40 proc. światowej populacji i problem będzie się nasilał w kolejnych dziesięcioleciach. Populacja miejska w krajach rozwijających się gwałtownie wzrośnie, generując zapotrzebowanie znacznie przekraczające możliwości i tak już niewydolnej infrastruktury wodno-kanalizacyjnej. ONZ prognozuje, że do roku 2050 co najmniej jedna czwarta ludzkości będzie mieszkać na obszarze dotkniętym chronicznym lub nawracającym niedostatkiem wody słodkiej.
O powadze sytuacji świadczy ujęcie światowej gospodarki wodnej w Celach Zrównoważonego Rozwoju Organizacji Narodów Zjednoczonych. Do roku 2030 ONZ zamierza poprawić jakość wody poprzez zminimalizowanie uwalnianych do niej chemikaliów, zmniejszenie o połowę ilości nieoczyszczonych ścieków oraz zwiększenie recyklingu wody pościekowej, tak aby poziom oczyszczania tej wody wzrósł w skali świata z 20 proc. obecnie do 60 proc. w 2030 r.
Już częściowe sprostanie tym wyzwaniom przyniosłoby rezultaty. Ponadto zmniejszyłby się ślad węglowy – utrzymaniu efektu cieplarnianego w ryzach niewątpliwie nie pomaga zrzucanie nieoczyszczonych ścieków do otaczającego środowiska, jednocześnie szacuje się, że oczyszczanie ścieków zmniejsza emisję gazów cieplarnianych o około jedną trzecią.
Dzień Zero bliżej niż myślimy
Kilka lat temu, po trzech ekstremalnie suchych zimach, południowoafrykański Kapsztad stanął w obliczu Dnia Zero, jak określono moment, w którym zabraknie ogólnodostępnej wody miejskiej z powodu wyczerpania się zasobów wód powierzchniowych zaopatrujących miasto. Do Dnia Zero szykowano się przez kilka miesięcy. Władze ogłosiły restrykcje, aby przygotować miejscową ludność na czekające ją trudy. Datę wyznaczono w końcu na 9 lipca 2018 r. Od tego dnia domowe krany miały być „nieczynne”, a dostęp do wody pozostawiony tylko dostawcom wybranych usług publicznych. Każdy z 200 punktów poboru obsługiwałby po około 20 tys. mieszkańców, wydając po 25 litrów wody na osobę. Już sama zapowiedź Dnia Zero zdyscyplinowała mieszkańców. Dzięki ich zaangażowaniu udało się ograniczyć zużycie wody aż o 50 proc. Ostatecznie zbawienny deszcz uchronił miasto przed tym niemalże apokaliptycznym doświadczeniem, ale dokonała się bezcenna przemiana społecznej świadomości. Dramatyczne miesiące przygotowań wryły się w pamięć ludności. Przykład Kapsztadu pokazuje, co nieuchronnie czeka Ziemię, zwłaszcza jej gorące rejony, w kolejnych dekadach.
Co zanieczyszcza wodę?
Najpowszechniejszym wrogiem utrzymania jakości wody jest eutrofizacja, czyli proces wzbogacania zbiorników wodnych w pierwiastki biofilne, skutkujący wzrostem trofii, czyli żyzności wód. W naturalnych akwenach jest to proces powolny, ale w wyniku zrzutu ścieków przemysłowych i komunalnych oraz wskutek intensyfikacji rolnictwa mocno przyspieszył. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, dochodzi do osiągnięcia przez zbiornik stanów niespotykanych w naturze: politrofii i hipertrofii. Następuje wówczas niemal całkowity zanik organizmów wyższych poniżej cienkiej, kilkudziesięciocentymetrowej warstwy wody stykającej się z atmosferą.
Eutrofizacja jest wynikiem zanieczyszczenia zbiorników i cieków wodnych dużymi ładunkami substancji biogennych (głównie fosforu i azotu) i znacznie ogranicza możliwość wykorzystania wody. Powodem wzrostu dopływu fosforu jest powszechna obecność w ściekach środków piorących i innych detergentów zawierających fosfor. Z kolei wzrost dopływu azotu jest pochodną wysokiej zawartości tlenków azotu w opadach atmosferycznych. I azotany, i fosforany znajdują się w nawozach sztucznych, które są wypłukiwane do zlewni rzek.
Osobnym problemem jest wpływ produktów higieny osobistej i farmaceutyków na ekosystemy wodne. Niewiele wiadomo na temat ich długoterminowego oddziaływania na organizm człowieka i ekosystem, chociaż uważa się, że niektóre z nich naśladują naturalne hormony u ludzi i innych gatunków.
ABC oczyszczania
O korzyściach oczyszczania ścieków nie trzeba nikogo przekonywać. Po pierwsze, nieoczyszczone ścieki powodują katastrofalne skutki dla bioróżnorodności i wód gruntowych. Po drugie, ponowne wykorzystanie dekontaminowanej wody pozwala oszczędzać jej pierwotne zasoby, rezerwując je do spożycia przez ludzi. Po trzecie, oczyszczona woda może być ponownie wykorzystywana w rolnictwie, w tym także na pustyni, w ogrodnictwie, w przemyśle, w usługach oczyszczania, a nawet do uzupełnienia poziomu wód gruntowych. W ten właśnie sposób oszczędza się rzadkie zasoby wody pitnej.
Dzięki zaawansowanym technologiom, takim jak promieniowanie ultrafioletowe, odwrócona osmoza i membrany ultrafiltracyjne, możliwy jest stuprocentowy odzysk zużytej wody. Tymczasem statystyki mówią, że tylko około 20 proc. wszystkich ścieków na świecie jest poddawanych recyklingowi. Innymi słowy, ścieki dla 6 miliardów ludzi pozostają nieoczyszczone.
Automatyzacja procesu uzdatniania wody z zastosowaniem sztucznej inteligencji i analityki danych pozwala precyzyjniej przestrzegać ścisłych limitów zrzutu ścieków, optymalizować zużycie środków chemicznych, oszczędzać energię i redukować ślad węglowy (np. w trakcie usuwania fosforu, odwadniania osadów i dezynfekcji). Nowoczesne oczyszczalnie stosują ponadto zaawansowane techniki odwadniania osadów oraz dokładnie dozują odpowiednie środki chemiczne, dzięki czemu osad w swojej masie staje się suchszy i zmniejsza swoją objętość, a to z kolei ułatwia jego utylizację i minimalizuje jego wpływ na środowisko. Co więcej, osady mogą stać się cennym zasobem, a nie uciążliwością – nawozem oraz źródłem energii w postaci biogazu.
Oczyszczona woda pościekowa do picia?
Profesjonalnie odfiltrowaną wodę pościekową stosuje się do nawadniania i czyszczenia od lat. Doskonalenie technologii pozwala myśleć o równie powszechnym wykorzystaniu oczyszczonych ścieków jako… wody pitnej. Pomysł nie budzi społecznego entuzjazmu, głównie z uwagi na sugestywne skojarzenia. Ale taka jest nieuchronna kolej losu, zważywszy na pogarszającą się sytuację hydrologiczną Ziemi. Co więcej, uzdatnianie wody pościekowej jest znacznie tańsze niż odsalanie wody morskiej.
Już dzisiaj w najsuchszych rejonach świata w wodociągach płynie dekontaminowana woda ściekowa: oczyszczone ścieki trafiają do rzek, które zaopatrują miasta. Ponadto po odfiltrowaniu otrzymuje się wodę w pełni zdatną do picia, ewentualnie nieco słodszą niż źródlana. Najpierw trzeba odfiltrować wszystkie ciała stałe i mazie z wody. Następnie w procesie zwanym odwróconą osmozą odfiltrowuje się najmniejsze cząsteczki. Jako dodatkowy środek ostrożności, woda jest często poddawana działaniu światła ultrafioletowego, aby wysterylizować patogenne drobnoustroje. Szacuje się, że gdyby przeciętne miasto poddało recyklingowi wszystkie swoje ścieki, to zmniejszyłoby swoje zapotrzebowanie na wodę jako zasób pierwotny o 60 proc.
Chorobą, którą można się najczęściej zarazić wskutek spożycia skażonej wody, jest cholera. W Afryce i Azji Południo-Wschodniej umiera na nią ponad 100 tys. ludzi rocznie. Jednak jej przyczyną nie jest picie wody odzyskanej ze ścieków, lecz uchybienia w procedurze uzdatniania lub zgoła jej brak: ścieki płyną wprost do rzek, niepoddane prawidłowej dekontaminacji w profesjonalnych oczyszczalniach.
Kilka lat temu Paul Rozin z Wydziału Psychologii Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii wraz z zespołem badawczym przeprowadził ankietę wśród 2 tys. Amerykanów. Tylko 49 proc. chciało spróbować wody odzyskanej ze ścieków, 13 proc. odmówiło, a pozostali nie byli pewni. Oznacza to, że bez względu na zapewnienia autorytetów naukowych, że woda odfiltrowana ze ścieków jest zdatna do picia, uczucie wstrętu jest zbyt silne. Przypomina to wzdryganie się przed jedzeniem potraw, które są całkowicie jadalne, ba, zdrowe dla organizmu, ale z powodu ich pochodzenia lub sposobu przyrządzania niektórzy na samą myśl dostają mdłości.
Pytanie, czy przedsiębiorstwa wodociągowe będą w ogóle informowały, skąd pozyskują wodę, która płynie w kranach. Ludzie mają jednak prawo do rzetelnej wiedzy, więc trzeba raczej zmieniać świadomość i stopniowo wykorzeniać uprzedzenia poprzez kampanie edukacyjne angażujące osoby publiczne, niż ukrywać pochodzenie wody. Innym rozwiązaniem byłoby wpompowywanie recyklingowanej wody do wodonośnych warstw gleby w celu ich uzupełnienia. Wydaje się, że przy tym rozwiązaniu u wielu zniknęłaby bariera psychologiczna – ziemia w sposób naturalny oczyszcza wodę. Jednocześnie zniknąłby kosztowny problem magazynowania wody.
