Estamos na Primavera. Janeiro ficou lá atrás com estatísticas e acontecimentos que teimam em ficar na memória. Choveu como há muito não se via em Portugal. A precipitação atingiu o dobro da média habitual – cerca de 222% segundo dados do IPMA –, tornando este mês de janeiro um dos mais chuvosos da última década. Tempestades sucessivas atravessaram o país, provocando inundações e danos irreparáveis. Tanta chuva significa mais água num país que sofre profundamente com períodos de seca prolongada? Grande parte desta precipitação caiu de forma intensa e concentrada, escoando rapidamente sem tempo para se infiltrar no solo e recarregar os aquíferos. Por outro lado, Portugal continua a enfrentar problemas estruturais de gestão, desde perdas nas redes de abastecimento, até ao uso ineficiente dos recursos. A questão já não é quanta água temos, mas o que fazemos com ela. Quando abre a torneira, sabe de onde vem essa água e o que transporta com ela?
Nos rios, nos oceanos e até nas redes que abastecem as cidades, há sinais que continuam a escapar-nos e é sobre eles que vamos falar. Como é que a tecnologia nos pode ajudar a contar uma história diferente sobre a água?
Para quem cresceu apaixonada pela Pequena Sereia[1] é muito difícil aceitar que o fundo do mar não é feito de águas límpidas, cores vibrantes e com seres marinhos a viverem em plena harmonia e equilíbrio (e, já agora, com grande sentido musical!). Zero impacto humano (tirando aquela coleção incrível de objetos da superfície) ou pressão sobre os ecossistemas. Nada de poluição ou de contaminantes.
Mas depois entram em cena os números. Segundo as Nações Unidas, em 2024, apenas 56% das águas residuais domésticas geradas globalmente foram tratadas de forma segura. Mais de 60% das águas residuais industriais são devolvidas ao ambiente sem tratamento adequado,
com base em dados limitados de 22 países. De acordo com o United Nations Environment Programme (Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente) entre 19 e 23 milhões de toneladas de plástico entram anualmente nos ecossistemas aquáticos globais, nomeadamente microplásticos, revelando a extensão de uma poluição difusa difícil de controlar. Em Portugal, os dados mais recentes da Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos (ERSAR) revelam que em 2024 se perderam 187,3 milhões de metros cúbicos de água nas redes de abastecimento, o equivalente a 8,7 piscinas olímpicas por hora.
(E assim acaba a magia da infância)
Antecipação e otimização: os grandes trunfos dos sensores
Há sinais, padrões e alterações que precisam de ser identificados. É preciso monitorizar a água e aprender a geri-la. E, desta vez, vamos precisar de muito mais que os dois fiéis amigos da Pequena Sereia para resolver um problema tão complexo; vamos precisar de tecnologia para detetar, com precisão, o que está na água.
Parte do problema começa na invisibilidade. Muitos dos contaminantes que afetam rios, zonas costeiras e até a água que consumimos não são visíveis a olho nu. Podem ser fármacos, descargas ilegais, alterações químicas subtis ou desequilíbrios em sistemas produtivos que só se tornam evidentes quando o dano já está feito. O investigador do INESC TEC Luís Coelho tem a resposta: “Nós estamos a criar sensores óticos mais seletivos e sensíveis, usando nanoestruturas para melhorar a deteção de moléculas específicas. No caso dos projetos WAVESENSE e ELIANA estamos a melhorar significativamente a sensibilidade e aplicabilidade dos sensores plasmónicos, sobretudo na deteção de contaminantes em água e possíveis aplicações em biossensores”
O objetivo não é apenas detetar que “alguma coisa” mudou na água, mas perceber o que mudou, e que está longe de ser simples.
“O grande problema não é conseguirmos detetar variações com os nossos sensores. Temos é de perceber se essa variação corresponde ao analito que nós pretendemos medir. Se conseguimos medir tudo, se o sensor é sensível a tudo…não nos serve nada”, resume o investigador. Dito de outra forma: no laboratório é feito todo o desenvolvimento ótico e nanotecnológico para ter um sensor que possa ser aplicado a diferentes contextos. No caso da água, torna possível detetar uma alteração e conseguir atuar sobre a origem concreta do problema.
Um dos exemplos dados por Luís Coelho é o das descargas ilegais em rios e ribeiras, e o impacto não é abstrato. “No caso do Rio Leça, por exemplo, há um problema ambiental que está identificado com águas que ficam contaminadas levando a que as praias tenham de ser encerradas. Ou temos o problema dos fármacos usados na agricultura e pecuária que acabam nos cursos de água doce que depois vamos consumir. Os nossos sensores podem fazer a diferença na deteção destas descargas, para que, ao longo do tempo, possam ser reduzidas”, esclarece o coordenador do centro de fotónica do INESC TEC.
Ariel, spoiler alert! Afinal não há dois mundos; trata-se de um sistema profundamente interligado.
Esta tecnologia pode servir também para otimizar processos produtivos, reduzir desperdícios e apoiar modelos de produção mais circulares. No projeto INNOAQUA, por exemplo, a lógica é usar água proveniente da aquacultura de peixe – rica em nutrientes e dióxido de carbono (CO2) – para alimentar a produção de algas, antes de a água voltar ao sistema. Os sensores que estão a ser desenvolvidos no projeto medem nitratos, CO2 dissolvido, turbidez, temperatura e luminosidade, precisamente para otimizar o crescimento das algas e gerir melhor todo o processo. “No futuro o objetivo é não haver qualquer desperdício de água. Queremos prolongar a sua utilidade, impedir que saia do sistema antes do tempo”, defende Luís Coelho.
O mesmo raciocínio surge no projeto BigAlgae, que dará continuidade a esta linha de investigação, acrescentando novos parâmetros como a amónia e a biomassa. “Pretende-se que esta otimização da produção venha a ser em grande escala, em todos os tanques de produção. Portanto, é importante ter uma tecnologia bem desenvolvida, que seja facilmente implementada em qualquer indústria que precise de monitorizar parâmetros concretos”, acrescenta.
Do laboratório para o mundo real
Quais são os principais desafios na implementação destas tecnologias em larga escala? Há barreiras tecnológicas, regulatórias ou económicas? Apenas quando se sai do laboratório é possível perceber as reais implicações. Lembrem-se que a Ariel também achou que bastava apenas ter pernas para conseguir viver entre humanos.
O trabalho descrito por Luís Coelho estende-se também ao meio oceânico, nomeadamente na monitorização de estruturas flutuantes que poderão servir de base a turbinas eólicas offshore. O objetivo é reduzir desperdício de materiais, aumentar a durabilidade das infraestruturas e monitorizar tanto a estrutura como o meio envolvente. “O nosso papel é desenvolver sensores que monitorizem a estrutura do betão. Por outro lado, podemos aproveitar essas estruturas como laboratórios onde adicionamos sensores com outras funcionalidades, como a observação dos ecossistemas marinhos. Tudo tem de ser muito bem planeado porque estamos a falar de água salgada”, explica, lembrando que a penetração de água salgada ou até o biomaterial dos oceanos pode comprometer o funcionamento dos sensores. Um bom exemplo de como uma mesma tecnologia pode servir vários fins: proteger a infraestrutura, monitorizar o ambiente, recolher dados sobre biofilmes e microalgas, e até apoiar aplicações futuras.
O futuro? Sensores integrados com sistemas autónomos, digital twins e inteligência artificial. “A combinação de todas as tecnologias é claramente uma mais-valia, porque conseguimos ter sistemas de deteção que, de forma totalmente autónoma, conseguem atuar rapidamente para otimizar todos os processos. E, nesse sentido, há diminuição dos recursos desperdiçados”, revela Luís Coelho.
(será que podemos manter a esperança daquele mar que a Pequena Sereia nos vendeu?)
Circularidade: mais difícil do que parece
Durante muito tempo, olhámos para a água como um recurso garantido. Hoje, essa ideia tornou-se cada vez mais ameaçada. A poluição da água e dos oceanos, a pressão crescente sobre os recursos hídricos, a escassez em várias regiões e o impacto das alterações climáticas sobre sistemas que pareciam estáveis, obrigam-nos a pensar o tema com novos olhos. Talvez com os olhos mais céticos e vigilantes do caranguejo Sebastião.
É precisamente aqui que a investigação que António Baptista faz no INESC TEC se torna decisiva: olhar para as águas residuais, para as ETAR e para os todos os seus constituintes, não como um mal necessário, mas como parte de uma infraestrutura crítica que pode produzir também mais valor económico, além do serviço imprescindível para o bem estar humano e mitigação dos impactos nos ecossistemas naturais.
“As ETAR resolvem um problema de saúde pública elementar, mas fazem-no, ainda assim, com custos ambientais ainda significativos, como as emissões de gases de efeito estufa, seja de dióxido de carbono (direto ou indireto), seja de metano”, alerta. O metano, acrescenta, merece especial atenção, já que estudos científicos recentes apontam para que o seu efeito no aquecimento global do planeta possa ser até “30 vezes mais poderoso que o próprio dióxido de carbono” num horizonte temporal de 100 anos.
Isto mostra a ambivalência dos sistemas: aquilo que protege a saúde humana local e mitiga danos nos ecossistemas naturais pode, em simultâneo, ainda ter efeitos colaterais importantes no problema climático global. Por isso, o projeto WOOSU trabalha em duas frentes: reduzir o consumo energético e repensar os outputs da própria ETAR, procurando simbioses com o território envolvente. “Pretendemos mapear as vizinhanças em que a ETAR pode funcionar como fornecedora de um efluente tratado, ou de um resíduo material gerado no âmbito da sua atividade, para que este possa ser valorizado, seja em termos económicos ou ambientais. Ou seja, estamos a usar um modelo de avaliação multi-simbiótico para mapeamento e emparelhamento de dadores e recetores”, destaca o investigador.
A circularidade deixa de ser só uma ideia e passa a realidade. Que resíduos gera a ETAR? Quem os pode usar? Em que condições? Com que qualidade, frequência e custo?
Um dos exemplos é a reutilização de água tratada para fins industriais. “Uma das valorizações de simbiose industrial muito interessante que está considerada no projeto é a própria água tratada ser devolvida com um nível de qualidade adequada (de classe B) ao espaço físico industrial”, explica o investigador. E sublinha a vantagem: “estamos, assim, a evitar o uso de água potável (de qualidade classe A), para o uso industrial”. O impacto é significativo. Ao substituir água potável por água tratada em usos que não exigem a mesma qualidade, estamos a preservar um recurso essencial para consumo humano. Em paralelo, essa água tratada pode ser utilizada também para rega de espaços públicos, como jardins municipais, terrenos agrícolas fechando o ciclo de forma ainda mais eficiente.
“Também as lamas entram nesta lógica de valorização. Podem ser desidratadas, tratadas e usadas, por exemplo, como fertilizante. E os biodigestores anaeróbios permitem ainda converter frações orgânicas em biogás e biofertilizante”, diz António Baptista, lembrando que o biometano pode funcionar como combustível de substituição direta para reduzir dependência do gás natural fóssil. A lógica das simbioses industriais estendem-se também à energia, com o exemplo do aproveitamento de áreas cobertas ou desaproveitadas para a produção local de electricidade de fonte renovável através de tecnologia fotovoltaica. Aproveitar coberturas de edifícios da ETAR ou área edificada que possa ser sombreada, como armazéns ou áreas disponíveis dentro ou na vizinhança da própria ETAR pode ser cada vez mais uma realidade.
Tantas ideias e boas soluções parecem mais fáceis de se tornar realidade do que dar pernas a uma sereia. Mas a verdade é que a economia circular continua longe de ser o modelo dominante. “Os números do final do ano passado apontam para que, a nível global, a economia circular represente apenas cerca de 7% da atividade económica humana”, refere o investigador. “O mundo continua a assentar no modelo essencialmente linear, de extrair, transformar, usar e descartar.” Os problemas que concorrem para esta triste realidade são vários, desde a falta de confiança e inação entre agentes económicas, e os consumidores, para a mudança de modelos de negócio e comportamentos, questões regulatórias, passando por custos de danos ao meio ambiente que continuam sem serem internalizados no preço final de bens e serviços. “O despejo de resíduos nos meios terrestre, marinho e atmosférico continua a não ser devidamente penalizado, nem estes ecossistemas adequadamente protegidos”.
Há material suficiente para abastecer a operação? A sua qualidade é estável e compatível com os requisitos técnicos do processo industrial? Essa disponibilidade é consistente ao longo do tempo? Será que este material secundário consegue competir, em custo, com uma matéria-prima virgem já estabelecida no mercado e nas cadeias de abastecimento globais?
Tudo isto pode bloquear soluções que, em teoria e até pelo bom senso de uma experiência ancestral, fazem todo o sentido e foram norma até há três séculos, quando a economia circular era o modelo vigente (Ok, afinal aquele contrato com a Bruxa do Mar pareceu bem mais simples depois estas questões).
Da deteção à mitigação
A investigação do INESC TEC está, por isso, a evoluir para abordagens mais sistémicas, como acontece no projeto SIMBLO4WWTP (Multi-Symbiotic InterOperable Model for AI-optimized sustainable Wastewater Treatment Plant). “Queremos criar ecossistemas capazes de caminhar para a neutralidade carbónica e, idealmente, para operações regenerativas. Um sistema que devolva, crie impactos positivos e que não se limite a mitigar problemas”, avança António Baptista.
O pano de fundo é o da emergência climática, da escassez hídrica, da pressão sobre ecossistemas e de uma infraestrutura civilizacional cada vez mais vulnerável. O investigador fala mesmo de uma “tripla crise planetária” – aquecimento global, poluição dispersa e perda de biodiversidade – e alerta para o facto de que, mesmo que deixássemos hoje de emitir gases com efeito de estufa, estudos recentes apontam para um período de correção de três décadas. E, neste contexto, a água assume um papel central: “é, claramente, um recurso que se vai tornar mais escasso em algumas zonas do globo, como é o caso da latitude mediterrânica onde Portugal se insere geograficamente. A boa gestão da água vai ser cada vez mais imperiosa”. E há problemas imediatos que não podem ser ignorados. Um dos mais graves é o desperdício: “mais de 50% da água injetada atualmente na rede de abastecimento nacional é perdida por fugas e outras ineficiências de uso. É inaceitável e deve mobilizar a gestão local e os cidadãos para a mudança”.
Ou seja, para além da escassez, é essencial olhar de forma séria para as infraestruturas envelhecidas, para as escolhas territoriais inadequadas e para os modelos económicos que continuam a tratar recursos finitos como se fossem abundantes.
Luís Coelho apresenta-nos a necessidade de sensores mais precisos, capazes de transformar a monitorização em capacidade real de ação. António Baptista lembra que é preciso agir de forma integrada, com recurso a modelos de decisão e redes de valorização. Sem monitorização não há boa gestão; sem visão sistémica, a monitorização fica aquém do seu potencial.
Numa altura em que a Península Ibérica alterna entre períodos de seca extrema e episódios de precipitação violenta, em que os centros de dados reabrem a discussão sobre o custo hídrico da transição digital, em que a guerra torna visível a fragilidade das infraestruturas críticas e no acesso à água potável e a sistemas de saneamento resilientes, e em que as cidades se confrontam com redes envelhecidas, o INESC TEC quer fazer a diferença.
A pergunta já não é apenas como tratar melhor a água. É como usá-la bem, medi-la e devolvê-la melhor ao sistema. “Life is (really) better down where it’s wetter”?
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