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Propuestas de uso eficiente del agua en zonas densamente

pobladas

Caso tipo:Cambios globales en la

Cuenca de México: Disponibilidad de agua y

características geosféricas y su influencia en la calidad del

aire

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Carmen Durán-de-Bazúa

PIQAyQAPrograma de Ingeniería Química Ambiental y de Química

AmbientalFacultad de Química

UNAM

Introducción

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Las grandes ciudades, como la de México y la de Guanajuato están localizadas en áreas que dificultan tanto el suministro de agua como el adecuado tratamiento de sus aguas residuales

Consideraciones geográficas

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Ejemplo de la cuenca cerradade la Ciudad de México

La cuenca tiene alrededor de 9,000 kilómetros cuadradosEl agua que fluía dentro de ella mantenía estables los niveles de los sistemas lacustres que existían entonces. Estos lagos eran el de Zumpango, Xaltocan, Ecatepec, Texcoco y Chalco-Xochimilco, en los que estaban ubicados los islotes de Tenochtitlan y Tlatelolco

La cuenca cerrada de la Cd. de México

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La Ciudad de México está ubicadaen una cuenca cerrada y no en un

valleEn 1500, algunas eminencias brotaron de la superficie del agua, el Peñón del Marqués, el Peñón de los Baños, el Peñon de Tepeapulco(Viejo), el Cerro de la Estrella (Huizachtecatl) y algunas islasEl lago con el nivel más bajo era el de Texcoco, donde las islas de Tenochtitlan y Tlatelolcoservían como lugares públicos (templos ymercado establecidos en el tiempo de los aztecas) ya que la gente vivía en tierra firme

Cuando las lluvias eran más abundantes o la estación húmeda

más prolongada, el nivel de agua de los lagos aumentaba

En la época aztecaesto no era un problema ya que los islotes estaban habitados solamente por los gobernantes teocráticos y los guerreros durante el día

Los conquistadores españoles empezaron a construir sus iglesias y palacios en los islotes de las antiguas Tenochtitlan y Tlatelolco, precisamente en los niveles más bajos de la cuenca

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Destino de la ciudad construida por los conquistadores españoles

Las inundaciones periódicas causaron que los niveles del agua crearan daños a estas construccionesEn 1604, se iniciaron obras civiles en la región de Huehuetoca para transformar la cuenca cerrada en un valle abriendo el “collar” de montañas para enviar el exceso de agua hacia el Golfo de México a través del río Moctezuma

Precipitación anual

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La Ciudad de México, capital del Virreinato de la Nueva España, construida

sobre la tierra más baja de la cuenca

Para esta monumental obra civil, se movieron millones de toneladas de tierra creando un túnel artificialDesafortunadamente, en el lapso de 1629-1634, la ciudad se destruyócompletamente por las inundaciones que ocurrieron al hundirse el túnel

En vez de cambiar la sobrepoblada ciudad a los alrededores de tierra firme, como cuando estaba habitada por los aztecas, las autoridades decidieron que, como la ciudad valía 40 millones de pesos y la obra civil de restauración del sistema de drenaje costaba 10 millones, era mejor restablecer la ciudad en donde estaba y recomenzar la construcción de la salida de exceso de agua de lluvia (Everaert-Dubernard, 1994)

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2007 justamente igual que 1634Esta obra civil jamás se ha terminado en estos casi 400 años . Cada año, cuando viene la temporada de lluvias, hay zonas inundadas en varias áreas de la ciudad y el agua debe ser desalojada de la antigua cuenca al vecino Estado de Hidalgo, a través a través de obras civiles que derivan el drenaje hacia el río Tula, afluente del río Moctezuma

Efectos de la desecación de los lagos de la cuenca

La desecación de los lagos, especialmente del de Texcoco, que era salado, crea problemas, principalmente asociados con el aumento de partículas suspendidas que se dispersan por toda la ciudad debido a los vientos del este. Esto ocurre especialmente al final del período de invierno, ya que en el lecho seco del lago no crecen plantas que retengan estas partículas. Hay un estudio interesante que simuló las condiciones climáticas de la cuenca con y sin la presencia del lago que demuestra el efecto que tiene este cuerpo de agua (Jazcilevich et al., 2003).

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Efectos de la desecación de los lagos de la cuenca (cont)

Otro problema es el cambio de clima (más cálido de lo que era antes)Finalmente, las poblaciones asentadas donde estaban los lagos, cada verano sufren las inundaciones provocadas por las lluvias, especialmente en el Estado de México, en la región de Chalco

Efectos de la desecación de los lagos de la cuenca

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Temperatura anual

Para el caso de ciudades como la de Guanajuato

Las inundaciones periódicas causan que los niveles del agua creen daños a las construcciones antiguasLa antigüedad de los drenajes hacen que estos se colapsenLa disponibilidad de agua potable es cada vez más complicada

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Consideracioneshumanas

Tamaño de las ciudadesLa población ha continuado aumentando en forma exponencial (en la Ciudad de México, por ejemplo, había en 1910 alrededor de 700,000 habitantes y en 2000 casi 10 millones)Los habitantes de la ciudad han ido “robando” tierra a las zonas circunvecinas (en la Cd. De México a los lagos como ahora al de Chalco-Xochimilco), tirando basura y desechos y contaminando las fuentes superficiales de agua

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Uso de las montañas aledañasComo los terrenos de las zonas planas son más costosos, la gente pobre tiende a irse a las montañas circundantes, contaminando no solamente las fuentes de agua de lluvia, sino también las fuentes de agua subterránea ya que las descargas de las fosas sépticas o los drenajes vertidos directamente se van al subsuelo sin tratamiento

Efectos de este ecocidioLos antiguos ríos y manantiales ya no existen como tales sino que se han ido usando como sistemas de drenaje entubándolos (o como en Guanajuato que son “calles” para los autos)Un ejemplo en la Ciudad de México es el de las áreas de Xochimilco, Tláhuac, Milpa Alta, Álvaro Obregón y Magdalena Contreras, donde la mayor parte de las personas provienen de zonas rurales marginadas que vienen a la Ciudad de México buscando mejores condiciones de vida y los antiguos habitantes encuentran que la venta de sus ejidos y propiedades comunales representan un buen ingreso en comparación a los cultivos tradicionales

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Otra fuente de agua potable: Agua subterránea

Hay dos problemas asociados con esta práctica:

El agua del subsuelo está siendo contaminada por los asentamientos irregulares de las zonas montañosas, ya que estas familias pobres no tienen sistemas de drenaje ni han aprendido a mantener limpios los manantiales ni el agua de lluvia que se acumula en cauces secos y barrancas, sino que por el contrario, los usan de drenajes y para tirar su basura sólida

Características del subsueloEl segundo problema y el más importante es la pérdida del equilibrio químico de las arcillas que el agua de la lluvia mantuvo húmedas por milenios, a través de la eliminación de agua de estas arcillas que forman la base de los sistemas subterráneos, provocando cambios químicos en sus estructuras, conocidos como fracturasEstas arcillas fracturadas se están encogiendo y aunque se les adicione agua posteriormente (recarga de “mantos”), su estructura anterior NO se restaura ni recupera sus propiedades

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Las arcillas y el hundimiento de la ciudad

Los edificios construidos arriba de ellas se están hundiendo (un promedio de 6 cm por año) y las calles y las avenidas se están agrietando tambiénDesafortunadamente, estos efectos se están presentando en toda la ciudad y no solamente donde se extrae el agua por bombeo

Las arcillas y los “temblores”En el caso de la Ciudad de México que estásobre una zona telúrica y las arcillas húmedas podían y, de hecho, amortiguaban los movimientos de tierra dándoles un efecto oscilatorioAhora, estas arcillas fracturadas hacen que los movimientos sean trepidatorios y con un potencial destructivo mayor

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Reinyección de agua al subsuelo

Hay algunos estudios para promover la depuración de las aguas residuales y sureinyección al subsuelo para minimizar este enorme problema pero, nuevamente, es un esfuerzo paliativo pero que no viene acompañado de un programa estructural para evitar la fracturación de las arcillas ya que ésta es irreversible y no se sabe cuáles siguen intactas

Posibles soluciones

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Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negrasInstalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua residual fuera de las ciudadesCambio de mentalidad y “Rescate de los ríos (ejemplo: la Ciudad de México)”

Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negras”Instalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua residual fuera de las ciudadesCambio de mentalidad y “Rescate de los ríos (ejemplo: la Ciudad de México)”

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Reducción en el uso del agua y recuperación del

agua de lluvia

Separación de aguas residuales de tipo sanitario

“grises” y “negras”

Segregación

Ruptura de los sistemas de drenaje y aumento de caudal por agua de lluvia

Introducción de nuevas tuberías para drenaje de materiales durables (resistentes a los movimientos telúricos)Mantenimiento de las redes ya existentes para recibir agua de lluvia solamente

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Esta solución probablemente tomaría una generación para implementarse pero valdría la pena dado que la mayor parte de esta tubería nueva recibiría

aguas residuales sin diluir por el agua de lluvia (reduciendo su caudal considerablemente).

DISTRITO FEDERAL: Volumen de aguas residuales enviado a cuerpos receptores 1994-1997 (miles de m3/año)

Tipo de drenaje 1994 1995 1996 1997

Drenaje profundo 466,733 1,187330 199,000 199,000

Emisor poniente 133,397 238,412 347,000 347,000

Túneles de Tequixquiac

725,328 923,374 1,091000 1,091000

Total 1,325458 2,349116 1,637000 1,637000

Nota: El sistema de drenaje en el Distrito Federal es combinado, por tanto conduce aguas residuales de origen industrial, doméstico, de servicios y pluviales.Fuente: DDF. Secretaría General de Obras. Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica, DDF, 1994. En SEDESOL/INE; Informe de la situación general en materia de equilibrio ecológico y protección al ambiente 1993-1994, SEDESOL-INE, México, 1994.

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Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negrasInstalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua residual fuera de las ciudadesCambio de mentalidad y “Rescate de los ríos (ejemplo: la Ciudad de México)”

Instalación de plantas de tratamiento de aguas

residuales “ad hoc” para cada zona

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Instalación de PTAR que consideran el beneficio colectivo

En Europa, las nuevas tendencias de construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) se dirigen hacia un mayor número de plantas más pequeñas para evitar tuberías largas cuyo costo de mantenimiento es cada vez más elevadoSiguiendo con el ejemplo de la Ciudad de México (con 9,000 km2), estas instalaciones debieran programarse para reducir los costos de mantenimiento de la red

Recuperación del agua de lluvia en “condominios”, hospitales, fábricas, etc.

Normatividad en la construcción

Acciones obligatorias para arquitectos e ingenieros para separar el agua de lluvia de techos y patios y recolectarla en cisternas y tanques para reutilizarla en WC, etc.

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Estas soluciones probablemente no puedan aplicarse a

construcciones muy viejas pero si todas las nuevas obras las

siguen, otra vez, en una generación, tendremos ahorros

de agua considerables

Separación de aguas grises y “negras” en “condominios”,

hospitales, industrias, etc

Normatividad en la construcción

Acciones obligatorias para arquitectos e ingenieros para separar el agua de regaderas y lavabos de las aguas negras Instalación de sistemas compactos de tratamientoy uso del agua gris recuperada para WC y para irrigación

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Estas soluciones, como las anteriores, probablemente no

puedan aplicarse a construcciones muy viejas pero si todas las

nuevas obras las siguen, otra vez, en una generación, tendremos ahorros de agua considerables

Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negrasInstalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua residual fuera de las ciudadesCambio de mentalidad y “Rescate de los ríos (ejemplo: la Ciudad de México)”

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Separación de aguas residuales industriales y drenajes municipales

y tratamiento in situ

Normatividad en la construcción

Acciones obligatorias para separar aguas residuales industriales y tratarlas “in situ” aprovechándolas para enfriamiento u otros usosInstalación de sistemas de tratamiento “in situ” de aguas sanitarias y de alimentos y uso para áreas jardinadas

Esta solución, como las acciones para minimizar la contaminación atmosférica (contingencias ambientales), tienen que estar respaldadas por reglamentaciones

estrictas, ya que la mayoría de las empresas medianas, grandes y

transnacionales poseen pozos de agua que no están realmente controlados por el

gobierno sino que dependen de la “buena voluntad” de los operadores de la

industria, quienes no tienen políticas de cuidado del agua en la mayoría de ellas

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Sus aguas residuales deben tratarse “in situ” para eliminar

sustancias potencialmente tóxicas que solamente disminuyen la

eficiencia del tratamiento que se les da en las plantas municipales de tratamiento (cuando existen y se

operan apropiadamente)

Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negrasInstalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua residual fuera de las ciudadesCambio de mentalidad y “Rescate de los ríos (ejemplo: la Ciudad de México)”

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Políticas de reducción del bombeo de agua fuera de las ciudades: Cambio de

mentalidad

En la actualidad, tanto autoridades como ciudadanos no están convencidos de la bondad de segregar el agua (en Alemania casi todos los ríos fueron “rescatados” después de la destrucción de la II Guerra Mundial por la población junto con las autoridades y ahora la sociedad entera aprecia los ríos y arroyos limpios dentro de las ciudades

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La única forma de revertir esta forma de pensar “contaminante” es a través de la educación masiva y de acciones específicas de las autoridades. Para este propósito, las autoridades y los ciudadanos deben trabajar juntos para evitar tirar basura en los cauces, conectar ilegalmente drenajes, etc. La educación pública a nivel masivo a través de “spots” de radio y televisión debe dirigirse a todos, AUTORIDADES y CIUDADANOS

a orientar a TODOS para que la basura no se tire en las barrancas, cauces o ríos, promoviendo la separación de basura en las casas y la recolección de vidrio, cartón, papel, plástico, latas de metal que, una vez libres de la basura orgánica, pueden ser recolectados por microempresas recicladoras, con lo que se reducen considerablemente los volúmenes de basura orgánica a ser recolectada por el sistema público y que puede emplearse para producir composta o biogás rico en metano

La educación pública a nivel masivo a través de “spots” de radio y televisión debe dirigirse:

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a que los drenajes de las casas y negocios no se conecten a los ríos. Las autoridades deben verificar cuidadosamente que todas las salidas de drenaje estén conectadas a las líneas de drenaje (tuberías rojas de metal de buena calidad a prueba de pH extremos o recubierto con “polímeros” resistentes) y que los techos y patios recolecten el agua de lluvia, de manera separada y que sean enviadas a la tubería de concreto actual para que, una vez tratada en las PTAR, pueda ser enviada a los ríos mejorando el clima y el subsuelo de la ciudad (impidiendo la fractura de las arcillas)

Esto es particularmente importante para las ciudades cuyas aguas residuales, especialmente de casas y negocios están contaminando los acuíferos y los pocos ríos que quedan sin entubar, así como las barrancas y cauces al tirar su basura y sus drenajes sin control y están acabando con las áreas boscosas con las construcciones irregulares

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a que los ríos limpios son un factor importante para promover cambios positivos en el clima y la calidad del aire, especialmente si se resiembran árboles a lo largo de las riberas y éstas están cubiertas de tezontle con bancas para los paseantes

La educación pública a nivel masivo a través de “spots” de radio y televisión debe dirigirse:

Reducción del uso del agua y recuperación del agua de lluviaSeparación de aguas residuales de tipo sanitario “grises” y “negrasInstalación de plantas de tratamiento de aguas residuales “ad hoc” para cada zonaSeparación de redes para aguas de tipo sanitario e industrial y tratamiento in situPolíticas de reducción del bombeo de agua residual fuera de las ciudadesCambio de mentalidad y “Rescate de los ríos (ejemplo: la Ciudad de México)”

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Políticas de “Rescate de los ríos”Ejemplo de la Ciudad de MéxicoUna política consciente para salvar los ríos de la antigua cuenca cerrada de México es IMPORTANTÍSIMA ya que todos ellos se han convertido en cloacas o sistemas transportadores de drenaje y basuraPara ello, las autoridades federales y de la Ciudad de México DEBEN trabajar juntas e INVITAR a los ciudadanos a trabajar juntos evitando tirar basura, conectar sus drenajes ilegalmente a los ríos, etc.

Instalación de PTAR que consideran el beneficio colectivo

Como se dijo antes, en Europa, las nuevas tendencias de construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) se dirigen hacia un mayor número de plantas más pequeñas para evitar tuberías largas cuyo costo de mantenimiento es cada vez más elevadoEn la Ciudad de México (con 9,000 km2), estas instalaciones debieran programarse por colonias o barrios para reducir los costos de mantenimiento de la red de drenajes e, incluso, de agua reutilizada para WC y riego

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Cambio de vocación de los ríosCambiando la vocación actual de nuestros ríos (en vez de ser redes de drenaje –ríos Magdalena, La Piedad, Los Remedios, Churubusco, Mixcoac, etc.-, recibirían solamente el agua de lluvia), éstos se irían limpiando paulatinamenteLos ríos limpios son una buena forma de recargar de manera natural los acuíferos y evitar la fractura de las arcillas

Cambio de mentalidad ciudadana y de las autoridades

Los resultados de este cambio de mentalidad tanto de los ciudadanos como de las autoridades será la recuperación del ambiente de la Ciudad de México y el Distrito Federal y sus zonas conurbadas del Estado de México

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Recuperación de los lagos de la Ciudad de México City y del

Estado de MexicoLas aguas residuales tratadas podrían combinarse en las redes actuales de drenaje (que solamente traerían agua de lluvia y tratada) y enviarse a los lagos que todavía sobreviven (Xochimilco y Texcoco)

Protección para la población ubicada en zonas de barrancas y lacustres

Los habitantes de las zonas de Chalco y Xochimilco deben empezar a cambiar su “habitat”, con el apoyo gubernamental para seguir el concepto de Venecia revirtiendo el equilibrio del agua de la cuenca a su estado original y solicitando el apoyo del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y otras agencias internacionales

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Protección para la población ubicada en zonas de barrancas y lacustres

Las primeras acciones debieran ser las de suspender las construcciones en estas áreas a nivel del “suelo” sino dejando “cimientos” de dos o tres metros de alto y construyendo la parte habitada arriba, para que se permita, en caso de inundaciones que el agua de lluvia fluya por ellas sin causar daños

Protección para la población ubicada en zonas de barrancas y lacustresEn las obras ya construidas pueden aprovecharse las actuales plantas bajas como “cimientos”. Las siguientes acciones deben encaminarse a conectar los drenajes de estas construcciones a las tuberías rojas y a construir PTAR locales. Tal vez en una o dos generaciones, estas cuencas secas serán nuevamente lagos y la gente podrátransportarse en “acales” (palabra de origen azteca que significa “canoa o “casa flotante”), como se hacía todavía a principios del siglo XX

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Beneficios de estos cambios de mentalidad

Las condiciones atmosféricas y climáticas se mejorarán considerablementeEl déficit de agua de la cuenca se reducirá considerablemente, reduciendo también la “importación” de agua de los estados vecinos y

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Beneficios de estos cambios de mentalidad

La Ciudad de México será una urbe con un ambiente más “humano”para todos sus habitantes, con una atmósfera más limpia, con fuentes de agua más limpias, con calles más limpias y con canales de agua que la embellezcan y le den su fisonomía original

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Corolario: Balance global de agua en las ciudades

Resulta absurdo que las ciudades tengan que recibir agua de sistemas externos y descargar sus aguas residuales hacia afueraEl balance neto de agua debiera ser CEROPor ello, el agua que “entra” a las ciudades con la lluvia debe quedarse en ellas y no salir como agua residual sino aprovecharse integralmente

ReferenciasAnónimo. 1972. El drenaje profundo de la Ciudad de Mexico (Deep Sewage in Mexico City). Department of the Federal District. MexicoAnónimo. 1995. Estudio de factibilidad del Saneamiento del Valle de México. CNA, DF, Edo. Mex., Edo. Hgo. Everaert-Dubernard, L. 1994. Mexico 1900. Ed. Salvat Ciencia y Cultura Latinoamerica, S.A. de C.V. Graficas Monte Alban, S.A. de C.V. Ch. V. Las grandes obras publicas que no se ven (Important Public Works that are not Appreciated). Pp. 88-107. El Marques, Qro. MexicoINEGI. 2003. www.inwgi.gob.mxOECD. 1998. Environmental Performance Reviews: Mexico. Paris, France

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PIQAyQA / PECEC (UNAM)Paseo de la Investigación Científica s/n, Facultad de Química, Conjunto “E”, Ciudad Universitaria, 04510 México D.F. Tels. +55-5622-5300 a 04. Fax +55-5622-5303E-mail: mcduran@servidor.unam.mxPágina PIQAyQA / PECEC Page:www.cneq.unam.mx/quimicaambiental

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