Development of a Water Infrastructure Sustainability Index (WISI): An Integrated Framework for Assessing Resilience, Circular Economy, and Long-Term Sustainability
Este artigo apresenta o Índice de Sustentabilidade da Infraestrutura Hídrica reformulado (WISI v1.1), uma estrutura computável para estações de tratamento de águas residuais que integra sete dimensões e 22 indicadores, demonstrando, por meio de testes com dados sintéticos, que o índice produz classificações estáveis sob incerteza moderada de pesos, ao mesmo tempo em que destaca lacunas significativas na disponibilidade atual de dados operacionais para implementação total.
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Todos os dias, milhões de toneladas de águas residuais fluem para as estações de tratamento, onde engenheiros trabalham para limpar a água antes de devolvê-la ao meio ambiente. Durante décadas, o sucesso destas instalações foi medido por um conjunto restrito de regras: a água cumpre os limites legais de segurança e a estação mantém-se dentro do seu orçamento? Esta abordagem funciona para a conformidade básica, mas deixa de fora uma lista crescente de fatores críticos. Não contabiliza o quanto de eletricidade a estação consome, quanto de carbono liberta para a atmosfera ou se o equipamento está envelhecido e em risco de falha. Também ignora o potencial de recuperar recursos valiosos, como nutrientes do lodo, ou a capacidade da estação de resistir a eventos climáticos extremos. À medida que as alterações climáticas se intensificam e as normas se tornam mais rigorosas, uma instalação que é barata e legal hoje pode ser incapaz de servir a sua comunidade amanhã. Para navegar nestas complexas compensações, os especialistas precisam de uma forma de ver o quadro completo de uma só vez, equilibrando o desempenho técnico com o uso de energia, o impacto ambiental e a resiliência a longo prazo.
Num estudo recente, investigadores procuraram construir um cartão de pontuação único que pudesse capturar este quadro completo para as estações de tratamento de águas residuais. Desenvolveram uma nova ferramenta chamada Índice de Sustentabilidade da Infraestrutura Hídrica, ou WISI (Water Infrastructure Sustainability Index). O objetivo não era apenas listar dezenas de medições diferentes, mas combiná-las num único número que um operador ou um oficial municipal pudesse realmente utilizar. Os investigadores desenharam um sistema que analisa sete áreas distintas de desempenho: quão bem a estação limpa a água, quão eficientemente utiliza a água e a energia, quão bem recupera recursos, a sua pegada de carbono, a saúde dos seus ativos físicos e a sua prontidão para a gestão digital. Para fazer isto funcionar, tiveram de resolver um puzzle difícil: como pegar em vinte e duas medições diferentes, que variam desde a percentagem de fósforo recuperado até à estabilidade do processo de tratamento, e fundi-las numa classificação justa sem contar duas vezes ou deixar que um fator domine os outros.
Como não existia um conjunto de dados do mundo real que contivesse todas estas vinte e duas medições para um grande grupo de estações, os investigadores não puderam simplesmente testar o índice em instalações existentes. Em vez disso, criaram um laboratório virtual. Geraram dados para quarenta estações de tratamento de águas residuais sintéticas, cada uma com diferentes tamanhos, idades e tecnologias, e simularam como seriam o seu desempenho através das sete dimensões. Depois, realizaram milhares de simulações computacionais para ver se o índice se mantinha quando as regras mudavam. Perguntaram o que aconteceria se alterassem a importância de cada fator, se utilizassem um método matemático diferente para combinar as pontuações ou se embaralhassem os dados para mimetizar a incerteza encontrada na vida real. Este processo permitiu-lhes testar a ferramenta sob pressão antes de a aplicar a um edifício real.
Os resultados destas simulações revelaram uma verdade surpreendente sobre como estas pontuações funcionam. Os investigadores tinham atribuído pesos específicos a cada uma das sete dimensões, decidindo que o desempenho técnico era o fator mais importante, com um peso de vinte por cento. No entanto, as simulações mostraram que este peso elevado não tornou o desempenho técnico a parte mais influente da pontuação final. Como a maioria das estações bem geridas já é muito boa a limpar a água, as suas pontuações nesta área estavam todas agrupadas perto do topo, deixando pouco espaço para as distinguir. Em contraste, áreas como a inteligência digital e a recuperação de recursos variavam muito mais entre as estações. Como resultado, estes fatores mais variáveis acabaram por ter um efeito muito maior na classificação final do que os seus pesos sugeriam. O estudo descobriu que o índice era surpreendentemente robusto; mesmo quando os investigadores alteraram significativamente os pesos, a ordem geral das estações permaneceu largamente a mesma. As classificações só colapsaram quando os pesos foram tornados completamente aleatórios, sugerindo que a ferramenta é estável o suficiente para lidar com os inevitáveis desacordos que os especialistas possam ter sobre o que é mais importante.
Contudo, o estudo também descobriu um obstáculo significativo para colocar este índice em prática. Quando os investigadores tentaram aplicar o sistema aos registos diários reais de duas estações em operação, descobriram que os dados laboratoriais de rotina cobriam apenas três dos vinte e dois indicadores exigidos. As estações tinham muitos dados sobre a qualidade da água, mas careciam dos registos específicos necessários para medir a recuperação de energia, o risco de ativos ou a maturidade digital. Isto significa que, embora o índice seja matematicamente sólido e pronto para ser testado, ainda não pode ser totalmente calculado para a maioria das instalações existentes sem recolher novos tipos de dados. Além disso, os investigadores descobriram que a antiga forma de classificar as estações em notas fixas, como de A a E, não funcionava bem com o seu novo sistema. Utilizar os antigos pontos de corte teria colocado quase oitenta por cento das estações na nota mais baixa, tornando o sistema inútil para comparação. Descobriram que as notas derivadas diretamente dos dados eram mais úteis, mas mesmo essas eram incertas em cerca de cinco pontos, o que significa que uma estação situada mesmo no limite de uma nota poderia facilmente deslizar para a categoria seguinte com uma pequena alteração nos dados.
O estudo conclui que este novo índice oferece uma estrutura poderosa para compreender a verdadeira sustentabilidade da infraestrutura de águas residuais, mas ainda não é um produto terminado pronto para uso imediato. Demonstra com sucesso que uma pontuação única pode ser construída a partir de fatores diversos como emissões de carbono, resiliência de ativos e recuperação de recursos, e que esta pontuação permanece estável mesmo quando as premissas subjacentes são ajustadas. No entanto, o caminho a seguir exige mais do que uma fórmula melhor. Exige que os operadores de plantas e os reguladores comecem a recolher os dados em falta sobre energia, lodo e condições de ativos. Também requer uma nova ronda de consulta de especialistas para refinar os pesos e estabelecer parâmetros realistas baseados no desempenho do mundo real, em vez de modelos teóricos. Até que estes passos sejam tomados, o índice permanece um plano sofisticado, mostrando-nos exatamente o que precisamos de medir para garantir que os nossos sistemas de água possam sobreviver e prosperar num mundo em mudança.
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