Una tesis de la Universidad de Girona propone un nuevo modelo de gestión circular del agua en las ciudades

La Facultad de Ciencias de la Universidad de Girona acogerá el próximo 10 de julio la defensa de la tesis doctoral "Planning circular urban water systems: a hydrosocial resource nexus framework to support systemic decision-making", de Nicole Arnaud de Aguiar, una investigación que propone un nuevo marco conceptual y metodológico para transformar la planificación de los sistemas urbanos del agua desde una perspectiva circular e integrada.

El trabajo, desarrollado en el Laboratorio de Ingeniería Química y Ambiental (LEQUIA), plantea una metodología orientada a mejorar la toma de decisiones en la gestión del agua urbana, incorporando de forma conjunta variables ambientales, sociales, económicas y de gobernanza.

La tesis desarrolla el modelo 'Hydrosocial Resource Urban Nexus (HRUN)', un nuevo marco que integra agua, energía, ecosistemas y sociedad para orientar la planificación de sistemas urbanos del agua más circulares y resilientes.

Un enfoque para afrontar los retos del cambio climático en las ciudades

La investigación parte de la constatación de que las ciudades, especialmente las situadas en el ámbito mediterráneo, afrontan una presión creciente derivada de las sequías, las precipitaciones extremas, el aumento de las temperaturas y la progresiva escasez de recursos hídricos.

En este escenario, los sistemas urbanos del agua desempeñan un papel estratégico al conectar flujos de agua, energía y nutrientes. Sin embargo, según la tesis, los modelos actuales de planificación presentan limitaciones para integrar aspectos como la circularidad de los recursos, la multifuncionalidad de las infraestructuras, la justicia socioambiental o la incorporación de soluciones circulares en el diseño de los sistemas.

El nexo hidrosocial de recursos urbanos como nuevo marco de planificación

Para responder a estas limitaciones, Nicole Arnaud desarrolla el modelo Hydrosocial Resource Urban Nexus (HRUN) o Nexo hidrosocial de recursos urbanos, un marco que concibe la gestión del agua como un sistema integrado en el que interactúan agua, energía, alimentos, ecosistemas y sociedad.

El modelo organiza estos elementos en distintas capas y estructura el diseño de las infraestructuras a partir de cuatro estrategias principales: circularidad, escala, renaturalización y digitalización.

Además, incorpora un ciclo de planificación específico para intervenciones circulares y un sistema de evaluación que analiza el comportamiento ambiental y socioeconómico de las distintas alternativas.

Cuatro estudios para convertir la teoría en una herramienta de planificación

La tesis desarrolla este enfoque a través de cuatro investigaciones complementarias.

En primer lugar, establece el ciclo teórico de planificación del modelo HRUN. Posteriormente diseña un marco de evaluación para analizar cómo la combinación de las cuatro estrategias de diseño influye en la resiliencia socioambiental, identificando las principales sinergias y compensaciones entre ellas.

El tercer estudio examina el papel de la descentralización en los sistemas urbanos de drenaje, saneamiento y abastecimiento, identificando los niveles de descentralización más adecuados en función de los objetivos de circularidad y del contexto urbano.

Finalmente, la metodología se aplica en la ciudad de Girona mediante la combinación de herramientas GIS-MCDA, técnicas de clustering basadas en teoría de grafos, indicadores de riesgo, criterios socioambientales y las preferencias de los diferentes actores implicados, con el objetivo de priorizar áreas de implantación de soluciones circulares de gestión del agua.

Girona, caso de estudio para una transición progresiva hacia la circularidad

La aplicación del modelo en Girona plantea una transición gradual hacia sistemas urbanos más circulares.

En una primera fase de implantación, correspondiente al 15 % de adopción, la metodología identifica nueve sectores de la ciudad donde deberían priorizarse las actuaciones, principalmente mediante medidas de restauración del ciclo del agua (66 %) y sistemas de reutilización para riego (25 %).

Asimismo, incorpora un análisis orientado a la gobernanza que diferencia las parcelas susceptibles de intervención pública directa de aquellas cuya ejecución requeriría incentivos o acuerdos de colaboración.

Los resultados muestran además que un modelo distribuido de reutilización multipropósito podría cubrir aproximadamente el 39 % de la demanda actual de agua para riego y descarga de inodoros.

Desde el punto de vista energético, el estudio evidencia diferencias significativas según la tecnología empleada. Mientras que los sistemas basados en humedales reducirían la intensidad energética del ciclo urbano del agua desde los 0,68 kWh/m³ actuales hasta 0,31 kWh/m³, las soluciones basadas en biorreactores de membrana elevarían este indicador hasta 1,31 kWh/m³.

El estudio demuestra que la elección de la tecnología condiciona el consumo energético del ciclo urbano del agua: los humedales reducirían la intensidad energética hasta 0,31 kWh/m³, mientras que los biorreactores de membrana la elevarían a 1,31 kWh/m³.

Una metodología replicable para ciudades más resilientes

La investigación concluye proponiendo una metodología espacial replicable que integra teoría hidrosocial, análisis de sistemas y planificación territorial para evaluar las sinergias y compensaciones derivadas de distintas soluciones de infraestructura.

El objetivo es facilitar la transición hacia sistemas urbanos del agua más resilientes, justos y adaptados a los efectos del cambio climático, proporcionando herramientas que mejoren la planificación y la gestión del recurso en diferentes escalas territoriales.

La tesis doctoral ha sido dirigida por el Dr. Manel Poch y desarrollada en el Laboratorio de Ingeniería Química y Ambiental (LEQUIA) de la Universidad de Girona, grupo de investigación multidisciplinar especializado en el ámbito del agua.