Startup de San Francisco convierte caca humana en fertilizante

¿Por qué la caca de los estadounidenses se pudre en los vertederos cuando podría estar fertilizando granjas y parques?

Por Lina Zeldovich | Publicado 14 de marzo de 2023 9:00 a. m. EDT

ESTOY DE PIE en el sótano de 1550 Mission Street en San Francisco, un nuevo rascacielos en la mejor ubicación inmobiliaria de la ciudad, escuchando el zumbido constante de la suciedad humana que se filtra. Encima de mí, los residentes de los pisos 38 se duchan y se cepillan los dientes como parte de su rutina matutina. Frente a mí, un laberinto de tuberías y tubos alimenta el agua desechada a un biorreactor de membrana del tamaño de un jacuzzi en el jardín. En el interior, las membranas y las burbujas de oxígeno purifican el H2O y lo canalizan de regreso al edificio en lugar de a las tuberías de alcantarillado, lo suficientemente limpias como para descargar inodoros y urinarios. "Podemos reutilizar alrededor del 95 por ciento", dice Aaron Tartakovsky, cofundador y director ejecutivo de Epic Cleantec, la empresa que diseñó la tecnología. Su padre, Igor, el otro cofundador e ingeniero jefe, interviene con un brillo en los ojos y una sonrisa de orgullo. "Es genial cómo funciona".

Sin embargo, las cosas realmente geniales están estacionadas en el cercano New Market, o NEMA, edificio donde Aaron e Igor pilotearon su operación de reciclaje de caca. A diferencia de la configuración de la Misión 1550, que recupera solo las aguas grises, de todo menos de los inodoros y los fregaderos de la cocina, la NEMA hace el trabajo sucio. Aquí, una máquina plateada que se asemeja a un procesador de alimentos gigante del tamaño de una nevera pequeña recoge los desechos de las personas e intercepta el flujo de aguas residuales. Cuando la máquina funciona, el lodo salpica en su correa de malla giratoria. Los líquidos se filtran, pero las heces se quedan. Un vaquero exprime más agua, produciendo gotas de estiércol del tamaño de la palma de la mano que caen en un contenedor.

Cuando el programa piloto estuvo en funcionamiento en 2019 y 2020, Aaron o sus compañeros de trabajo reemplazarían ese contenedor de 55 galones semanalmente y lo llevarían a la instalación de procesamiento de heces cercana de la compañía, Epic Hub, ubicada en un antiguo concesionario de automóviles. Allí, el excremento se arrojó a otro aparato que lo mezcló completamente con una mezcla química desinfectante, matando a los patógenos. La suciedad esterilizada se transformó en tierra, que Aaron e Igor usaron para convertir un terreno industrial en las afueras de Epic Hub en un florido jardín. "Lo llamamos 'Suelo de los habitantes de San Francisco para los habitantes de San Francisco'", dice Aaron. "Estamos hablando con la ciudad sobre su uso en parques". Comparto cada pedacito de su emoción. Como alguien que creció en una pequeña granja en la antigua Unión Soviética que mi abuelo fertilizó con el contenido de nuestro sistema séptico, creo que nuestro llamado "humanure" debería nutrir nuestros cultivos.

EE. UU. produjo 5 823 000 toneladas métricas secas de biosólidos, el producto final de las plantas de tratamiento de aguas residuales, en 2018. En términos de su química, el material es como la suciedad promedio, aunque con olor. En un mundo ideal, los biosólidos (fertilizantes potentes con alto contenido de nitrógeno, fósforo y potasio) se devolverían a las granjas de hortalizas y productos lácteos para reponer los nutrientes que hemos extraído o hacer crecer los árboles que cortamos. Los científicos llaman a este concepto ecología circular, que es clave para una vida sostenible en el siglo XXI. Sin embargo, por el momento, solo la mitad de nuestros biosólidos regresan a las tierras de cultivo. La otra mitad se pudre en los vertederos, liberando gases de efecto invernadero o, peor aún, se mete en incineradores que escupen humo al aire. Las razones de estos enfoques derrochadores van desde lo financiero hasta lo logístico y el factor de asco general. Los nuevos equipos para convertir lodos en fertilizantes libres de patógenos que cumplan con los estándares de la EPA pueden ser costosos. Si un área metropolitana grande genera unas pocas miles de toneladas métricas de biosólidos a la semana y no tiene suficientes tierras de cultivo cercanas para absorberlo, la ciudad tendrá que transportarlo en camiones utilizando combustibles fósiles. Finalmente, a la gente simplemente no le gustan las instalaciones de aguas residuales, que ven como epítomes de la inmundicia.

Esa mentalidad comenzó a cambiar en 2011, primero entre los creadores de tecnología y luego entre el público en general, cuando la Fundación Bill y Melinda Gates lanzó Reinvent the Toilet Challenge, en el que pedía a los expertos que recuperaran valiosos recursos de los inodoros, incluidos agua limpia y nutrientes. Originalmente destinado a resolver los desafíos de saneamiento en los países más pobres, impulsó nuevas ideas para el tratamiento de aguas residuales en general. La sequía histórica de California fue otro gran catalizador. "En 2014, nuestros funcionarios electos preguntaron: '¿Por qué seguimos usando agua dulce para descargar los inodoros en San Francisco? ¿Y por qué no podemos reutilizarla?'", dice Aaron. "Así que realmente nos enfocamos en resolver ese problema".

La ciudad quería fomentar la reutilización del agua, particularmente en los grandes edificios nuevos, dice Paula Kehoe, directora de recursos hídricos de la Comisión de Servicios Públicos de San Francisco, una agencia que presta servicios a 2,7 millones de personas en el Área de la Bahía de San Francisco. "Comenzamos a pensar en los sistemas de tratamiento de agua en el sitio como más instalaciones de recuperación de recursos", dice Kehoe.

En una época en la que adoptamos alimentos cultivados localmente, tiene sentido procesar los restos también localmente. Las plantas de tratamiento centralizadas de las que dependen la mayoría de los municipios de las ciudades podrían haber funcionado bien en el siglo XX, pero muchas ahora han envejecido hasta el punto en que ya no son sostenibles ni económicas. La tubería típica de aguas residuales dura de 50 a 100 años; el estadounidense promedio tiene alrededor de 45 años, y algunos tienen más de un siglo, lo que crea el riesgo de derrames de aguas residuales y contaminación. Según una estimación de 2019 del Report Card of America's Infrastructure, las empresas de servicios públicos del país gastaron más de $ 3 mil millones para reemplazar aproximadamente 4,700 millas de tuberías, solo una pequeña fracción de la red total de 1,300,000 millas del país. Un informe de 2017 estima que para 2042, 56 millones de personas más usarán estos sistemas de tratamiento centralizados y se necesitarán alrededor de $271 mil millones para sostenerlos anualmente.

La filtración y el tratamiento in situ podrían ser una alternativa crucial. "Ciertamente hay ventajas con un sistema centralizado de aguas residuales, ya que obtiene conocimientos especializados y experiencia técnica en un solo lugar en caso de que algo salga mal", dice Bill Brower, ingeniero senior de biosólidos en Brown and Caldwell, una empresa de ingeniería y construcción ambiental. Sin embargo, en la era del cambio climático y el aumento de las sequías, purificar el preciado H2O en la fuente también tiene beneficios reales. "Creo que ciertamente hay un lugar para hacer un tratamiento más descentralizado", dice Brower. Pero antes de que empecemos a cerrar las líneas de alcantarillado, debemos averiguar dónde colocar el "número dos".

Al crecer en la década de 1960 en Odessa, Ucrania, entonces parte de la URSS, Igor Tartakovsky pretendía ser un científico espacial. "Quería construir aviones y naves espaciales, ese era mi sueño de la infancia", dice. Sin embargo, para un niño judío, fue un camino difícil. El antisemitismo en el imperio soviético era palpable: Igor se graduó de la escuela secundaria con los más altos honores, pero fue rechazado en las escuelas de ingeniería de su ciudad. No se dio por vencido fácilmente y finalmente fue aceptado para estudiar aeronáutica en el Colegio Electromecánico de Novosibirsk, una ciudad siberiana rodeada de nieve. Cambió el clima templado de Odessa por un invierno interminable en un abrir y cerrar de ojos.

Cuando solicitó un trabajo de verano en ingeniería al año siguiente, llenó 15 formularios, envió más de una docena de fotos de sí mismo y aun así fue rechazado. Abandonó su sueño aeroespacial y pasó a estudiar refrigeración y aire acondicionado.

El cambio de carrera no ayudó. Nuevamente, Igor se graduó como el mejor de su clase y, nuevamente, fue rechazado para los trabajos que solicitó. Obtuvo un trabajo en un barco factoría de pesca flotante que navegó en el Lejano Oriente helado durante seis meses seguidos. Además de refrigerar mariscos, su destreza como ingeniero fue útil para construir un artilugio para destilar alcohol ilegal a partir de jugo de manzana fermentado, una hazaña que a sus compañeros de tripulación les encantaba, pero a Igor no. Sentía que estaba desperdiciando su vida. Estaba claro que no tenía futuro en la Unión Soviética, por lo que su familia decidió irse.

La única forma de emigrar del estado de la KGB en ese momento era recibir una invitación para "reunirse con la familia" de un pariente que vivía en el extranjero. Cualquier correspondencia que pida tal favor podría ser interceptada por el gobierno. Entonces, los parientes de Igor escribieron una llamada "carta de ropa interior". Escribieron sus nombres y fechas de nacimiento en la pretina estirada de un par de calzoncillos; cuando la goma se encogió, el texto no era visible. Una persona que salía del país se llevó su misiva de ropa interior y, después de un año, llegó la codiciada invitación. El oficial de la KGB que trabajaba en el caso de Igor lo llamó "idiota" porque "claramente tenía perspectivas brillantes en este país" y le dio 45 días para irse. Igor obligado. Sus padres y su hermana lo siguieron.

En San Francisco, Igor conoció a su futura esposa, consiguió trabajo y tuvo hijos. Más tarde lanzó su propia empresa, diseñando sistemas de aire acondicionado para edificios de apartamentos y oficinas en la ciudad. Nunca pensó que terminaría haciendo "humanure".

A lo largo de la mayor parte de la historia humana, nuestra relación con nuestros desechos ha sido espinosa. No podemos dejar de producirlo, pero no podemos vivir con ello. Los nutrientes no digeridos en nuestras heces (proteínas, lípidos, azúcares) generan gusanos intestinales y bacterias mortales que causan flagelos como la disentería, la gastroenteritis y la fiebre tifoidea. Para evitar la propagación de enfermedades, debemos distanciarnos de nuestra producción metabólica de la manera más rápida y eficiente posible.

Los sistemas industriales de alcantarillado occidentales de los últimos 150 años perfeccionaron este proceso. A medida que crecían las ciudades, también lo hacían sus operaciones centralizadas de alcantarillado. Las primeras plantas de tratamiento de aguas residuales en América se desarrollaron en la década de 1850. Hoy en día, más de 16 000 de ellos extraen lodo las 24 horas del día, los 7 días de la semana, procesando lo que baja por las tuberías municipales, domésticas y de oficinas. En conjunto, EE. UU. tiene suficientes tubos de este tipo para dar la vuelta a nuestro planeta 52 veces. O llegar a la luna y volver casi tres veces. Cerca de 62.500 millones de galones de aguas residuales fluyen diariamente a través de estas líneas.

Para mi abuelo, nada de esto tenía sentido económico o ambiental, especialmente la parte de tirar estiércol junto con la basura. "Tienes que alimentar la tierra como alimentas a las personas", solía decir mientras llenaba sus fosas de abono con la sustancia marrón de nuestro tanque séptico cada otoño. Luego los cerró y dejó que la Madre Naturaleza hiciera su trabajo. Cuando los volvió a desenterrar tres años después, los pozos estaban llenos de tierra negra y esponjosa tan rica en nutrientes que nuestras plantas lograron dar frutos a pesar de los veranos rusos cortos, fríos y lluviosos.

Tampoco tiene sentido gastar miles de millones en purificar aguas residuales para verterlas en ríos y arroyos, solo para bombearlas de nuevo a las tuberías principales y limpiarlas nuevamente para el consumo humano. "En 2015, se convirtió en un requisito obligatorio para cualquier edificio nuevo en San Francisco de más de 250 000 pies cuadrados instalar un sistema de tratamiento de agua en el sitio para sus necesidades de inodoros e irrigación", dice Kehoe. "Y en 2021 se convirtió en un requisito para cualquier edificio nuevo de más de 100,000 pies cuadrados".

Para Igor y Aaron, su tercer y menor hijo, que estudió ciencias políticas pero terminó siguiendo los pasos de ingeniería de su padre, la decisión fue fortuita. Acababan de mojarse los dedos de los pies en las aguas residuales y fueron bombeados para sumergirse.

En 2013, un cliente le pidió a Igor que buscara un sistema de reciclaje de aguas residuales en todo el edificio para su espacio en el Área de la Bahía. No pudo encontrar un solo modelo en el mercado. Unos meses más tarde, en una conferencia de tecnología, Igor vio a alguien esterilizar caca de perro batiéndola en un procesador de alimentos con permanganato de potasio. Conocía el químico desde su infancia: llamado margantsovka, era un desinfectante común. Cuando los peces de su acuario empezaban a enfermarse, añadía unas gotas, recuerda. "La bacteria moriría y los peces nadarían en un agua rosada por un tiempo porque el permanganato de potasio también es un colorante". El compuesto (fórmula química KMnO4) provoca una reacción de oxidación que mata a los microorganismos, incluidos los patógenos que comúnmente afectan a los humanos. "Ha sido ampliamente utilizado para lavar heridas o desinfectar un vaso del que alguien bebió", dice Govind Rao, profesor de ingeniería bioquímica en la Universidad de Maryland, condado de Baltimore. "Es un oxidante muy poderoso, pero funciona mejor cuando las cargas de patógenos son bajas". Desinfectar las aguas residuales típicas requeriría toneladas de KMnO4, pero los Tartakovsky encontraron una solución: simplemente hágalo en la fuente. La mayoría de las personas no transportan grandes cantidades de patógenos peligrosos en sus intestinos (de lo contrario, estarían muy enfermas), por lo que lo que expulsan no suele estar plagado de gérmenes. Es después de que el lodo flota a través de los kilómetros de tuberías durante días que se coloniza con todo tipo de insectos que naturalmente habitan allí, creciendo y multiplicándose. "Cuando las aguas residuales se arremolinan por las tuberías durante días y semanas, su carga de patógenos es enorme", explica Aaron. "Pero si lo hace justo después de que alguien tiró de la cadena, la carga de patógenos es mucho menor".

Igor y Aaron también comenzaron batiendo los excrementos de los perros de la familia en un procesador de alimentos. Para una mejor esterilización, agregaron otras sustancias químicas y crearon la mezcla patentada para eliminar microbios de su empresa. Ahora necesitaban expandirse, por lo que convencieron a una empresa italiana que fabricaba mezcladores de tamaño industrial para que les permitiera probar su método de neutralización en lodos sépticos en una planta de tratamiento de aguas residuales cerca de Florencia. En marzo de 2015, volaron para una prueba. Mientras experimentaban con los ajustes en una máquina del tamaño de una parrilla de jardín, la reacción liberó demasiado calor. La parte superior de la batidora voló, pintando el techo con limo desinfectado pero aún apestoso, un incidente histórico que Aaron captó en video. Pero eso les enseñó a padre e hijo los parámetros de un procesador industrial. Una vez de vuelta en casa, formaron Epic Cleantec, una empresa de soluciones de reciclaje de agua, y se centraron en construir su propio mezclador.

Contrataron a una empresa de ingeniería en Minnesota para construir uno. Probarlo en la Tierra de los 10,000 lagos también resultó complicado. Aaron estaba llenando un balde de baba fecal cuando el aguanieve presurizada golpeó el fondo con tanta fuerza que lo salpicó de pies a cabeza. "Casi pierdo mi almuerzo ese día", recuerda. Más tarde, el estiércol se congeló parcialmente en el gélido invierno del medio oeste, haciendo ruido alrededor de la mezcladora. Nunca consideraron rendirse. "Desde el principio aprendí que el fracaso no era una opción", dice Igor. Aaron se inspira en la historia de su familia. "Mis abuelos fueron sobrevivientes del Holocausto", dice. "Teniendo en cuenta por lo que pasaron, puedo lidiar con las aguas residuales".

El ejercicio de Minnesota les dio las dimensiones exactas de la batidora: longitud, diámetro, tamaño de la hoja. Pero la versión final fue construida por una empresa en Los Ángeles. Conduciendo hacia abajo para darle un giro, Aaron llamó a todas las perreras del área para pedir caca de perro. La mayoría se rió y pensó que era una broma, pero cinco repartieron algo. Más vino de SPCA, que se convirtió en el primer proveedor oficial de caca de Epic.

Igor y Aaron también estaban trabajando en el montaje del aparato que manejaba el flujo de aguas residuales, que pasaría el lodo a través de la correa de malla giratoria y luego un vaciador para compactarlo en glóbulos del tamaño de la palma de la mano que se introducirían en el mezclador desinfectante. Ensartar el cinturón de malla y el wrangler juntos fue razonablemente sencillo, pero el padre y el hijo necesitaron grandes cantidades de aguas residuales para probar el proceso de principio a fin. En 2017, Epic comenzó a comprar lodo del Centro de Recuperación de Recursos Codiga de la Universidad de Stanford, que tenía una estación de alcantarillado en miniatura, para continuar calibrando su sistema. “Costaba 40 centavos la libra”, recuerda Sebastien Tilmans, director ejecutivo de Codiga.

Cuando incluso ese flujo resultó insignificante, Epic comenzó a tragar lodo por camiones, literalmente. Para entonces, Epic Hub estaba ubicado en un antiguo concesionario de automóviles, por lo que los camiones de aguas residuales que estaban vaciando algunos de los sistemas sépticos del Área de la Bahía llegarían para repartir su carga. "Llevábamos una manguera desde el camión hasta nuestro sistema y la dejábamos correr, de extremo a extremo", dice Aaron. “Algunos de estos camiones llevaban aguas residuales de un baño de la cafetería de Facebook”, explica. "Parte de nuestro suelo está hecho por Facebook".

Una vez que probaron el mezclador-procesador en su Epic Hub, los Tartakovsky se acercaron a los propietarios de NEMA (a quienes Igor conocía) para probarlo en la vida real. La primera reacción del ingeniero constructor Derwin Narváez fue de puro disgusto. "¿Vas a hacer qué?" recuerda haber preguntado. Ver la tecnología en acción lo convenció. "¡El producto final es solo tierra negra!"

De pie junto a la batidora personalizada, que se asemeja a una picadora de carne gigante, Aaron demuestra cómo se produjo esa suciedad negra durante el piloto. Los grumos de excrementos recogidos del exprimidor de lodos en el sótano de NEMA se sacudían desde el contenedor de recolección y la máquina los masticaba con las mezclas desinfectantes de Epic durante unos 20 minutos. Luego, Aaron sometía la tierra recién hecha a una serie de pruebas, en busca de patógenos y metales pesados, antes de dejarla secar afuera cerca del jardín de Epic Hub. "Siempre me pregunté qué pensaba la gente de los rascacielos cercanos que estábamos haciendo", dice. "Pero nadie se quejó", dado que no había mal olor.

"Mis abuelos fueron sobrevivientes del holocausto. Teniendo en cuenta lo que pasaron, puedo lidiar con las aguas residuales".

Raspa algunos residuos de suciedad del interior de la batidora y me los ofrece. Después de algunas dudas, sostengo la sustancia negra en polvo en mi mano y la olfateo tímidamente. Se ve y huele como la tierra del jardín de los hoyos de mi abuelo. Pero si bien su enfoque de granja de traspatio funcionó a pequeña escala, el de Epic podría cambiar la forma en que procesamos las aguas residuales en edificios altos completos, lo cual es crucial, porque dos de cada tres personas en todo el mundo probablemente vivirán en áreas urbanas para 2050.

Otras empresas están rediseñando nuestra relación con los excrementos a su manera única. Un grupo de cicladores de orina en Vermont fundó Rich Earth Institute, una organización sin fines de lucro que recolecta orina de los residentes en contenedores y la distribuye a los agricultores, pero para muchos ese proceso manual es una desventaja. La startup HomeBiogas, con sede en Israel, fue pionera en un inodoro que ayuda a producir fertilizante y metano, este último para ser utilizado como combustible para cocinar, un enfoque autosuficiente que funciona para casas privadas y edificios pequeños, pero no para edificios de gran altura. La empresa sudafricana LiquidGold Africa desarrolló una forma de extraer compuestos fertilizantes de la orina, que se pueden recolectar en masa de las tuberías de los edificios, pero aún no recicla los sólidos. En Portland, Oregón, un gran complejo de apartamentos, Hassalo on Eighth, construyó una planta de tratamiento de aguas residuales al aire libre, pero eso requiere mucho espacio circundante. La empresa australiana Aquacell opera varios sistemas de reciclaje de agua a nivel de edificio en el Área de la Bahía; según Kehoe, se están preparando algunos más, pero Aquacell no profundiza en el negocio de los sólidos. En comparación, la tecnología integral de Epic es particularmente adecuada para oficinas y viviendas en ciudades densamente pobladas, cuyo número seguirá creciendo. "Esta empresa parece tener una tecnología sólida e innovadora", dice William Toffey, estratega de sostenibilidad de BlueTech Research, una empresa que se especializa en soluciones de agua. "La residencia de 1550 en San Francisco es su ejemplo más brillante".

¿Se unirán más rascacielos? Narváez, quien ahora es un ferviente partidario, así lo cree. "En lugar de racionar el agua, los edificios deberían adoptar este enfoque", dice. "Para mí, es el futuro de todos los edificios nuevos. Los edificios ahorrarán mucho, y también lo hará la sociedad. Es una situación en la que todos ganan".

En los próximos años, el sistema OneWater de próxima generación de Epic se instalará en otros cuatro edificios en San Diego y San José, donde funcionará como una mini planta de tratamiento completa. El procesador de cinta de malla exprimirá el agua del lodo. El biorreactor de membrana lo limpiará y lo volverá a poner en circulación. Y la mezcladora convertirá la mugre en tierra para jardines, y eventualmente alimentará los parques de las ciudades, esperan los Tartakovsky. "Usaremos el mismo lema", dice Aaron. "'La tierra de los habitantes de San Diego para los habitantes de San Diego'. Etcétera."

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