Para la gestión de los recursos hídricos la adopción de un enfoque de economía circular permite a las partes interesadas y los sectores mundiales del agua lograr suministros seguros, sostenibles y de calidad para el futuro, siempre y cuando se trabaje con sus tres principios, y que además permita considerar los aspectos físicos, técnicos, ambientales y económicos.

Se realizó un estudio cienciométrico de artículos científicos asociados a la economía circular del recurso hídrico con el fin de identificar las tendencias de investigación en esta área, como también establecer los parámetros de sostenibilidad y gobernanza de este recurso. En la gestión de este recurso no se tuvieron en cuenta ciertos procesos de carácter social, económico, ambiental, entre otros, que inciden en el tema de la gobernanza del agua.

En el desarrollo del trabajo se empleó la base de datos Scopus (Elsevier, 2021) y el programa de minería de texto VantagePoint (Search Technology, versión académica 12.0). Se identificaron 425 registros, durante el periodo 2010-2021, en el cual se observa una tendencia creciente del 83,09%. El interés de los investigadores se centra en aplicaciones en ciencias ambientales e ingenierías. En cuanto a los países, se destacan España e Italia con el mayor número de publicaciones. Dado el creciente interés y la importancia en el tema, es necesario establecer qué modelos se deben adoptar para optimizar el uso de los recursos hídricos, contribuyendo a la protección de este suministro natural, clave para la prolongación de la vida.

El agua es uno de los recursos más valiosos y vitales en el medio ambiente, este sigue un modelo circular natural que regula el flujo de agua y asegura su calidad. Sin embargo, según lo planteado por Stuchtey (2015), los sistemas gestionados por el ser humano siguen un modelo lineal de crecimiento económico, en el que se degrada cualitativamente el agua después de su uso, lo que la vuelve inadecuada para un uso posterior por parte de los seres humanos y de los ecosistemas.

Las etapas de un sistema lineal han llegado a sus límites, pues se ha demostrado el agotamiento de una serie de recursos naturales y de los combustibles fósiles Por lo anterior, es importante comprender la economía circular como la intersección de los aspectos ambientales y económicos que permite al sector global, en cuanto a los recursos hídricos, obtener suministros de agua sostenibles y de calidad para el futuro (Moreno, 2019); a su vez, propone un nuevo modelo de sociedad que utiliza y optimiza los inventarios y los flujos de materiales, energía y residuos, y cuyo objetivo principal es la eficiencia del uso de los recursos.

Según Morseletto (2020), la economía circular es un sistema cuyo enfoque está en el uso eficiente de los recursos mediante la minimización de residuos, la retención de valor a largo plazo, la reducción de los recursos primarios y los lazos cerrados de productos, partes de productos y materiales dentro de los límites de protección ambiental y beneficios socioeconómicos, junto con el potencial de conducir al desarrollo sostenible, como se observa en la figura 1.

Un nuevo modelo circular contribuye a la seguridad del suministro y a la re industrialización en que los "residuos” de unos se convierten en recursos para otros (Prieto-Sandoval et al., 2018). De esta manera, se reduce la huella ambiental de la producción y el consumo, y se logra más seguridad en el suministro de materias primas.

Hoy en día, Colombia enfrenta una crisis de la seguridad del agua, entendiéndose por tal la disponibilidad de una cantidad y calidad aceptable de agua para la salud, la vida, los ecosistemas y la producción, junto con un nivel aceptable de riesgos relacionados con el agua para las personas, el medio ambiente y la economía. (Grey y Sadoff, 2007)

Entre los temas que afectan la segundad hídrica es importante destacar el aumento de las demandas de productos básicos asociados a cambios en los patrones de consumo (a mayor cantidad de habitantes, mayor gasto energético, mayor generación de residuos, contaminación, etc.); los fallos de abastecimiento (mayor cantidad de habitantes se requiere una mayor infraestructura adecuada a ese crecimiento); los riesgos por eventos hidrológicos extremos (debido a la ausencia de protocolos de contingencia adecuados).

El sector hídrico desempeña un papel protagónico en la evolución de un sistema lineal a uno circular, dado el hecho que gestiona un recurso vital, generalmente escaso, que requiere de un manejo eficiente por el carácter circular del propio ciclo del agua, y por su importante relación en determinados ámbitos con la energía y el sector de residuos (Sgroi et al., 2018).

Así lo ha demostrado la Fundación Ellen MacArthur (Ellen MacArthur Foundation et al., 2015) al combinar en un mismo esquema los dos grandes ciclos que representan tanto la esfera tecnológica o material como la natural o biológica, como se ve en la figura 2, que no se tiene un único cierre circular al final de la vida útil del producto o servicio, sino que se cuenta con el ciclo del agua y los flujos energéticos.

Según Voulvoulis (2018), la economía circular a favor del agua generaría una oferta de productos y tecnologías innovadoras, así como la adopción de modelos de colaboración efectivos para la integración de la reutilización del agua, en la que se establecen normas, criterios y estándares relacionados con el control y la calidad, llegando a atender la consecuente emergencia de “agua nueva”. Después del uso del agua, se lleva a cabo un nuevo tratamiento, en el que las unidades de tratamiento complementarias se organizan en procesos cíclicos, capaces de impulsar la reutilización del agua o el nuevo mercado del agua, para combatir su escasez (Cansí y Cruz, 2020). De esta manera, la introducción de agua reutilizada en el modelo actual de consumo permite transformar la gestión de los recursos hídricos de un modelo lineal a un modelo circular.

El Banco Mundial (2020) realizó entre el 2019 y el 2020 el informe “Agua residual, de residuo a recurso”, en el que aborda los principales desafíos, oportunidades y casos de estudios en América Latina sobre la economía circular. El estudio resalta el valor de las aguas residuales como fuente de energía y nutrientes, así como una fuente adicional de agua, teniendo en cuenta que muchos países de la región se enfrentarán a crisis de escasez económica de agua en el mediano plazo. Lo anterior implica que, a pesar de la gran disponibilidad del recurso hídrico actualmente, la infraestructura no será suficiente para satisfacer la creciente demanda (Banco Mundial, 2019).

Uno de los principales problemas que se pueden abordar desde la economía circular en el manejo de los recursos hídricos está asociada a las condiciones de calidad, gobernanza, disponibilidad del recurso y sus diferentes tipos de usos.

Los reportes presentados por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE) ofrecen información oportuna para la toma de decisiones y el fortalecimiento de la política pública sobre la circularidad de la economía del país, para establecer objetivos y metas que son medidos con el fin de evaluar el desempeño, el cumplimiento y la transición hacia este modelo. Los indicadores de la economía circular han sido categorizados en cuatro componentes que dan cuenta de las fases del proceso.

Por su parte, el Documento Conpes 4004 “Economía circular en la gestión de los servicios de agua potable y manejo de aguas residuales” pone en consideración la política de economía circular en la gestión de los servicios de agua potable y aguas residuales, como política nacional de interés social, económico, sanitario y ambiental. Cabe resaltar que esta política se encuentra alineada con la visión del país respecto al aprovechamiento de sus recursos y la economía circular, y con los compromisos internacionales adquiridos para la implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) (Conpes 4004, 2020). Lo anterior en concordancia con el Plan Nacional de Desarrollo (PND) 2018-2022 “Pacto por Colombia, pacto por la equidad”, que establece estrategias con el fin de mejorar las condiciones de acceso al agua potable y al saneamiento básico en zonas urbanas y rurales, así como para la prestación eficiente, sostenible e incluyente de estos servicios con un enfoque de economía circular (DNP, 2018).

Para la solución integral de dichos problemas es necesario generar alternativas tecnológicas y de gestión, cuyo objetivo sea cerrar los bucles de recursos y extender su vida útil mediante un uso, reutilización y remanufactura más prolongados (Busch et al., 2017). Desde la perspectiva de la economía circular, la reutilización del agua es una opción ganadora, el ciclo completo de gestión de aguas residuales es un componente crítico desde la fuente hasta la distribución, recolección (alcantarillado y sistemas de saneamiento in situ) y tratamiento, hasta la eliminación y la reutilización, incluida la recuperación de agua, nutrientes y energía (Rodríguez et al., 2009).

Teniendo en cuenta lo expuesto, se puede concluir que la economía circular vinculada al sector del agua y saneamiento ha suscitado un alto interés de investigación bajo el enfoque de la sostenibilidad, pues su incorporación en la política sectorial busca el aprovechamiento de forma óptima de los recursos (agua, energía y nutrientes), para reducir el impacto en el medio ambiente. Los procesos relacionados con el manejo del componente socioeconómico y la gestión del agua inciden de manera relevante en la aplicabilidad de mecanismos de participación y de gobernanza de este recurso, lo que genera oportunidades de negocio que brindan sostenibilidad financiera a los servicios.

Se realizó un análisis cienciométrico de artículos científicos indexados en la base de datos de Scopus (Elsevier, 2021), con el objetivo de identificar las líneas temáticas de investigación de los autores. Se estructuró la siguiente ecuación de búsqueda: ( TITLE-ABS-KEY ( “Circular Economy”) AND TITLE-ABS-KEY ( “Wastewater Treatment*” OR “Water Treatment*” OR “Water Reuse” OR “Waste Water Recycling” OR “Water Quality” OR "Water Resource*”)) AND PUBYEAR > 2009 AND ( LIMIT-TO ( DOCTYPE , “ar” ) ) AND ( LIMIT-TO ( SUBJAREA, “ENVI”)). Se empleó el programa especializado para minería de texto VantagePoint (Search Technology, versión académica 12.0).

De acuerdo con la ecuación de búsqueda presentada, se identificaron 425 artículos indexados en Scopus, que se relacionan con “economía circular”, “tratamiento del agua residual”, “recursos hídricos” y “calidad del agua”, los cuales referencian estudios en diferentes campos del conocimiento como, por ejemplo, las ciencias ambientales son las que presentan mayor actividad con un 43 %, en tanto que el área de energía y de ingeniería muestran un interés muy similar de aproximadamente 12% cada una (figura 4)

En la figura 5 se presenta la dinámica científica (número de artículos por año) durante el periodo 2010-2021. Se observa una tendencia creciente a partir del 2015, el año de mayor actividad es el 2021 con 149 documentos indexados.

Utilizando la ley de Solía Price (ec. 1) (De Solía Price, 1963), se calculó la tasa de crecimiento anual de los trabajos relacionados con esta temática publicados a partir del 2010 hasta el 2021. De acuerdo con la ecuación 1, este índice fue de un 83,09% con una correlación de los datos de R2 = 0,9974.

La producción y el desempeño científico de un país, institución o centro de investigación están directamente relacionada con el número de documentos publicados por año (figura 6). En cuanto a la distribución por países a nivel internacional se destaca España con 74 publicaciones relacionadas con la economía circular del sector hídrico. Por otro lado, China e Italia presentan 56 documentos indexados en la base de datos, de acuerdo con la ecuación de búsqueda empleada. En Latinoamérica, el país que sobresale es Brasil con 21 publicaciones, por su parte, estos trabajos se relacionan con mezclas de lodos de plantas de tratamiento de aguas para la recuperación de energía (Carneiro et al., 2020), en estos trabajos se diseñaron indicadores de economía circular como instrumentos para la evaluación de la sostenibilidad y eficiencia en aguas residuales.

El análisis de coocurrencia de las palabras clave permitió determinar la preferencia en la temática de interés, en este caso, la economía circular en el sector hídrico. Se empleó el programa gratuito Vosviewer (2021, Center for Science and Technology Studies, Leiden University, The Netherlands, versión 1.6.15), para visualizar cada una de las relaciones que presentan las palabras clave (figura 7). Un clúster de palabras muestra un trabajo interdisciplinario y dentro de las temáticas estudiadas se encuentran, por ejemplo, desarrollo y evaluación de tratamientos de aguas residuales (235 registros), dentro de los cuales se destaca la osmosis inversa, métodos de biorremediación para la recuperación de aguas contaminadas con metales pesados, pesticidas, agroquímicos, entre otros. Hay 222 documentos asociados al concepto de economía circular, especialmente, con la recuperación de recursos como la energía, nutrientes, entre otros, y un último grupo (52 documentos) está dirigido a la gestión de las ciencias ambientales y desarrollo sostenible

De acuerdo con la ecuación de búsqueda planteada para este trabajo y el número de registros obtenidos, se puede observar que el concepto de economía circular aplicado al recurso hídrico es relativamente nuevo. Sin embargo, presenta un alto interés, lo que se comprueba mediante la ley de Price que muestra un crecimiento en el número de publicaciones del 83,09% durante el periodo 2010-2021, en particular, en España y China, países donde los investigadores desarrollan trabajos sobre métodos de tratamiento de aguas residuales, el aprovechamiento de recursos y valorización de desechos recuperados de estas mismas aguas.

Para abordar la circularidad del agua se necesitan cambios fundamentales en la forma en que se gestiona y valora el agua, una de las barreras actuales para integrar verdaderamente la economía circular del recurso hídrico en los procesos es la falta de indicadores, parámetros y gobernanza, herramientas que permiten lograr el objetivo de sostenibilidad proporcionando un desarrollo económico, ambiental y social. El despliegue de una economía circular no depende únicamente de las ciudades, depende también de políticas nacionales, la participación del sector privado y un ecosistema de innovación favorable.