Adolfo Plasencia
Blog personal de Adolfo Plasencia

 

James Butler: Access to safe drinking water should be considered a basic human right

 

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Introducción

De toda el agua que contiene el planeta, el 97,5 % es agua salada y solamente el 2,5% es agua dulce, de la que el 1% está en la superficie. Del agua dulce el 68,7% está contenida en forma de hielo y en nieves perpetuas, que están en rápido retroceso pro el cambio climático. Solamente el 0,26% del total de aguas dulces en la Tierra se concentra en lagos, embalses y sistemas fluviales. Y hay un 29,9% del agua dulce son aguas subterráneas dulces. De ese casi 30% del agua dulce del planeta se ocupa la  hidrogeología, una rama de las ciencias geológicas que, como dijo L. Mijailov, estudia el origen y la formación de las aguas subterráneas y sus formas de yacimiento, difusión, dinámica y reservas y también su interacción con los suelos y rocas, su estado  y propiedades; así como las condiciones que determinan las medidas para su aprovechamiento, regulación y evacuación. Cada 20 años se dobla el consumo de agua en el mundo y 2.400 millones de personas en el planeta sufren algún problema de abastecimiento, por lo que el recursos de los que se ocupa esta ciencia son decisivos para la humanidad. La ONU ha declarado al siglo XXI el “Siglo del Agua”, y a pesar de ello, no se toma apenas conciencia de la decisiva importancia que tiene. Asociada a los ecosistemas y su conservación, el agua del subsuelo, es un recurso importantísimo ya que de él, cosa que mucha gente no sabe, se abastece a una tercera parte de la población mundial. Es un recurso natural de muy difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación, a la sobreexplotación y los conflictos que origina su creciente escasez.

A la Hidrogeología, ciencia ligada a ese recurso está dedicando su vida James J. Butler, uno de los mejores expertos internacionales en el campo, profesor de investigación de la sección de hidrogeología del Servicio Geológico de Kansas y de la Facultad de Geología de la Universidad de Kansas, y doctor en Hidrogeología aplicada en la Universidad de la Univ. de Stanford. Hay científicos rigurosos como James Butler que trabajan es en este campo casi siempre, salvo catástrofe, alejados de los focos mediáticos, en un abnegado trabajo que intenta aportar racionalidad científica en las decisiones de los gobernantes y también en la conciencia ciudadana para que vayamos a mejor, y no a peor, en nuestro comportamiento cotidiano mas con un bien tan valioso como el agua potable, que él opina que debe ser considerado como un derecho humano básico.

Con motivo de la estancia del profesor Butler como investigador visitante del Grupo de Hidrogeología de la Universidad Politécnica de Valencia,- que dirige el catedrático de Ingeniería Hidráulica en la UPV, Jaime Gómez-, en el que esta impartiendo un ‘Seminario de testificación hidráulica para la caracterización de acuíferos’, he dialogado con él sobre este campo científico y sus aplicaciones, de enorme de actualidad en este momento, a pesar de pertenecer a una rama de la ciencia casi desconocida para el gran público como es la Hidrogeología.

James Butler, en las instalaciones del Grupo de Hidrogeología de la UPV, e la Ciudad Politécncia de la Innovación. Foto: Adolfo Plasencia

DIÁLOGO CON JAMES BUTLER

Adolfo Plasencia: Ismael Serageldin, vice presidente del Banco Mundial ha afirmado que «si las Guerras del Siglo XX fueron por el petróleo, las del Siglo XXI serán por el Agua» ¿Cree Vd. que el Sr. Serageldin exagera?

James Butler:  Sí, creo que exagera, pero, en cambio podría haber hecho hincapié en la importancia decisiva que va a tener el agua en el siglo XXI. Esa importancia se acentúa por el choque entre las expectativas nivel global de mucha gente por conseguir un mejor nivel de vida y las concecuencias por una creciente población y el cambio climático.

A. P. :  Profesor Butler, ¿Porqué cree que hay una conciencia tan leve en la sociedad sobre que el agua dulce subterránea es un recurso en gran retroceso, cuando casi el 29% del agua que usamos es de procedencia hidrogeológica?
J. B. :  Aumentar de la conciencia social sobre el estado de nuestros recursos de agua subterránea puede ser difícil porque el agua subterránea en su mayor parte se encuentra fuera de la vista de la gente. A menos que, por ejemplo, una fuente cercana al ciudadano se haya secado o el caudal de un río próximo, que se alimenta por las aguas subterráneas haya disminuido en gran medida, la mayoría de la gente no percibe que los recursos de agua subterránea de su zona estan disminuyendo. La comunidad científica debería hacer un mejor trabajo para educar al público acerca de temas tan esenciales. Yo trabajo en el Servicio Geológico de Kansas (Kansas Geological Survey), una división de investigación de la Universidad de Kansas. Nuestra tarea principal es proporcionar una base científica sólida para ayudar a una mejor toma de decisiones a todos los niveles de gobierno en nuestro Estado (Kansas). Una ciudadanía informada es un componente crítico de este proceso, por lo que mis colegas y yo realizamos numerosas presentaciones sobre el estado de nuestros recursos de agua subterránea para grupos de todo el Estado. También hacemos un amplio uso de Internet. Justo antes de venir a Valencia a trabajar con el profesor Jaime Gómez, mis colegas y yo presentamos un Atlas digital del acuífero de High Plains, el más importante de nuestro estado. La parte interactiva de este atlas es una poderosa herramienta que ofrece información a cualquier persona interesada sobre las condiciones actuales, y sus cambios en el tiempo, de cualquier parte del acuífero de High Plains. Con sólo unos pocos clics, se puede adquirir un buen conocimiento del estado del acuífero en su área. Creemos que este Atlas aumentará en gran medida la conciencia pública sobre las condiciones en nuestro acuífero más importante.

A. P. : ¿A su campo le ocurre como otras innovadoras ciencias aplicadas, que no aparece en el radar de prioridades de los gobernantes? ¿Cree que se les podria concienciar mas al respecto sobre su decisiva importancia social o este es un objetivo imposible?

J. B. : En estos tiempos de severas restricciones económicas y financieras, en la comunidad científica no podemos depender de otros para que se reconozca la importancia fundamental de nuestro trabajo. Hemos de estar preparados para conseguir convencer su importancia directa a los ‘tomadores de decisiones’ – debemos demostrarles que lo que hacemos importa realmente -. El Servicio Geológico de Kansas hace una conferencia anual de ámbito legislativo (de dos días y medio de duración), en la que fletamos un autobús lleno de legisladores y dirigentes de los organismos reguladores de todo nuestro Estado para ir a los lugares objeto de las presentaciones que proponemos para informar y debatir sobre estos importantes temas de recursos naturales. Por ejemplo, en junio de este año, realicé dos presentaciones a estos grupos que trataban sobre la disminución de los recursos de aguas subterráneas del acuífero High Plains. Los que participan en estas conferencias vuelven con una comprensión mucho más profunda sobre las cuestiones de los recursos naturales y la utilidad del  Servicio Geológico de Kansas para proporcionarles una base científica sólida para sus decisiones políticas.

A. P. : En Valencia hay una tradición de mil años en sistemas de riego tradicionales con un Tribunal de las Aguas único en el mundo en que se dirimían los conflictos del agua de riego tradicional. Sin embargo la creciente explotación salvaje de las aguas subterráneas debido a la extracción ilegal o irracional incluso ha provocado la salinización creciente de algunas zonas y la desaparición de muchas fuentes que estaban ahí desde hace siglos. ¿El remedio para detener esos atentados contra nuestra riqueza hidrogeológica, ha de venir empujado mas por la ciencia o mas por las leyes?

J. B. : Si vamos a disminuir la sobreexplotación de los recursos de agua subterránea, es necesario combinar tres elementos: 1. Ciencia: las decisiones deben basarse en la realidad científica a la que nos enfrentamos y no por ilusiones vanas o teorías anticuadas, 2. Las Leyes: hemos de conseguir normas legales que deben construir un marco regulatorio funcionando que permita controlar eficazmente la extracción de agua subterránea y debemos conseguir estar preparados para aplicarlo cuando sea necesario, y 3. Conseguir el Compromiso (Commitment User) de los usuarios: por el que una parte importante de las aguas subterráneas utilizadas deben estar dedicadas al uso más racional y eficiente posible de estos recursos -en cierto sentido equivalente, en las aguas subterráneas, al criterio ya muy conocido en España del histórico Tribunal de las Aguas de Valencia para las aguas en superficie-. En Kansas, acabamos de establecer un nuevo enfoque para reducir la extracción de agua subterránea que combina estos tres elementos. Este nuevo enfoque permite a los grupos de regantes establecer zonas (conocidas como áreas de gestión localmente mejoradas, o Locally Enhanced Management Areas: LEMAs) en las que se consigue reducir la extracción de agua subterránea. Si la mayoría de los regantes en un área concreta consigue un acuerdo colectivo vonculante sobre un determinado porcentaje de reducción en el uso de las aguas subterráneas, todos los regantes de la zona están legalmente obligados a seguir el acuerdo. Una agencia reguladora estatal supervisa el uso de las aguas subterráneas para garantizar que todo el mundo está cumpliendo con ese acuerdo.

 Un grupo de regantes en una zona del noroeste de Kansas, que reconocieron que sus recursos de agua subterránea se agotarán dentro de unas pocas décadas, si no antes, -si siguen con las tasas de extracción actuales-, se encuentra ahora el proceso de la puesta en marcha de su primera ‘LEMA’. Mis colegas y yo participamos en la interpretación de los datos de nivel de agua de esa zona para evaluar el impacto de las reducciones en el ritmo de descenso del nivel de agua. Aunque yo no estoy familiarizado con todos los detalles del Tribunal de las Aguas de Valencia, por lo que he aprendido aquí del profesor Jaime Gómez, parece que los grupos de regantes tienen un fuerte compromiso con el sistema histórico y actual del Tribunal. En el caso de Kansas, lo que se establece en las LEMA también tiene un fuerte compromiso social con la preservación de los recursos de aguas subterráneas de la zona a largo plazo para nuestros hijos y nietos de las próximas generaciones.

Jaime Gómez y James Butler en la Ciudad Politécnica de la Innovación de la UPV. Foto: Adolfo Plasencia

A. P. : El ecólogo Garrett Hardin describió en un memorable artículo publicado en 1986 en la revista Science “La tragedia de los comunes“, que describe el dilema a que se ve abocado una comunidad, en la que el interés personal de algunos esquilma un recurso compartido y limitado que acaba agotándose y eso, finalmente, acaba perjudicando a todos y a cada uno de ellos, al tiempo. ¿Podría ocurrir eso con una riqueza como la de los acuíferos de nuestros territorios?

J. B. : Sí, esta situación puede, y con demasiada frecuencia ocurre, en los acuíferos que son  sobreexplotados. Una de las principales responsabilidades de las entidades gubernamentales encargadas de la gestión de las aguas subterráneas es tratar de prevenir o mitigar este tipo de situaciones. En Kansas, tenemos vigente un sistema de derechos de agua: cada persona tiene derecho a bombear una cantidad determinada de agua subterránea cada año (los niveles y consumo de todos los pozos grandes son controlados a menudo para garantizar que ese uso no exceda la cantidad asignada). Los derechos de agua tienen una prioridad que se basa históricamente en el año en que fueron asignados. Si una persona con una asignación mas antigua de agua piensa que su uso está siendo afectado por el bombeo de otros que tienen los derechos de agua mas recientes, puede solicitar que se reduzca o incluso detenga por completo su bombeo. Aunque la situación en Kansas es mejor que en algunos de nuestros estados vecinos donde no hay regulación de la extracción de agua subterránea, a muchos derechos de agua que fueron asignados a acuíferos concretos  les podría  ocurrir lo que indica la ‘tragedia de los comunes’ aunque en una escala de tiempo más larga de lo que ocurriría de otra manera. Las personas tienden a no quejarse del abuso aunque estén siendo afectados, siempre y cuando puedan seguir bombeando lo que necesitan. Por ello, la disminución del nivel del agua, que es el indicador de dichos impactos, son ignorados por esto en gran medida. Desgraciadamente, cuando el uso real se ve afectado por una reclamación, es a menudo cuando el acuífero está cercano a agotarse.

A. P. :  Hay quien dice que aquí el agua dulce es demasiado barata y por eso, la gente consume sin medida y que solo un precio mucho mas alto obligaría a que los usuarios hicieran un uso mucha mas racional. ¿Esta Vd. de acuerdo?

J. B. : Sí, pero … Estoy de acuerdo en que un precio más alto que obligaría a los usuarios a hacer un uso más racional de los limitados recursos de agua dulce, pero tenemos que ir con cuidado en esto ya que el acceso al agua potable debe ser considerado un derecho humano básico. Podemos conseguir un uso mucho mas justo y eficiente del agua a través de un sistema de precios diferenciados. Podemos calcular la cantidad de agua que se considera suficiente para satisfacer ampliamente las necesidades diarias y poner esa cantidad de consumo de agua a un precio muy barato. Sin embargo, por encima de ese consumo, creo que deberíamos disponer de un sistema escalonado de precios con aumentos significativos entre los escalones. De esa forma, aquellos que quieren usar más tienen que pagar un precio en el que se refleje el auténtico valor que tiene el agua para toda la sociedad.

A. P. :  Hace pocas semanas, un estudio publicado en la revista científica Nature Geoscience por un grupo de científicos españoles concluyó que el seísmo reciente en la ciudad española de Lorca , que dejó nueve muertos y destruyó barrios enteros de la ciudad, estuvo influido por la extracción excesiva de agua para riego en un acuífero en la misma zona. Muchos medios a nivel mundial, incluso en EE.UU., se han hecho la pregunta sobre una posible relación entre el agravamiento de los efectos del terremoto, -teniendo en cuenta la que correspondería a su magnitud- y la sobreexplotación irracional en los últimos 50 años de las aguas subterráneas de la zona donde se produjo cuyo nivel bajó 250 metro en ese tiempo. ¿Cree Vd, que puede haber relación, o es una asociación demasiado atrevida por parte de los medios de comunicación?¿Puede desestabilizar una zona geográfica una acción humana de explotación desmedida y sin control de los recursos hídricos subterráneos hasta el punto de agravar un terremoto?

J. B. : Sí, he visto el artículo y lo encontré sorprendente en el sentido de que para mí el bombeo continuado de acuífero haya podido producir una reducción de tensiones suficiente para agravar el efecto de un terremoto concreto. No estoy lo suficientemente familiarizado con los detalles del artículo para poder decir nada más. 

A. P. : ¿Se puede ser optimista aún con los recursos que estudia la ciencia que Vd. practica, teniendo en cuenta lo que esta sucediendo masivamente con la acción humana sobre los recursos hidrogeológicos, o esto ya no es reversible, no tiene remedio y solo se puede intentar limitar los daños?

J. B. : Sigo siendo optimista sobre el futuro, pero también soy realista. En su mayor parte, no se van a revertir las disminuciones del recurso hídrico que se han producido en los últimos 50-100 años por la extracción de agua subterránea a gran escala. Sin embargo, aún podemos hacer mucho para limitar nuevos descensos. Para ello, son necesarias regulaciones del uso del agua que se basen en principios científicos sólidos, fuertes fundamentos jurídicos, y un gran compromiso de la comunidad de usuarios para utilizar este recurso cada vez mas escaso de la manera más eficiente posible. Necesitamos una estructura de precios con niveles diferenciados para el consumo del agua que nos asegure que todos tienen acceso suficiente a agua en condiciones de satisfacer las necesidades de la vida diaria, pero para otros usos los precios deben de tener relacion con su coste real. Necesitamos los recursos adecuados para el análisis e investigación en todas las áreas de la ciencia del agua para conseguir poner en marcha los medios más eficientes posible, por ejemplo, para la desalinización, para la  caracterización de nuestros acuíferos o la evaluación de lo que les pueda suceder en el futuro. Por encima de todo, sin embargo, necesitamos una ciudadanía informada y concienciada que entienda la importancia del acceso a una fuente fiable de agua y capaz de presionar a sus gobiernos para que la garantía del acceso de los ciudadanos al agua no se vea comprometida.

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Una síntesis de este diálogo se publicó en la sección Personajes Únicos del Suplemento INNOVADORES de El Mundo, el 26 de Noviembre de 2012.

Apple, acaba de solicitar a la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos la patente de un sistema para proteger los smartphones de los daños por caída con un micro-airbag similar en su efectos equivalentes a los de los automóviles. Como relata  Helga Yagüe en The Inquirer, el mecanismo de la patente solicitada funciona gracias a una especie de cámara fabricada con goma, (o gel, silicona, espuma o cualquier otro material viscoelástico) situada entre el cristal de la pantalla y el resto del dispositivo, que se inflaría si el acelerómetro detecta un inminente impacto contra el suelo. La mayoría de los usuarios de los iPhone ni siquiera sabe que entre otros increíbles tecnologias, el artefacto que  suele llevar en su bolsilo o es su mano incluyen unos micro-mecanismos que se ha dado en llamar ‘acelerómetros’ que dota al iPhone y a otros dispositivo de la capacidad de saber dónde esta el ‘arriba ‘ y el ‘abajo’ -son los responsables pro ejemplo que la pantalla pasa de vertical a horizontal instantáneamente-  y también proporcionan a los dispositivos moviles de otro muchas capacidades, desde las en relaciones nuestro entorno espacial próximo, como las tecnologias ya usadas en dispositivos equivalentes y giroscópicos de mantenimiento del equilibrio en el famoso Segway o incluso para mantener orientada a la Estación Espacial Internacional ISS (capaces de generar un ‘horizontes artificiales’ utilizando algunas estrellas de referencia). Su funcionamiento tiene que ver con el hasta hace poco misterioso el efecto Casimir o las fuerzas de Casimir-Polder, que una serie de genios de la nano-fisica y la matemáticas han acabado por desvelar. Entre ellos esta Alejandro Rodríguez-Wong un joven científico del MIT, hoy también en Harvard, con el que he tenido el privilegio de poder hablar sobre el misterioso efecto Casimir o la fuerzas de Casimir-Polder .

Aunque insignificantes a otras escalas, las Fuerzas Casimir pueden hacer que las partes móviles de las micromáquinas, como la que se muestra aquí, se unan (Foto: Sandia Labs). Estas ‘fuerzas’ son las responsables de la espectacular respuesta de los acelerómetros  a los cambios de posición de dispositivos, por ejemplo, como el iPad y el iPhone.

Alejandro es un investigador nacido en Cuba que graduó en física MIT en solo tres años en 2006. Con veintipocos años ha liderado como investigador principal un innovador trabajo en nanofísica, con aplicaciones decisivas en nanomáquinas. Investiga en física cuántica y el trabajo de un grupo, con él como investigador principal, del Massachussets Institute of Technology. Allí he dialogado con Alejandro sobre sus vanguardistas investigaciones.

En Wikipedia está explicado de una forma muy sintética y pedagógica: el efecto Casimir o la fuerza de Casimir-Polder es un efecto predicho por la teoría cuántica de campos que resulta medible y que consiste en que, dados dos objetos metálicos separados por una distancia pequeña comparada con la de los objetos, aparece una fuerza atractiva entre objetos debido a un efecto asociado al vacío cuántico. Aunque suena muy raro, la aplicaciones de esta fuerzas se han vuelto muy importantes debido a la explosión del uso de las nanotecnologías. En ése ámbito las nonomáquinas no se comportan como el las máquinas y mecanismo a escalas mayores como la de los objetos que vemos a simple vista. Por ello las fuerzas del efecto Casimir se han vuelo importantísimas para la nanoingeniería y la nanomecánica. En la escala nanométrica la intensidad de la fuerza cae rápidamente con la distancia así que es solamente medible cuando la distancia entre los objetos es extremadamente pequeña. En una escala por debajo del micrómetro, esta fuerza llega a ser tan fuerte que se convierte en la fuerza dominante entre dos conductores neutros. Para diseñar nanomáquinas y nanorobots el campo de Alejandro Rodríguez-Wong va a tener y ya tiene muchísimas aplicaciones práctica inmediatas. Por ejemplo este tipo de magnitud de fuerzas tienen que ver con los acelerómetros que hacen que el iPhone cambie su pantalla instantáneamente de vertical a horizontal al girarlo, o que los microespejos de los proyectores digitales funcione correctamente.

La importancia de la física aplicada en al que trabaja Alejandro es importantísima para el diseño e componentes nanotecnológicos. Alejandro nació en Cuba, se fue a EE.UU. con 13 años y me cuenta que su familia siempre le incluyó el amor la ciencia. “Desde que vine a EE.UU., me enamoré de la física y, desde segundo año de secundaria, creo, ya decidí que quería venir al MIT. Me gradué aquí e interactué mucho con mis profesores con los que ahora estoy trabajando. Por eso estoy ahora investigando en este nuevo tipo de física que es en parte computación y en parte física teórica. En esa confluencia o intersección estoy trabajando”.

Alejandro Rodríguez-Wong en su despacho del MIT

Me cuenta algo muy interesante de porque ha acabado trabajando en las fuerzas que controlan las nanomáquinas: “Yo comencé mi carrera en el MIT enamorado de la teoría de al relatividad general, de la cosmovisión que significaban las teorías de Einstein pero, resultó que en el MIT hay un ecosistema de conocimiento muy pragmático, muy práctico. Aquí hay muchos teóricos, la parte teórica es fortísima. Pero también las personas que te rodean siempre estén pensando en aplicaciones prácticas, en que hará las industria y las empresas con lo que estas trabajando y en como ayudará a la sociedad de modo práctico lo que esta investigado. Ese tipo de pensamiento es que me hizo penae en la mecánica cuántica, en el mundo nanoscópico, como una fuente desde donde de una forma mas directa, mas práctica puedo ayudar a la sociedad”.

Le pido que me hable de su trabajo de forma que lo podemos comprender y me dice: “imagina que dos objetos neutros –sin carga electromagnética- en el vacío se atraen, y en cierta escala esa atracción esta originada por fuerzas algo misteriosas, en el sentido de que no son explicadas fácilmente por las leyes clásicas. Eso ocurre porque el campo electromagnético penetra en el vacío. El vacío no es vacío, no es la nada. Y dentro el vacío también hay energía. A este tipo de energía difícil de describir, lo científicos les llaman ‘fotones virtuales’, que no son tan virtuales ya que poseen ramificaciones físicas, porque puedes observar su efectos. Se les llama ‘virtuales’ porque sus explicación viene del Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Una de las formas mas comprensibles de explicar el mundo nanofísico es que a esa escala nada esta fijo, hay mucho caos, siempre esta cambiando. Y las cargas nanoscópicas que tiene esas ‘particulas virtuales’ interactúan entre si según las leyes de la mecánica cuántica”. “Las fuerzas Casimir, que estamos estudiando, han sido medidas en mas de 20 experimentos. A media que las tecnología se va miniatutizando y vamos disminuyendo el tamaño de las dispositivos, estas fuerzas van tomando un valor mas prominente. Hay ahora en estos momentos máquinas electrónicas, micromáquinas, que se bloquean, que no funcionan como tiene que funcionar por la existencia de esta fuerzas y otra fuerza electromagnéticas de esa misma escala. Esas fuerzas no tienen que ver con la gravedad sino con los efectos de las fuerzas cuánticas y son decisivas para el funcionamiento de los microdispositivos. Sus efectos están inpactando en muchas de la microtecnologías que esta saliendo y ya se están fabricando”. Por ello el campo aparentemente muy teórico de Alejandro es urgido por la industria de la fabricación electromecánica que ya esta fabricando a esas escala tan pequeñas los dispositivos que usamos ahora como el los teléfonos móviles inteligentes o microdispositivos en las cadenas de fabricación o en los hospitales.  “Sí, eso es –dice Alejandro-, las cosas que a veces parece ser las menos importantes, de pronto, son las mas decisivas y revolucionarias en la práctica. En esos momentos la relatividad general de Einstein está en los iPhone, el Seagway, el iPad, en todo los satélites que hay en el mundo y en muchas tecnologías que usa muchísima gente, desde los ordenadores a los aparatos para ver el interior del cerebro”.

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Un síntesis de este artículo se publicó en el Suplemento Innovadores de El Mundo el 21 de junio de 2010.