Algo en el agua

Una familia de patos flotaba en un clarificador de agua con gas, uno de los tanques finales en el camino de las aguas residuales desde West Lafayette hasta el río Wabash. Caminaron inconscientemente sobre el brazo mecánico que quita los "sólidos" de la superficie del agua después de trepar desde el agua.

A unos 30 pies por debajo de ellos, los sólidos más pesados ​​se asentaron en el fondo del tanque.

El tanque es uno de los muchos en la planta de tratamiento de agua de West Lafayette que se analiza para detectar contaminantes y enfermedades como COVID-19 durante el proceso. El agua enviada y analizada por una empresa externa ha mostrado un aumento en los casos en los últimos meses.

Para garantizar que las aguas residuales tratadas cumplan con los estándares de limpieza de la Agencia de Protección Ambiental, se analizan en múltiples puntos del proceso para detectar fósforo, amoníaco y nitrógeno, contaminantes que causan crecimientos bacterianos que absorben oxígeno.

El pH de las aguas residuales se analiza para garantizar su neutralidad. La presencia de E. coli, un indicador de la presencia de otros patógenos, se prueba mediante un proceso llamado análisis de fluorescencia.

Si bien la mayoría de las pruebas se realizan en el laboratorio in situ de la planta, la planta utiliza una empresa externa llamada BioBot para realizar sus pruebas de COVID. Ni la EPA ni nadie más establece parámetros para los niveles de COVID.

La planta comenzó a probarlo en 2020 para que el condado de Tippecanoe pudiera tener una mejor comprensión de la pandemia en el área.

David Henderson, el administrador de la planta, dijo que BioBot se acercó a la planta para ofrecer servicios de prueba como parte de su objetivo de realizar pruebas de COVID en la mayor cantidad posible de población de EE. UU.

Pruebas de biobots

Mientras que la planta de tratamiento de aguas residuales de West Lafayette trata las aguas residuales, BioBot analiza muestras de plantas de todo el país para detectar COVID. El verano pasado, proporcionó datos de COVID al 30% de la población de EE. UU., dijo el representante de BioBot, Nour Sharana.

El condado de Tippecanoe tiene cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales, pero la planta de West Lafayette es la única que envía muestras a BioBot, que utiliza los datos de la planta de West Lafayette para representar los datos de COVID para todo el condado.

BioBot es la única empresa de análisis de aguas residuales contratada por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Informa todos los resultados a los CDC.

BioBot utiliza un proceso llamado reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa para analizar sus muestras. Las aguas residuales matan al COVID, dejando atrás fragmentos de su ARN. Q-PCR prueba de manera efectiva la presencia de ARN de COVID.

Las pruebas de COVID más comunes son las pruebas de antígenos. Prueban la presencia de anticuerpos COVID que activan un tinte, o la línea que se ve en una prueba COVID positiva para llevar a casa.

Las pruebas de antígenos se producen en masa a bajo costo, pero pueden producir falsos negativos porque un sujeto debe tener suficientes anticuerpos para activar la prueba. Al principio de la infección, es posible que no haya suficientes anticuerpos para producir un resultado preciso.

La prueba Q-PCR, por otro lado, requiere equipo especializado y puede ser costosa, pero puede detectar cantidades extremadamente pequeñas de virus. En una prueba de Q-PCR, se fabrica una pequeña porción de ARN llamada "cebador" para que coincida con un segmento de ARN de COVID.

La muestra, incluido el cebador, se combina con una enzima sintetasa y nucleótidos, los "constructores" y los "bloques de construcción" del ADN, respectivamente. Esto permite que se produzca una hebra de ADN de COVID. El ADN se divide cuando se calienta, creando dos copias de ARN.

Este proceso se repite hasta que existen miles de copias de ADN de COVID en la muestra. En función de cuántos se producen, los científicos pueden determinar cuántas copias de ARN había en la muestra original.

BioBot mapea genéticamente sus muestras para saber qué cepa de COVID está presente. Si bien estos resultados no pueden indicar a los evaluadores cuántas personas infectadas hay en la comunidad, pueden demostrar si las infecciones aumentan en número con el tiempo.

Tice dijo que esta tecnología nos da la capacidad de buscar una pandemia antes de que suceda, citando el descubrimiento de polio en las aguas residuales de un condado de Nueva York a principios de este mes. BioBot no analiza otras enfermedades además de COVID, pero Sharana dijo que la compañía está investigando y desarrollando pruebas de resultados rápidos para la influenza.

Mientras Sharana dijo que BioBot recibe muestras de más de 350 comunidades en los 50 estados, Michael Pollak, profesor asociado de economía en la Universidad del Noroeste de Indiana, dijo que la compañía solo puede observar áreas altamente pobladas.

"Todas las comunidades necesitan pruebas de aguas residuales", dijo Sharana. "Incluso si una comunidad tiene más enfermedades que otra, todas necesitan pruebas".

Existen diferencias significativas entre los informes enviados a las plantas y los informes que BioBot publica en su sitio web. Pollak describió los datos de su sitio web como "suavizados", mostrando picos y caídas promedio a lo largo del tiempo en lugar de cantidades de virus que fluctúan regularmente en cientos de miles de copias con cada informe.

Pollak dijo que su proceso de suavizado de datos está "encerrado" y no está disponible para el público.

Sharana dijo que hay un "conteo insuficiente" en los números oficiales de COVID. Si bien los hospitales, las clínicas, los laboratorios y los estados tienen acuerdos para compartir datos, las pruebas oficiales de COVID se han reducido a medida que el virus se ha vuelto menos grave con tasas de vacunación más altas.

Pollak dijo que Indiana requiere que los hospitales compartan los resultados de las pruebas de COVID, pero el estado informa voluntariamente estos resultados a los CDC.

Greg Loomis, oficial del Departamento de Salud del Condado de Tippecanoe, dijo que su departamento informa cada año el número de enfermedades transmisibles a los Especialistas en Intervención de Enfermedades de Indiana. Si hay un brote de una enfermedad como la rabia o la tuberculosis, informan directamente al CDC.

Dijo que su departamento informa de inmediato los casos de viruela del simio al DIS.

"Se debe recopilar una gran cantidad de datos para la epidemiología en los casos notificables", dijo Loomis. "Hay que reportar números de casos que están fuera de lo común".

Tratamiento de las aguas residuales

Mucho antes de que la planta de tratamiento de aguas residuales analizara el agua para detectar COVID, ya estaba tratando el agua.

La planta de tratamiento de aguas residuales de West Lafayette procesa 6,13 millones de galones de aguas residuales al día. Purdue y West Lafayette tienen tuberías individuales de "lodo crudo" o "influente" que se combinan en el "tanque de influente" de la planta.

"Purdue es su propia ciudad", dijo Steve Tice, gerente de laboratorio de la planta. "Tenemos que cerrar un tanque completo cuando no hay clases".

Una vez que las aguas residuales salen del tanque de entrada, se bombean a través de unos 15 conjuntos de tanques que eliminan los contaminantes mediante filtración por gravedad, limpieza con bacterias anaeróbicas y cloración. El agua limpia se bombea al río Wabash.

"Eliminamos el 95% de los contaminantes, lo que incluye el total de sólidos en suspensión y las demandas bioquímicas de oxígeno, o la contaminación en el agua que podría quitarle el oxígeno a los peces", dijo Tice. "Nos aseguramos de no introducir patógenos u organismos que causan enfermedades en la naturaleza".

Menos del 1 % de los afluentes son contaminantes, lo que significa que solo el 0,05 % del agua vertida al río contiene contaminantes. Influente es todo lo que ingresa a la planta de tratamiento de aguas residuales después de haber sido enjuagado. Si bien es posible que no sea del todo seguro para beber, no propagará enfermedades ni dañará la vida vegetal y animal.

Tice recolecta muestras de aguas residuales una vez al día y las envía por correo a BioBot cada tres días para su análisis.

Las muestras se recolectan del segmento de "efluentes" de la planta, el segmento donde se eliminan la mayoría de los sólidos, incluida la arena, la suciedad y todo lo que se descarga en los inodoros. Un muestreador automático llena cuatro botellas grandes con agua residual durante un período de 48 horas.

"Succiona el agua con un temporizador por sí mismo", dijo Tice mientras sacaba las botellas de la muestra. "Lo hace para que podamos recolectarlo solo una vez al día".

El muestreador está ubicado al aire libre junto a un tanque profundo de efluentes con un puente de mantenimiento encima. Cerca hay un basurero lleno de arena ennegrecida que ha sido filtrada de las aguas residuales.

Tice retira las botellas del muestreador y las vierte en un recipiente para crear una muestra "compuesta". Las aguas residuales efluentes son de color verde pálido y turbias.

El exceso de la muestra de Tice se vierte por el desagüe de un edificio cercano que alberga un contenedor de basura lleno de desechos sólidos.

Una vez que se recolectan las muestras, Tice las lleva al laboratorio donde se refrigeran hasta que se recolectan tres días de muestras.

A principios de este mes, Tice estaba capacitando al técnico de laboratorio, Chris Speers, de 38 años, para procesar las muestras destinadas a BioBot.

Speers llenó tres viales, cada uno representando un día de muestreo, con 50 mililitros de aguas residuales. Luego coloca las muestras en un charco de hielo en un paquete de FedEx dirigido al laboratorio BioBot en Cambridge, Massachusetts, y las registra usando la aplicación BioBot.

BioBot publica los resultados de la prueba en dos días, publica una versión resumida en su sitio web y envía a la planta un informe detallado.

Aunque la planta no informa los niveles de COVID a la EPA ni al Departamento de Gestión Ambiental de Indiana, envían al IDM un informe mensual de contaminantes. Tice dijo que sus niveles de contaminantes, particularmente los de E. coli, son "muy bajos".

Para probar los niveles de E. coli, el agua residual se coloca en un paquete de plástico con un cuadrado de burbujas de plástico. El paquete se coloca bajo una luz ultravioleta. Las burbujas con niveles altos de E. coli "fosforecen" o brillan de color azul.

El nivel de E. coli se calcula en función de la proporción de burbujas fosforescentes y oscuras. El IDM requiere que las puntuaciones de E. coli sean inferiores a 235. Si el nivel alguna vez supera el requisito, la planta tiene menos de un día para informar el resultado al IDM.

Tice dijo que nunca había visto que esto sucediera, la planta generalmente tiene una puntuación de 5 o menos.

Tice dijo que la planta de tratamiento de aguas residuales se ha ampliado continuamente desde que se construyó originalmente a mediados del siglo XX.

En la década de 1800, Tice dijo que enfermedades comunes como el cólera y la fiebre tifoidea se propagaban a través de aguas residuales sin tratar que se vertían en los ríos. Dijo que en la década de 1940, las personas en canoas en el río Wabash tenían que navegar alrededor de "islas de aguas residuales".

El primer tanque de tratamiento de la planta se construyó para filtrar los sólidos de las aguas residuales, pero fue el único tanque en la planta hasta que se aprobó la Ley de Agua Limpia en 1972.

La Ley de Agua Limpia estableció regulaciones federales en torno a los contaminantes del agua. La planta continuó expandiéndose en la dirección en que fluía el agua desde West Lafayette hasta que su infraestructura se extendió sobre una pendiente cuesta arriba.

El agua se mantiene fluyendo gracias a enormes bombas subterráneas. Si la planta pierde energía y su generador de respaldo falla, las bombas dejarán de funcionar y la planta se inundará con aguas residuales.

Tice dijo que la mayor parte del tratamiento de aguas residuales se realiza por gravedad. Los sólidos se hunden hasta el fondo de tanques llamados clarificadores.

Los sólidos sobrantes no se desperdician. Una parte del lodo se bombea a una máquina que elimina el exceso de agua.

Luego, el lodo seco se quema para producir electricidad para la planta. Tice dijo que esto le ahorra a la planta alrededor de $60,000 al año.

El resto del lodo se guarda para usarlo como fertilizante de cultivos.

El amoníaco, el fósforo y el nitrógeno se eliminan mediante bacterias anaerobias. El tanque bacteriano se llena con lodo marrón burbujeante, que se mantiene abastecido con amebas, rotíferos, ciliados y otros tipos de bacterias que consumen contaminantes.

Tice dijo que las aguas residuales pasan por el tanque bacteriano varias veces para mantener vivo el cultivo masivo de bacterias y eliminar tantos contaminantes como sea posible.

Después de salir del tanque bacteriano, el agua fluye a través de un sistema de contacto con cloro que mata los microorganismos. El cloro se elimina con bisulfato de sodio. En este punto del proceso, el agua que fluye es brillante y está lista para ser enviada al Wabash.

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