#11 Humedales construidos para la depuración de aguas residuales

“Cuando miramos lo que es verdaderamente sostenible, el único modelo real que ha funcionado durante largos períodos de tiempo es el mundo natural”.

Esta cita es de Janine Benyus, bióloga, autora de libro “Biomímesis: Innovación inspirada en la naturaleza” y cofundadora del Instituto de Biomímesis en estados unidos.

La biomímesis (de bio, "vida", y mimesis, "imitar"), también conocida como biomimética o biomimetismo, es la ciencia que estudia a la naturaleza como fuente de inspiración de tecnologías innovadoras para resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ya ha resuelto.

Esta idea de mirar e inspiramos a la naturaleza cada vez que nos enfrentamos a la solución de un problema tiene algo de sabiduría, la cual hemos perdidos a costa, quizás, de ganar conocimiento.

Son innumerables los buenos ejemplos de diseño y tecnologías que hemos desarrollado a partir de la imitación de los sistema naturales.

Para conocer más de este enfoque de trabajo te dejo una Charla TED de Janine Benyus donde nos introduce al fascinante estudio de la biomímesis.

Hoy vamos a conocer cómo, a partir de la observación del funcionamiento de los ecosistemas de humedales naturales se han diseñados “humedales construidos” para la depuración de aguas residuales de diversos tipos.

Revisamos la semana pasada los problemas y limitantes técnicas, ambientales y sociales que presentan los sistemas de saneamiento convencional de flujo y descarga.

Nos quedamos con al idea de “lo urgente” de generar otro tipo de soluciones tecnológicas para aumentar la cobertura de sistemas de saneamiento seguro y sobre todo empezar a considerar nuestras excretas como recursos y no como desechos.

¿Qué es un humedal natural y cómo funciona?

De acuerdo a Cowardin et al. (1979) los humedales constituyen “sistemas de transición” entre los ecosistemas terrestres y los ecosistema acuáticos.

En la historia de la humanidad, los humedales han significado sitios de gran atracción y en donde florecieron importantes culturas, debido a la oferta de agua y numerosos recursos.

La Convención sobre los Humedales (Ramsar, 1971) define el término humedal como “las extensiones de marismas, pantanos y turberas o superficies cubiertas de aguas, sean éstas de régimen natural o artificial, permanentes o temporarias, estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluyendo las extensiones de aguas marinas cuya profundidad en marea baja no exceda los seis metros”.

Los humedales presentan las siguientes características:

  • El suelo está saturado de agua o cubierto por una capa de agua somera durante algún período del año.

  • Presenta un tipo único de suelo que difiere sustancialmente de la tierras adyacentes más elevadas.

  • Son sitios habitados por una vegetación adaptada a las características reductoras del suelo, las cuales se denominan hidrófitas o macrófitas.

En las zonas costeras podemos encontrar humedales marinos y en las zonas terrestres, humedales estuarinos y humedales continentales.

Varían también de acuerdo a la fluctuación del nivel de agua subterránea, generando zonas de inundación permanente, estacional o zonas de saturación del agua estacional.

La acumulación de materia orgánica, es una característica clave de los humedales naturales y artificiales.

¿Por qué los humedales son importantes?

Los humedales son reservorios vitales de biodiversidad, constituyendo el hábitat de numerosas especies de flora y fauna.

Algunos humedales se cuentan entre los ecosistemas más productivos del planeta y brindan importantes beneficios económicos y sociales, llamados bienes y servicios ecosistémicos”.

Los servicios ecosistémicos pueden definirse como los “beneficios que la gente obtiene de los ecosistemas”.

Estos bienes y servicios garantizan la calidad de vida tanto de los pobladores locales como de los habitantes de áreas vecinas.

Muchas veces los beneficios que brindan los humedales no son reconocidos por la sociedad, lo cual inside en la pérdida de humedales como consecuencia de la sobre-explotación, contaminación y manejo irresponsable.

Podríamos citar algunos de bienes y servicios ecosistémicos que nos prestan los humedales, tales como:

  • Control de inundaciones.

  • Reposición de aguas subterráneas.

  • Retención y exportación de sedimentos y nutrientes.

  • Depuración de aguas (de lo que hablamos hoy).

  • Reservorios de biodiversidad.

  • Valores culturales.

  • Recreación y turismo.

  • Mitigación y adaptación al cambio climático.

De todos estos servicios el más importante para la gente es la provisión de agua, dado que los humedales almacenan gran parte del agua que utiliza la gente y del agua también dependen todos los demás bienes y servicios que estos ecosistemas brindan.

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Humedales construidos para la depuración de aguas residuales

Los humedales construidos son “sistemas de tratamiento de aguas residuales” diseñados para replicar las funciones de depuración de los humedales naturales.

Los humedales construidos desempeñan un papel importante en la descentralización de los sistemas de tratamiento de aguas residuales.

Hoy, el uso de humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales es cada vez más conocido, aceptado en diferentes partes del mundo.

Los humedales artificiales pueden ser utilizados para una gran variedad de aplicaciones:

  • Tratamiento de aguas residuales municipales.

  • Tratamiento de aguas residuales domésticas o aguas grises.

  • Tratamiento terciarios de efluentes en plantas convencionales de aguas residuales.

  • Tratamiento de aguas residuales industriales como:lixiviados de rellenos sanitarios, compost, tratamientos de lodos, desechos de refinerías de petróleo, drenaje ácido de minas, desechos agrícolas, etc.

  • Tratamiento y retención de aguas pluviales.

  • Tratamiento natural para aguas de piscinas (biospiscinas)

  • Tratamiento natural de ríos y lagos contaminados.

Los humedales construidos se clasifican según el régimen de flujo de agua:

  1. Humedal de Flujo Superficial: es la opción más sencilla y de menor costo.

  2. Humedal de Flujo Sub-superficial horizontal: es la opción más difundida y óptima a nivel domiciliario.

  3. Humedal de Flujo Sub-superficial vertical: es una opción más compleja y requiere de un sistema de bombeo.

7 Componentes de un humedal construido

  1. La profundidad útil: refiere a la profundidad alcanzada por las raíces de las plantas acuáticas emergentes que utilicemos en el sistema.

  2. La impermeabilización: clave para el funcionamiento del humedal y evitar la contaminación de las aguas subterráneas.

  3. El medio filtrante (piedras): Permite un buen enraizamiento de la vegetación. Ofrece un soporte para la formación y crecimiento del biofilm bacteriano.

  1. Las plantas: Las encargadas del proceso de depuración de las aguas. Sus raíces soportan un biofilm bacteriano y aportan oxígeno, favoreciendo el proceso de degradación aeróbica de la materia orgánica.

  1. Las zonas del humedal: En un humedal construido se distinguen 3 zonas: zona de entrada de los efluentes, zona media y zona de salida.

  2. Dispositivos de entrada y de salida: por lo general son de tubos de pvc y en los dispositivo de salida pueden ser de dos tipos: horizontales o verticales.

  3. Cerco y borde perimetral: un elemento opcional y condicionado por el tipo de terreno. Su principal función es impedir el eventual ingreso de lodo o agua de escorrentía superficial. 

La imagen final que tenemos de un humedal construido es la de un jardín con plantas acuáticas emergentes.

En los humedales de flujo subsuperficial jamás hay contacto con los efluentes que estamos depurando, lo cual lo vuelve seguro e ideal para una vivienda o lugares de uso público.

Humedal construido a escala de un barrio

Tuve la oportunidad de conocer y evaluar personalmente la implementación de un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas con un sistema de Humedales Construidos de Flujo Sub Superficial (HFSS).

La experiencia piloto se desarrolló en el barrio Aeroparque, en las periferias urbanas de Montevideo, Uruguay.

El sistema fue diseñado para dar cobertura a 61 viviendas, 479 personas, con un potencial máximo de 540 personas.

El sistema cuenta con un sistema de tratamiento en 3 fases:

  • Tratamiento primario en base a cámaras sépticas.

  • Tratamiento Secundario en base a filtros anaerobios.

  • Tratamiento terciario en base a 4 humedales artificiales de flujo sub-superficial.

Cada humedal tiene una superficie 128 m2 (8×16 metros). Lo que suma un total de 512 m2 superficie de humedales construidos.

Una experiencia piloto que no estuvo exenta de problemas.

El principal fue la falta de preparación de los técnicos Municipales para el posterior (y necesario) monitoreo y mantenimiento de los humedales construidos.

A pesar de esto, esta experiencia muestra que es posible generar soluciones descentralizadas en comunidades sin acceso a las redes de saneamiento convencional que mejoran su salud y la del ambiente donde que viven.

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