El pasado 23 de febrero los compañeros de ONGAWA me invitaron a participar en un seminario que llevaba por título: “Soluciones basadas en la Naturaleza para un Desarrollo Sostenible Inclusivo”, que se desarrolló en las sedes de la Agencia Andaluza de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AACID) y de la Empresa Metropolitana de Abastecimiento y Saneamiento de Aguas de Sevilla, S.A. (EMASESA).

El objetivo de este seminario era dar a conocer las investigaciones llevadas a cabo por ONGAWA, con el apoyo de AACID, para conocer el potencial de las Soluciones basadas en la Naturaleza (SbN) para alcanzar las metas del ODS6.

En el anuncio de este seminario se recogía, que según la International Union for Conservation of Nature (IUCN), “las SbN son un nuevo concepto que abarca a todas las acciones que se apoyan en los ecosistemas y los servicios que estos proveen, para responder a diversos desafíos de la sociedad como el cambio climático, la seguridad alimentaria o el riesgo de desastres”.

También, en un post previo al seminario, publicado en iAgua por Alberto Guijarro (ONGAWA), se indicaba que ”cada vez más se habla de SbN y mucha gente no conoce de verdad en qué consisten, qué son y qué no son”.

El presente post pretende arrojar un poco de luz al respecto, en el caso concreto de las SbN aplicadas al tratamiento de las aguas residuales.

Desde siempre, el ser humano ha mirado a la naturaleza a la búsqueda de soluciones para resolver sus problemas cotidianos. De hecho, existe toda una disciplina, la biomimesis, que estudia a la naturaleza, como fuente de inspiración de tecnologías innovadoras, para resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ya ha resuelto.

Si bien el termino biomimesis es reciente (se acuñó en1982), el concepto se remonta a la antigüedad, siendo Leonardo da Vinci (1452-1519) uno de sus más asiduos y famosos practicantes. Baste recordar, que de la observación minuciosa del vuelo de las aves, surgió el desarrollo de sus famosas máquinas voladoras.

En el caso del tratamiento de las aguas residuales, desde hace mucho tiempo, también hemos mirado a la naturaleza (biomimesis) en busca de soluciones. Hagamos un poco de historia.

Desde la aparición del hombre, el terreno y las masas de aguas han sido los principales receptores de los vertidos que este genera en sus diversas actividades. De la observación e imitación del lo que ocurre en estos receptores, han ido surgiendo diferentes tratamientos a lo largo del tiempo.

En el complejo ecosistema suelo-agua-plantas tiene lugar una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, mediante los que es posible eliminar un gran número de los contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas: sólidos en suspensión, materia orgánica, nutrientes (N y P), metales, compuestos orgánicos a nivel de traza y microorganismos patógenos (Figura 1).

Las reacciones fisicoquímicas que tienen lugar en la matriz del suelo, la actividad de los microorganismos presentes en abundancia en el mismo y la propia acción de la vegetación, permiten la depuración de las aguas en el lento percolar de las mismas a través del terreno.

Si bien, la aplicación de las aguas residuales al terreno data desde la más remota antigüedad, hasta el punto de poder afirmar que fue la primera depuradora, cuando este sistema de tratamiento alcanza sus mayores cotas de aplicación es en la segunda mitad del siglo XIX y en Europa. En esos momentos, los niveles de contaminación de numerosas masas de aguas eran ya muy elevados, por lo que se comenzó a emplear el terreno como medio receptor de los vertidos líquidos generados por las poblaciones, como único medio factible para su tratamiento. Recordemos a este respecto, la frase de Sir Edwin Chadwick (1800-1890): “El agua pluvial al río y la residual al campo”.

Hacia 1870, esta práctica fue reconocida en Gran Bretaña como una forma aceptable para el tratamiento de los vertidos líquidos urbanos.

En Estados Unidos también se generalizó, a finales del siglo XIX, la aplicación directa de las aguas residuales al terreno, en un primer intento para controlar la contaminación de las masas de agua.

La Tabla 1 muestra la ubicación de las primaras instalaciones de tratamiento de las aguas residuales por aplicación al terreno, junto al tipo de sistema de aplicación y la superficie ocupada.

Las aguas residuales a tratar pueden aplicarse al terreno de forma subsuperficial o superficial. En el primero de los casos se encuadran los tratamientos conocidos como Zanjas de Infiltración y Pozos de Infiltración o de Absorción, que se aplican como soluciones on site para el tratamiento de las aguas residuales generadas a muy pequeña escala.

Figura 3.- Esquema de Pozo de Absorción.

En el caso de la aplicación superficial al terreno de las aguas residuales a tratar, nos encontramos con los Filtros Verdes, que se basan en la utilización de una superficie de terreno, sobre la que se establece una especie forestal (generalmente chopos) y a la que se aplica el agua residual a tratar.

El terreno en el que se implanta un Filtro Verde se subdivide en una serie de parcelas, que se riegan de forma rotatoria, generalmente mediante riego a manta o por surcos. Esta rotación en los riegos permite la reoxigenación natural de las parcelas tras los períodos de encharcamiento (Figura 4).

De la imitación por el ser humano de los procesos naturales de depuración que se dan en las masas de agua, surgen las tecnologías de Lagunaje y de Humedales para el tratamiento de las aguas residuales.

La tecnología de Lagunaje (conocida también en otras latitudes como Lagunas de Estabilización), consta de varias balsas conectadas en serie, en las que la profundidad de las mismas va disminuyendo gradualmente, a la vez que se va incrementado su contenido en oxígeno disuelto, y en las que se reproducen los fenómenos de autodepuración que se dan de forma natural en los cursos de aguas.

En cierta forma, podría definirse el Lagunaje como “un río compartimentado”, en el que la primera etapa anaerobia simula las condiciones que se dan en los cauces cuando se produce un vertido con una fuerte carga orgánica biodegradable, mientras que las etapas posteriores se asemejan a las situaciones que se van instaurando aguas abajo del vertido, donde de forma natural se van recuperando las condiciones iniciales de la masa de agua receptora.

El origen del Lagunaje puede situarse en los embalses en los que antiguamente se almacenaban las aguas residuales para el riego directo de los campos de labor. En el transcurso de este almacenamiento se comprobó que las aguas mejoraban su calidad, lo que llevó a que, posteriormente, el sistema comenzase a ser estudiado como posible tratamiento de depuración de este tipo de aguas.

La primera construcción registrada de un sistema de depuración mediante Lagunaje hace referencia al Lago Mitchell en San Antonio (Texas), en al año 1901.

A partir de 1920 se asiste a un gran desarrollo del Lagunaje (Estados Unidos, Canadá, Australia, Nueva Zelanda, etc.), si bien, no es hasta 1950 cuando los estudios llevados a cabo sobre las instalaciones existentes permitieron un mejor conocimiento de su funcionamiento y se comenzaron a desarrollar distintos métodos para su correcto dimensionamiento.

En el caso de los Humedales para el tratamiento de las aguas residuales, se reproducen los procesos de eliminación de contaminantes, que tienen lugar en las zonas húmedas naturales.

La depuración de las aguas residuales tiene lugar al hacerlas circular a través de estas zonas húmedas artificiales, en las que tienen lugar procesos físicos, químicos y biológicos, que van reduciendo los contaminantes presentes (Figura 6).

No hay que olvidar, que a los humedales naturales se les considera los verdaderos riñones de la Tierra, por su capacidad para biodegradar un gran número de compuestos.

Las investigaciones sobre los Humedales como alternativa de tratamiento de las aguas residuales las inició la Doctora Seidel en el Instituto Max Planck (Alemania), en el año 1952. Veinte años más tarde se construyó el primer Humedal Artificial en Houghton (Michigan, USA) y tres años después en Europa (Othfresen, Alemania).

En la década de los 80 se asiste a un gran desarrollo de esta tecnología, aparecen los primeros criterios de diseño y su implantación experimenta un gran auge, al comenzar a emplearse áridos como sustrato para la fijación de la vegetación y la filtración biológica de las aguas.

En la actualidad, los Humedales se han constituido como una de las tecnologías extensivas con mayor grado de implantación a nivel mundial para el tratamiento de las aguas residuales generadas en las pequeñas aglomeraciones urbanas.

Estimado lector, creo que estaremos de acuerdo en que todas las tecnologías de tratamiento descritas en este post se encuadran en las SbN, pero ¿cuál sería su respuesta, si le pregunto si las grandes depuradoras, basadas en la tecnología de lodos activados, son, en esencia, Soluciones basadas en la Naturaleza?

Le dejo el correo de El Médico del Agua, por si le apetece responder a la pregunta, y en un futuro post analizaremos las respuestas recibidas y daré mi propia opinión al respecto.

P.D.- La figura de la portada de este post procede de aquí.

Metcalf&Eddy (1998). Ingeniería de Aguas Residuales. Tratamiento, vertido y reutilización. ISBN: 84-481-1607-0. MacGraw-Hill