Autor: José Manuel Corona Álvarez
Fecha de elaboración: 30 de abril 2024
Fecha de publicación: 05 de agosto 2021
Categoría para la web: Investigaciones
Resumen
El presente artículo analiza la efectividad de los humedales artificiales para tratar aguas residuales en áreas rurales, donde la infraestructura y recursos son limitados. Estos sistemas, que utilizan procesos naturales para filtrar y degradar contaminantes, son una alternativa viable y económica frente a las plantas de tratamiento convencionales. Los humedales artificiales son especialmente eficientes en climas tropicales y, aunque requieren más espacio, ofrecen una solución sostenible que mejora la calidad del agua y la vida en comunidades rurales.
Introducción
La provisión efectiva de servicios de saneamiento y tratamiento de aguas residuales en zonas rurales presenta desafíos significativos debido a múltiples dificultades en cuanto a infraestructura y posición geográfica. La contaminación del agua en estas zonas es un problema creciente y que es exacerbado por la falta de presupuesto y por la ausencia de sistemas de tratamiento de aguas residuales. Múltiples autores han tratado el tema sobre las dificultades inherentes al tratamiento de aguas residuales en zonas rurales, por un lado, en su texto sobre el tratamiento de aguas residuales en el ámbito rural, Martel Rodriguez, Jefe de Sección del Departamento de Agua del ITC, destaca la dificultad de acceso a las grandes redes de tratamiento centralizadas y la alta concentración de contaminantes en estas zonas. Por otro lado, Villavicencio (2005), resalta la escasa capacidad técnica y económica en las comunidades rurales para mantener en operación las estaciones de tratamiento de aguas residuales convencionales.
En este contexto, surge la necesidad de explorar múltiples alternativas sostenibles y económicamente viables para el tratamiento de aguas residuales en esta áreas más remotas. En este sentido, los Humedales Artificiales (HA) o Humedales Construidos (HC) surgen como una opción bastante prometedora. Inspirados principalmente en los procesos que suceden en los humedales naturales, donde se hace una depuración de los contaminantes por procesos bioquímicos naturales, estos sistemas ofrecen una solución sumamente innovadora y eficiente para el problema de tratamiento de aguas residuales. Como sugiere Villavicencio, los humedales artificiales pueden adaptarse a las condiciones locales específicas de ciertos lugares y asimismo ofrecer un tratamiento de aguas residuales sin depender de costosas infraestructuras centralizadas. Además, el funcionamiento simple y su bajo costo de mantenimiento los convierten en una opción atractiva para comunidades con recursos más limitados o con una población no tan numerosa para requerir una Planta de Tratamiento de Agua Residuales (PTAR) convencional.
A lo largo de este artículo, explicaremos más a fondo el potencial que tienen los humedales como una alternativa sostenible para el tratamiento de aguas residuales en zonas rurales. También analizaremos la eficacia, los beneficios y las consideraciones de implementación, destacando su papel en la preservación del medio ambiente y la mejora de la calidad de vida de las personas.
Principios de Funcionamiento de los Humedales Construidos
Como se mencionó previamente, los humedales son una alternativa sumamente efectiva para el tratamiento de aguas residuales en zonas rurales, estos sistemas de ingeniería aprovechan a fondo y de manera sostenible los recursos naturales para limpiar el agua contaminada. A continuación, se dará una descripción concisa sobre el funcionamiento de los HC.
Diseño y estructura
Según lo establecido por Laura Rodríguez Rodríguez en su artículo “Humedal artificial: una propuesta para el manejo de aguas residuales”, los humedales artificiales constan de varias capas y elementos que trabajan en conjunto para depurar el agua. Inicialmente se coloca un material completamente impermeable sobre el terreno para evitar cualquier filtración de agua al subsuelo. Por encima de dicho material se dispone una mezcla de sustrato compuesta de materiales como arena, grava, piedra y otros componentes, los cuales actúan como un filtro físico para el agua. Para finalizar se incorporan una serie de plantas acuáticas especializadas en el humedal, las cuales desempeñan el papel de remover la mayor cantidad de contaminantes establecidos por la NOM-001-SEMARNAT-2019.
Mecanismos de purificación
En primer lugar, el sustrato que se coloca en el humedal actúa como un filtro para las partículas contaminantes como los sólidos suspendidos, y ya que la materia orgánica de manera típica se encuentra en un porcentaje del alrededor del 50% en los sólidos de un influente de aguas residuales también se puede denotar una remoción significativa de este parámetro de calidad del agua. Por último, se realiza un proceso biológico donde los microorganismos presentes en el sustrato y en las plantas absorben y degradan los nutrientes presentes en el agua contaminada.
Adaptación a las condiciones tropicales
Segun el investigador de Ronald Aguilar Alvarez, los humedales artificiales han demostrado ser más eficientes en regiones tropicales como Costa Rica o el sur de México, debido a que en estos entornos la temperatura promedio más alta y el alto porcentaje de humedad facilita el desempeño y la reproducción de los microorganismos encargados de degradar los nutrientes presentes en el agua contaminada.
Imagen 1. Diagrama de funcionamiento de un Humedal Construido
Fuente: Universidad de Costa rica
Humedales para el tratamiento de aguas residuales en comunidades rurales
Diversos estudios han demostrado con anterioridad la eficiencia de los humedales artificiales en el tratamiento de aguas residuales en comunidades reales. Estos métodos de tratamientos de aguas residuales han mostrado una capacidad sumamente alta de remoción de contaminantes, incluyendo microorganismos patógenos. Por ejemplo, se han registrado remociones de hasta el 99.98% de coliformes fecales de aguas tratadas mediante estos humedales (Navarro-Frómeta & Durán-Domínguez, 2022).
Sin embargo, a pesar de la alta viabilidad de implementación de los humedales artificiales, los mismos también presentan numerosos desafíos, siendo el área requerida uno de los más grandes. A diferencia de sus parientes (la PTAR convencionales), los humedales requieren un mayor area de implementacion para que exista un mayor contacto del agua residual con los microorganismos, esto supone un reto mayor para la implementación, sin embargo, para comunidades rurales se convierte en una alternativa mucho más viable. Por otro lado, su bajo costo de operación y construcción compensa esta limitación
Imagen 2. Remoción de DBO5 en humedales con flujo subsuperficial horizontal con respecto al Tiempo de Retención Hidráulica
Fuente: Centro de Investigaciones Hidráulicas (CIH)
Conclusión
En conclusión, los humedales artificiales representan una alternativa viable y prometedora para el tratamiento de aguas residuales en zonas rurales, enfrentando con eficacia los desafíos de saneamiento que estas comunidades suelen experimentar. Estos sistemas, inspirados en procesos naturales, destacan por su capacidad para remover una amplia gama de contaminantes, incluidos los microorganismos patógenos, demostrando una notable eficiencia en estudios recientes. El diseño y funcionamiento de los humedales artificiales, que incluyen capas de sustrato y plantas acuáticas especializadas, permiten la depuración del agua a través de mecanismos físicos y biológicos. Estos procesos no solo son efectivos, sino que también se adaptan bien a las condiciones climáticas tropicales, mejorando su eficiencia en regiones cálidas y húmedas.
A pesar de los desafíos asociados, como la necesidad de mayores áreas de implementación en comparación con las plantas de tratamiento convencionales, los beneficios económicos y de mantenimiento de los humedales artificiales los convierten en una opción atractiva. Su bajo costo de construcción y operación es particularmente adecuado para comunidades rurales con recursos limitados. En resumen, los humedales artificiales ofrecen una solución sostenible y económica para el tratamiento de aguas residuales en zonas rurales, contribuyendo a la protección del medio ambiente y a la mejora de la calidad de vida de las comunidades. La implementación de estos sistemas puede ser un paso significativo hacia un desarrollo más equilibrado y respetuoso con el entorno natural.
Referencias
- Luna-Pabello, V. M., & Aburto-Castañeda, S. (s. f.). Sistema de humedales artificiales para el control de la eutroficación del lago del Bosque de San Juan de Aragón. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-888X2014000100003
- Marín-Muñiz, J. L. (2017). HUMEDALES CONSTRUIDOS EN MÉXICO PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, PRODUCCION DE PLANTAS ORNAMENTALES y REUSO DEL AGUA. https://revista-agroproductividad.org/index.php/agroproductividad/article/view/1028
- Navarro-Frómeta, A. E., Del Carmen Durán-Domínguez, M., Navarro-Frómeta, A. E., & Del Carmen Durán-Domínguez, M. (s. f.). El tratamiento descentralizado del agua residual de pequeñas localidades rurales y suburbanas: los humedales construidos, una tecnología a considerar. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2224-54212019000400087
- Hoffmann, H. (2011). Technology Review of Constructed Wetlands. Agencia de Cooperación Internacional de Alemania. https://ecotec.unam.mx/wp-content/uploads/Revision-T–cnica-de-Humedales-Artificiales.pdf
- CONTAMINACIÓN DEL AGUA EN COMUNIDADES RURALES. (s. f.). Aclara. https://blog.aclara.mx/contaminacion-del-agua-en-comunidades-rurales/#:~:text=En%20su%20mayor%C3%ADa%20las%20comunidades,y%20econ%C3%B3micamente%20factibles%20para%20el
- Martel Rodríguez, G. M. (s. f.). El tratamiento de aguas residuales en el ámbito rural y en espacios naturales protegidos mediante tratamiento natural o de bajo coste energético. Experiencias en vertidos cero. ITC. https://www.cabildofuer.es/documentos/Medio_ambiente/CAMA/2016/resumen_tratamiento_aguas_residuales.pdf
- Portillo-Peralta, J. I. (2020). Diagnóstico sobre el funcionamiento y la apropiación social de humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales en pastorías, Actopan, Veracruz, México. Journal Of Basic Sciences, 8.
- Rodríguez, L. (2019). Humedal artificial: una propuesta para el manejo de aguas residuales. Universidad de Costa Rica. https://www.ucr.ac.cr/noticias/2019/02/15/humedal-artificial-una-propuesta-para-el-manejo-de-aguas-residuales.html#:~:text=Los%20humedales%20artificiales%20son%20sistemas,se%20filtre%20en%20el%20subsuelo.