Humedales Artificiales

Humedal Artificial
Humedal Artificial

Un humedal artificial (HA), al igual que los humedales naturales, se puede definir como un área que se encuentra saturada por aguas superficiales o subterráneas con una frecuencia y duración tal, que sea suficiente para mantener estas condiciones de saturación. La principal diferencia es que son hechos por el hombre y que se construyen esencialmente para el tratamiento de aguas residuales. Tienen tres funciones básicas que los hacen tener un atractivo potencial para esta función de sistemas depuradores de aguas residuales o contaminadas con materiales biodegradables e incluso de algunos que no son biodegradables:

  • Fijar físicamente los contaminantes sobre las raíces de las hidrofitas o sobre la superficie del material inerte que se les pone para soportar a las plantas acuáticas. 
  • Utilizar y transformar las sustancias que contaminan el agua por intermedio de microorganismos o de las raíces de las plantas acuáticas.
  • Lograr niveles de tratamiento consistentes con un bajo consumo de energía y un mínimo costo de mantenimiento. 

Los humedales artificiales pueden emplearse como un sistema complementario en una planta de tratamiento de aguas existente para mejorar la calidad del agua (pulimento) y pueden usarse también como el principal sistema de tratamiento en pequeñas comunidades (Durán de Bazúa, 2004). Esta tecnología constituye una opción técnica, económica y ambientalmente viable ya que requiere poca especialización del personal para su manejo, posee bajos costos de mantenimiento, crea nuevos hábitats para la vida silvestre y protege de manera indirecta la salud de la población (Arreguín y col., 2010). 

Cuando se emplean como un sistema de tratamiento de aguas residuales per se, un humedal artificial consta de un material de soporte (grava, arena o escoria volcánica), plantas (plantas vasculares) y microorganismos (bacterias, hongos principalmente) separados del entorno circundante (suelos adyacentes) mediante una membrana impermeable. Estos elementos interactúan entre sí para remover los contaminantes de un agua residual mediante complejos procesos, físicos, químicos y biológicos (Guido- Zárate, 2006).

 

Los humedales artificiales pueden clasificarse, dependiendo de su hidráulica, en humedales de flujo superficial y flujo sub-superficial. Las plantas acuáticas o hidrofitas pueden estar flotando sobre la superficie del agua o estar enraizadas en el fondo del humedal o estar soportadas en la parte media o superior del humedal, que se conocen como emergentes y son las más ampliamente usadas (Ruiz-López, 2009). Consisten de canales de poca profundidad con un recubrimiento impermeable para prevenir la contaminación por infiltración de estas aguas contaminadas hacia el subsuelo. Tienen una capa de soporte para las raíces de la vegetación macrofita que se seleccione. Cada sistema cuenta con estructuras adecuadas de entrada y descarga para asegurar una distribución homogénea del agua residual en todo el sistema.

Tipos de Humedales Artificiales: De flujo superficial y de flujo subsuperficial

Los humedales de flujo superficial tienen como característica principal que el agua se expone a la atmósfera, por lo que la alimentación se realiza por la superficie. Tienen una profundidad entre 30 cm y 1 m. El problema de estos sistemas es que permiten la proliferación de vectores indeseables como los mosquitos, ya que depositan sus huevos en esa superficie húmeda. 

Mientras que en los humedales de flujo subsuperficial, el agua se hace pasar por debajo de la superficie del sistema. La característica principal de este tipo de sistemas es que no al tener la columna de agua por debajo del nivel superficial, los insectos no pueden desovar en el sistema. El influente circula a través del medio inerte, que consiste de un lecho de arena y/o grava o incluso materiales de desecho pero que sean inertes, de grosor variable (Durán- Domínguez-de-Bazúa y Luna-Pabello, 1998), que sostiene la vegetación la cual puede ser del tipo hidrófito. Este lecho se diseña de modo que permite la circulación del agua residual tanto horizontal como verticalmente a través del sistema radicular de las macrófitas acuáticas.

Las ventajas que se presentan al utilizar este último tipo de sistemas son: a) menor área requerida, ya que las áreas superficiales para la absorción, filtración y los biofilmes son mayores y b) se reducen los insectos y los problemas del olor, puesto que las aguas residuales permanecen debajo de la superficie de grava (EPA, 2000a,b). La principal desventaja que pueden llegar a presentar es la saturación de los espacios libres del lecho a causa del gran crecimiento de las raíces de las macrófitas, lo que puede derivar en la formación de caminos preferenciales para el agua, con lo que se reduce el tiempo de residencia hidráulica y, por lo tanto, la capacidad de depuración del humedal (Arreguín y col., 2010). También pueden alimentarse para que el agua fluya de forma vertical u horizontal. La primera forma de flujo se da generalmente de manera intermitente y la segunda de manera continua.

Humedales con plantas flotando sobre la superficie del agua

Finalmente, los humedales con plantas flotando sobre la superficie del agua, consisten en canales o estanques de profundidad variable (0.4 a 1.5 m) alimentados con agua residual pre- tratada, en los que se desarrollan las plantas que flotan de modo natural. Se utilizan plantas del tipo jacinto de agua (Eichomia crassipes) y lenteja de agua (Lemna spp.), conocida en la cuenca de México como chichicaxtle.

Tipos y funciones de las plantas usadas en los humedales artificiales superficiales y subsuperficiales

La vegetación emergente más utilizada en los humedales artificiales superficiales y subsuperficiales incluye a las espadañas o tule (Typha spp.), los juncos (Scirpus spp.) y los carrizos (Phragmites spp.).

Las funciones más importantes de las plantas para el tratamiento de aguas residuales en un HA son los efectos físicos y químicos que originan dichas plantas (Brix, 1994, 1997). Las plantas estabilizan el material de empaque, proporcionan un excelente medio para la filtración, impiden que el material de empaque se azolve y proveen de una gran área superficial para la adhesión de los microorganismos.

Las plantas también aportan oxígeno al humedal, generado por el proceso de la fotosíntesis. Los tallos, las hojas y, principalmente, las raíces, liberan oxígeno a través de sus rizomas a la rizósfera donde, se establece una relación simbiótica entre los microorganismos presentes y con esto se favorece la degradación de la materia orgánica y, a su vez, intercambian gases como CO2 y CH4 desde la zona radicular hacia la atmósfera por los espacios gaseosos dentro de la planta.

Otro beneficio de las plantas es que cuando mueren, sirven como fuente de nutrientes para los microorganismos saprofitos y forman una biopelícula fija que contribuye también a la degradación de los contaminantes del agua residual.