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La depuración mediante "Macrófitas en flotación" contada por su autor (I)

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  • depuración mediante "Macrófitas flotación" contada autor (I)

Sobre el blog

Juan José Salas
MÉDICO DEL AGUA y DOCTOR EN QUÍMICA. Director de Servicios Tecnológicos de la Fundación CENTA. 36 años de experiencia en el tratamiento de las aguas residuales, especialmente de los vertidos generados en las pequeñas aglomeraciones urbanas.
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En los últimos años mucho se ha discutido sobre la depuración de las aguas residuales mediante macrófitas en flotación. La implantación de instalaciones mal concebidas y diseñadas ha conducido a funcionamientos deficientes, lo que ha generado un rechazo a la aplicación de esta tecnología de tratamiento.

Para arrojar luz sobre este tema, y conocer mejor esta tecnología, quién mejor que el propio “padre de la criatura”, el Dr. Jesús Fernández González, en la actualidad Profesor Emérito de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, de la Universidad Politécnica de Madrid, con quien el Médico del Agua ha tenido la oportunidad de conversar recientemente.

Médico del Agua (MdA).- Jesús, ya sé que el término macrófitas no es el adecuado, pero hemos de reconocer que es por el que se reconoce habitualmente esta tecnología, en tu opinión ¿cuál sería su denominación correcta?

Jesús Fernández (JF).- Para mí, la denominación más correcta de la tecnología podría ser “Filtro Flotante de Helófitas” (abreviadamente FFH). El término “macrófita”, sin calificativo, indica que es una planta visible a simple vista y vale para cualquiera (desde un pino a cualquier planta herbácea, e incluso para musgos, helechos o algas macroscópicas). Las plantas anfibias o palustres que se utilizan en los sistemas de flotación son “macrófitas emergentes” y en la terminología científica se conocen como “helófitas”. Las estaciones de fitodepuración de aguas residuales construidas en base a plantas acuáticas se deberían denominar EFAR, para distinguirlas de las EDAR convencionales.

(MdA).- ¿Nos podrías describir brevemente en qué consiste la tecnología de helófitas en flotación?

(JF).- Esta tecnología consiste en aprovechar la propiedad que tienen las plantas anfibias de transferir el oxígeno atmosférico a sus raíces, en las que existe un biofilm microbiano que degrada la materia orgánica del agua residual, como ocurre en las tecnologías convencionales de Humedales Artificiales, pero a diferencia de éstas, las plantas no se encuentran enraizadas en un sustrato de grava, ni en el fondo del humedal, sino que flotan en la superficie del agua, formando una plataforma o manto flotante, con las raíces libre, bañadas por el agua residual.

Esta tecnología consiste en aprovechar la propiedad que tienen las plantas anfibias de transferir el oxígeno atmosférico a sus raíces  

(MDA).- ¿Cómo y cuándo se te ocurre la idea de depurar con plantas en flotación?

(JF).- Después de haber trabajado varios años en la década de los “80”, en depuración de aguas residuales con helófitas enraizadas en grava, en proyectos financiados inicialmente por la Diputación de Madrid y luego la Comunidad Autónoma de Madrid y el MOPU, nos dimos cuenta de los problemas que suponía la grava por la reducción del volumen de agua disponible y por los problemas de colmatación. Por este motivo, en el periodo 1991-1993 realizamos un proyecto, financiado por el Canal de Isabel II, con dos tipos de helófitas (Typha sp. y Sparganium sp.) con las raíces libres en el agua residual (Figura 1). La experiencia se realizó en la depuradora de El Escorial y en aquella ocasión las plantas se dispusieron sobre mallas metálicas estáticas, colocadas en el agua residual de los contenedores que se utilizaron al efecto.


Figura 1.- Planta piloto con espadañas a raíz desnuda sumergidas en el agua residual de la EDAR de El Escorial (1993). En la derecha se observa el desarrollo de la parte sumergida, que creció sobre un soporte de malla metálica situado en el interior de los contenedores.

Así, pudimos apreciar las ventajas de utilizar plantas con raíces directamente bañadas por el agua, frente plantas enraizadas en sustratos de grava. A partir de esta experiencia, perfeccionamos el sistema evitando que las plantas tuvieran que ser soportadas y, en su lugar, hacerlas flotar libremente sobre la superficie del agua. Ello nos llevo a patentar el sistema en 1997 (ES2120388 B1) con el título “Procedimiento de depuración de aguas residuales y vertidos contaminantes en base a cultivos de macrófitas emergentes convertidas en flotantes”.

(MdA).- ¿Cómo conseguiste que las plantas flotasen?

Dado que las helófitas tienen menor densidad que el agua, debido a su tejido esponjoso (aerénquima), solo se necesita ayudarles a que floten en posición vertical durante la etapa inicial de su desarrollo. Ello lo conseguimos inicialmente adosando los plantones a soportes lineales huecos (mangueras de polietileno utilizadas para el riego), que flotaban sobre la superficie del agua. Una vez que las raíces y rizomas de las plantas se entrelazaban con las de las plantas de las mangueras adyacentes, se formaba una plataforma con las raíces, rizomas y bases de los tallos, que flotaba libremente sin necesidad de seguir dependiendo de los soportes (Figura 2).


Figura 2.- En la parte superior se observa el desarrollo de los plantones de espadaña fijados a una tubería de polietileno (16 mm de diámetro) y en la parte inferior dos etapas de la formación del filtro construido utilizando soportes lineales flotantes.

En otros casos, con los canales vacíos, la plataforma flotante se formaba haciendo crecer los plantones en el fondo del canal, sobre una malla de polietileno y cuando se había conseguido la trabazón de las raíces y rizomas formando un manto continuo, se elevaba el nivel del agua y el conjunto flotaba formando una plataforma flotante.

(MdA).- ¿Cómo fueron los comienzos? ¿Cuáles fueron las primeras instalaciones con este tipo de tecnología?

La primera instalación que construimos con esta tecnología fue una planta piloto en el aeropuerto de Barajas, en un proyecto experimental financiado por AENA, que duró cinco años (1997-2002) y en la que se comprobó la viabilidad del sistema.

Posteriormente, se realizó un proyecto Life-Medio Ambiente (2002-2005) para utilizar esta tecnología de forma experimental en tres pedanías de Lorca (Murcia), que funcionó de forma aceptable mientras estuvo vigente el proyecto.

Con la experiencia adquirida en los proyectos anteriores, en 2005 aceptamos el reto de construir una instalación para depurar las aguas residuales del municipio zaragozano de Fabara (1.300 habitantes), que se finalizó en 2006 y que hoy en día sigue funcionando satisfactoriamente con cumplimiento de los parámetros de vertido, según la normativa vigente (Figura 3).


Figura 3.- Resultados analíticos de los muestreos realizados por el laboratorio Control 7 de Zaragoza,en la EFAR de Fabara durante 2019. In: influente (entrada); Ef: efluente (salida).

(MdA).- Si nos centramos en el diseño, ¿cuáles serían las superficies necesarias de tamices en función de la temperatura de operación?

(JF).- La temperatura influye de dos formas opuestas en cuanto a la eliminación de la materia orgánica del agua residual. Por una parte, la solubilidad del oxígeno en el agua disminuye al aumentar la temperatura y, por otro lado, la velocidad de las reacciones químicas aumenta con el aumento de temperatura, según la Ley de Vant-Hoff. A nivel de laboratorio, hemos podido establecer una ecuación de dependencia de la necesidad de m2/habitante equivalente en función de la temperatura del agua, pero como bien sabes, la temperatura de los sistemas abiertos tiene una gran variabilidad, no solo a lo largo del año, sino dentro de cada día, por lo que no es fácil establecer una relación válida para las condiciones reales. Según los datos recopilados durante los últimos 7 años sobre las analíticas realizadas en la depuradora de Fabara, en las cuatro estaciones del año se observa que la variación anual de la eficiencia media en la eliminación de la DBO5 varía poco (del orden del 10% como máximo), siendo algo mayor, la eficiencia en la época estival. A nivel práctico, la superficie requerida por habitante equivalente en España varía entre 1,5 m2 para las zonas de clima cálido, hasta los 3 m2 para las zonas de clima continental.

(MdA).- En lo referente a la geometría ¿cuáles serían las relaciones largo/ancho recomendadas?

(JF).- Nuestro sistema se basa en diseño de canales y nunca de balsas, ya que en éstas es imposible efectuar el mantenimiento adecuado del filtro (siegas periódicas o reposiciones de marras), además de ser más difícil de controlar la distribución homogénea del flujo del agua residual a lo largo de todo su recorrido. En mi opinión lo más importante es la anchura de los canales, con independencia de la longitud total. La anchura máxima de la parte superior de los canales no debería superar los 4 metros, para permitir realizar el mantenimiento del filtro de forma correcta.

Nuestro sistema se basa en diseño de canales y nunca de balsas, ya que en éstas es imposible efectuar el mantenimiento adecuado del filtro  

Muchas gracias Jesús, lo dejamos aquí por ahora, y en la próxima entrega hablaremos de: las especies de helófitas que sueles emplear; las labores de mantenimiento (especialmente de la poda); el comportamiento de esta tecnología en los momentos de parada vegetativa de la plantación y de sus principales ventajas e inconvenientes.

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