1) Los desechos cloacales desembocan en el humedal, que es una cava llena de arena que funciona como aislante para que los olores no salgan a la superficie.
2) El filtro del humedal consiste en una gran plantación, en este caso de juncos con sus raíces dentro de la arena, que se alimentan del agua.
3)Los nutrientes del agua son absorbidos por los juncos, que los atrapan en sus tejidos y los utilizan para su crecimiento.
4) Los nutrientes absorbidos se eliminan con el cambio de tallo del junco. Esos restos forman una capa aislante.
5) El agua, ya libre de nutrientes, desemboca desde el humedal hacia la laguna.
6) El tamaño del humedal: La superficie necesaria se calcula en base a la cantidad de habitantes de la ciudad que produce los desechos, según la siguiente relación: 1 persona = alrededor de 5 m2.

Hace algún tiempo, tuve la oportunidad de observar un documental sobre los beneficios del empleo de filtros biológicos para ayudar a lidiar con los niveles de contaminación en los ríos. Este estudio fue realizado en China, específicamente,  en el río Yangtsé, donde se encuentra actualmente la represa Las Tres Gargantas. Inmediatamente vinieron a mi recuerdos de aquel trabajo de primer año de Universidad que consistía en colectar muestras de aguas del Río Matasnillo para estudiar el nivel de contaminación en dichas aguas.

Según un artículo de la página web del ANAM, se declara al Río Matasnillo como el más contaminado de Panamá… un gran secreto a voces. Quizás la mayoría de los panameños conocemos sólo su “trágico” final en su desembocadura, pero desconocemos que este río nace en el área de Bethania y  abarca las zonas de Vista Hermosa, Villa Cáceres, Pueblo Nuevo, El Ingenio y Bella Vista.

La cuenca de este río esta constituida por los ríos Cárdenas, Curundú, Matías Hernández, Río Abajo, Juan Díaz, Tapia y Tocumen; mostrándonos, el recorrido que realiza y la cantidad de contaminantes que arrastra desde algunas empresas avícolas río arriba y claro no podemos olvidar la contaminación urbana río abajo, que finalmente acaba en la Bahía de Panamá.

El río Matasnillo posee bajos porcentajes de oxígeno disuelto, el cual puede llegar en ciertas etapas a ser cero,  haciendo insostenible la vida de organismos acuáticos. Esto crea un ambiente, favorable para bacterias anaerobias que metabolizan el sulfato presente en el agua produciendo la emanación de sulfuro de hidrógeno. Este gas es el responsable del desagradable olor durante las mareas bajas.

El estudio realizado en China,  nos trae el concepto de fitodepuración que es la reducción o eliminación de contaminantes de las aguas residuales, por medio de una serie de complejos procesos biológicos y fisicoquímicos en los que participan las plantas del propio ecosistema acuático. Este proceso ocurre naturalmente en los ecosistemas que reciben aguas contaminadas y ha sido el procedimiento clásico de recuperación de la calidad del agua.  Ocurre tanto en humedales naturales como en humedales artificiales creados por el hombre.

El interés en esta investigación era depurar las concentraciones de nitratos de las aguas y para ello se crearon varios humedales que lograron eliminar 2mg de nitratos por litro. Es interesante  plantear un experimento como éste, para evaluar la efectividad de los humedales en nuestros ríos.

En la naturaleza los humedales son de gran importancia tanto por la biodiversidad (vegetación y fauna) como por su función en el ciclo del agua y la materia orgánica. Tienen un importante papel como depuradoras naturales contribuyendo al mantenimiento de la calidad del agua subterránea y superficial.

El empleo de humedales naturales como sistema de depuración en aguas residuales es desaconsejado por su impacto medioambiental y la posibilidad de contaminar los acuíferos y ecosistemas circundantes. Por ello se ha desarrollado el sistema de humedales artificiales, los cuales consisten en estanques o canales de poca profundidad en los que se implantan especies vegetales adaptadas a la vida acuática y en los que la depuración se basa en procesos naturales de tipo microbiológico, biológico, físico y químico. Independiente del diseño es imprescindible tener canalizaciones, aislamientos del suelo para evitar el paso de la contaminación a los ecosistemas naturales.

En los humedales naturales coexisten áreas inundadas, en las que se mantiene una capa de agua más o menos constate con áreas permanentemente saturadas de agua, que suponen una transición entre el área inundada y las zonas terrestres circundantes al humedal. Las plantas que naturalmente se desarrollan en el humedal se pueden localizar en cualquiera de esas áreas, ya sea la acuática o la de saturación de agua.  Las peculiaridades ambientales determinan que las las plantas que allí viven hayan desarrollado adaptaciones específicas a las condiciones de humedad.

Desembocadura del Río Matasnillo en la Bahía de Panamá - Lamentablemente es el actual destino final de la contaminación urbana.

En función del grado de adaptación que muestren las macrofitas de los humedales, se distinguen dos grandes grupos: por una parte los hidrófitos (Ceratophyllum spp., Ranunculus aquatilis, Polygonum amphibium), que son plantas acuáticas en sentido estricto y por otra, los higrófitos terrestres (Scirpus holoschoenus, Scirpus spp.), que son aquellas plantas de suelos más o menos permanentemente saturados en agua.

Los humedales artificiales reproducen la dinámica de los humedales naturales, construyendo, delicados ecosistemas, que combinan  procesos físicos, químicos y biológicos en un medio diseñado, construido y manejado por el hombre. La principal diferencia con respecto a los humedales naturales, es el grado de control que se tienen en los procesos que se dan.

Entre estos procesos el más importante es el complejo entramado de reacciones físico-químicas y biológicas, siendo de mayor importancia la actuación e interacciones con el agua residual, de los componentes vivos del sistema: microorganismos, hongos, algas, vegetación (plantas superiores) y fauna.

Las bacterias intervienen en procesos esenciales para la estabilidad del sistema. Son responsables de la degradación de la materia orgánica y de la remoción de la contaminación orgánica por intervenir en la liberación  de compuestos gaseosos del carbono hacia la atmósfera (anhídrido carbónico, metano).

También desempeñan una función esencial en el ciclo del nitrógeno, ya que hidrolizan el nitrógeno orgánico y lo transforman hacia formas asimilables para las plantas (ion amonio y nitrato). La actividad de ciertas bacterias anaerobias conducen a la desnitrificación, que consiste en la reducción del ión nitrato a nitrógeno gaseoso, que se libera hacia la atmósfera.

La disponibilidad del fósforo para las plantas , que es otro elemento esencial para su nutrición , también depende en cierta medida de la actividad microbiana, al transformar formas insolubles de fósforo a formas solubles fácilmente asimilables por las plantas.Otros procesos en los que participan bacterias son la reducción de compuestos de azufre a sulfuros y la oxidación de sulfuros.

Los protozoos son muy abundantes en las aguas residuales de tipo orgánico. Su papel en el tratamiento de las aguas residuales domésticas es bien conocido y se aprovecha para el buen funcionamiento de sistemas de tratamiento convencionales (lodos activados, filtros de percloración lenta). Son importantes en la cadena trófica del sistemas, ya que al alimentarse de bacterias, regulan la población bacteriana responsable de la descomposición de la materia orgánica.

También es importante destacar es su contribución a flocular sólidos orgánicos en suspensión del agua residual y la excreción, como productos de su metabolismo, de otrofosfatos y amonio, compuestos inorgánicos de fósforo y nitrógeno, respectivamente, fácilmente asimilables por las plantas.

Ranunculus aquatilis

Por otro lado podemos considerar  a los hongos como organismos descomponedores de la materia orgánica. Los hongos que se encuentran en los humedales (actinomicetes y otros) son mayoritariamente organismos saprofíticos que se nutren de restos de organismos, contribuyendo por tanto a reducir la carga orgánica contaminante del sistema.

Quisiera recalcar que personalmente considero la aplicación de un sistema como éste en el río Matasnillo algo utópico por la zona que recorre y otros factores; pero sólo pensar en la experiencia en el Río Yangsté, hace que me cuestione todos los aspectos a tomar en cuenta, en el caso de que se pudiera presentar un proyecto más sostenible para mejorar la calidad de las aguas.  Finalmente me gustaría presentarles otros ejemplos de cómo se han empleado las plantas para recuperar suelos y aguas:

  • Fitorestauración, consiste en utilizar cultivos de plantas para eliminar tóxicos presentes en agua y suelo. Se han utilizado para eliminar iones metálicos, plaguicidas, disolventes, explosivos, derrames de hidrocarburos (tanto crudos como compuestos poliaromáticos) y lixiviados de basureros tóxicos. Las plantas pueden fijar los tóxicos o bien pueden metabolizarlos tal como lo hacen los microorganismos en los procesos de biorestauración.
  • Fitoextracción: Es la captación de iones metálicos por las raíces de la planta y su acumulación en tallos y hojas. Hay plantas que absorben selectivamente grandes cantidades de metales acumulando en los tejidos concentraciones mucho más altas que las presentes en el suelo o en el agua. Este proceso se ha utilizado para eliminar hidrocarburos de agua y suelo con cultivos alfafa, álamos, enebro.
    En la zona contaminada se plantan las especies que se seleccionan. Cuando las plantas crecen se recolectan y se incineran. Las cenizas se pueden lavar para recuperar los metales o bien, pueden confinarse en vertederos de tóxicos, con la ventaja de que ocuparán un espacio mucho menor que el que se usaría si se desechara el suelo contaminado.
  • Rizofiltración: Es similar a la fitoextracción, pero en lugar de cultivar las plantas en el suelo, se cultivan en invernaderos por procesos hidropónicos. Las plantas se cultivan en tanques con agua contaminada y los tóxicos quedan fijados en sus raíces. A medida que las raíces se saturan del tóxico se van cortando y eliminando. Este método se probó satisfactoriamente para eliminar iones radiactivos en las lagunas contaminadas en el accidente de la planta nuclear de Chernobyl. En este caso se usó plantas de girasol.
  • Fitodegradación: Es un proceso por medio del cual las plantas degradan compuestos orgánicos. Los compuestos son absorbidos y metabolizados. Muy frecuentemente los metabolitos que producen tienen actividad de fitohormonas (aceleran el crecimiento de las plantas). Se han encontrado plantas que degradan residuos de explosivos, disolventes clorados como el TCE, herbicidas, etc.
    Las plantas también favorecen la degradación microbiológica en la rizófera. La flora microbiana del suelo es más abundante en las cercanías de las raíces, por lo que los procesos similares a la biodegradación tienen lugar a una velocidad mayor que en el resto del suelo, sin necesidad de estimular artificialmente la actividad microbiana.
  • Bombeo biológico: Cuando las raíces de los árboles llegan hasta el mano friático absorben una gran cantidad de agua. Hay una variedad de álamo (Populus deltoides) que absorbe más de un metro cúbico de agua por día. Esta característica de los árboles se puede utilizar para impedir que las aguas superficiales contaminadas lleguen a los acuíferos que se usan para suministro de agua potable, o bien para que se prevenga que aguas contaminadas lleguen a sitios donde pudieran causar problemas.
  • Fitovolatización: Cuando los árboles absorben agua contaminada con compuestos orgánicos volátiles, eliminan la gran mayoría del COV en la evotranspiración de las hojas. Los álamos transpiran aproximadamente el 90% del TCE que absorven. El resultado neto de este proceso es, el que los árboles transfieren a la atmósfera el TCE que se encuentran en el acuífero.

Fuente:

Autoridad Nacional del Ambiente (ANAM) (2011) El Matasnillo, el río más contaminado de Panamá, consultado el: 15 de marzo de 2012, disponible en: http://www.anam.gob.pa/index.php?option=com_content&view=article&catid=102%3Aprensa&id=1322%3Ael-matasnillo-el-rio-mas-contaminado-de-panama&Itemid=50&lang=es

Curt Fernández de la Mora M, Fitodepuración en humedales, Conceptos Generales.

Frers Cristian, El uso de plantas acuáticas para el tratamiento de aguas residuales, Ecojoven.com, Consultado el 2 de Abril de 2012, Disponible en: http://www.ecojoven.com/Ecologia/aresiduales.html

Europa Press (2009)  El sulfuro de hidrógeno contenido en el contaminado Mar Negro podría utilizarse para generar energía renovable, Biodisol, consultado el: 15 de marzo de 2012, disponible: http://www.biodisol.com/biocombustibles/el-sulfuro-de-hidrogeno-contenido-en-el-contaminado-mar-negro-podria-utilizarse-para-generar-energia-renovable-energias-alternativas-contaminacion-ambiental/

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