Los Suelos como filtros vivos: depuración de aguas con contaminantes emergentes (residuales)

 filtros-vivos-contaminantes-emergentes

Filtros vivos: Fuente Colaje Google imágenes

Hoy abordo un tema, en principio, muy fácil de entender si no fuera por la maldita manía de vender vino viejo en nuevas botellas, a la par que embotellar el mismo bajo distintas denominaciones de origen.  Todo ello se traduce en que buscas por un vocablo y te surgen en Internet procedimientos distintos y viceversa. Vamos, que esto es la ceremonia de la confusión. Y así, en lugar de gastar un par de horas en escribir un post te puedes eternizar. La noticia que os expongo abajo, aunque también añado material de otras fuentes, nos informa de que los denominados filtros vivos sirven para depurar los denominados contaminantes emergentes, si bien también son muy útiles para los restantes en comunidades rurales pequeñas, ya que se trata de una metodología fácil de implementar, barata y “relativamente sustentable” Pero reitero que existen diversos modos de proceder. Veamos pues como le hinco el diente (no se trata de los filtros vegetativos de los que hablamos en otra ocasión y en cuya redacción tuve los mismos quebraderos de cabeza debido a idénticos problemas “de contaminación verbal” o verborrea científica). Así pues, comencemos con una frase de  ciertos investigadores de la Universidad de Pensilvania (aunque retocada con alguna ironía por mi parte, siempre entre comillas), que da cuenta justamente el procedimiento empleado en la nota de prensa:

 Todas las aguas residuales(…) después de pasar a través de la planta de tratamiento de aguas residuales, se rocían sobre los campos agrícolas y los sitios arbolados, dejando el filtro natural de plantas, suelos y rocas con vistas a purificar “ese líquido y sucio fluido” antes de volver a usarlo para su consumo (“¿potable?: no lo veo claro”). El filtro resulta ser una estructura rica en soluciones innovadoras al objeto de la “abducir” sustentablemente los contaminantes de las mentadas aguas residuales. Además, las aguas residuales rociadas sobre cultivos (herbáceos o arbolados) y pastos también contribuyen al crecimiento de los campos agrícolas, proporcionando nutrientes (“¿y contaminantes?”) con vistas al el crecimiento de cosechas, pasturas y árboles de zonas repobladas (“¿ex profeso?”) Como solución innovadora, la sostenibilidad del proceso merece ser examinada e investigada para asegurar que no se produzcan problemas ambientales derivados de la aspersión de aguas residuales en un ecosistema.

Como veremos después la “variante Pensilvania” hace uso preferentemente de la capacidad descontaminante de los suelos. Y este modo de proceder no difiere “en principio” excesivamente de lo que puede leerse en el siguiente párrafo de una contribución del ITGE al que han venido en denominar malamente Geodepuración (ya que debiera ser re-conceptualizado como ¿edafopuración?):

 Se expone la idea de utilizar el suelo como medio purificador de las aguas residuales, como un sistema de eliminación de aguas residuales urbanas que garantiza una depuración suficiente de bajo costo de instalación y mantenimiento, orientadas a pequeños municipios. Así mismo se expone la experiencia de un modelo experimental a escala real en (…)

 En cualquier caso, escogemos esta definición descrita en un documento elaborado por investigadores de la Universidad de Zaragoza, sobre cuyo documento abundaremos más adelante:

 Se denomina Filtro Verde a una Tecnología de Bajo coste y explotación que aprovecha la capacidad física, química y biológica del suelo para depurar las aguas residuales. Os ofrecemos más detalles abajo.

 En otros casos, al hablar de filtros verdes o filtros vegetativos se construyen pequeños humedales artificiales, como en este documento, y este otro, pero debe haberlos de varias clases, como en los que en esta página web denominan filtros verdesTambién se explican los filtros verdes en este video de YouTube., subido a la Web por la propia Universidad de Pensilvania.

 Los Investigadores de la Institución académica mentada (Pensilvania) rociaban cultivos con aguas residuales que al filtrarse en el suelo se descontaminaba de ciertos “emergentes”, en gran medida, lo cual podía constarse en las aguas subterráneas subyacentes: Acetaminofeno, ampicilina, cafeína, naproxeno, ofloxacina, sulfametoxazol y trimetoprim. Por tanto, tampoco puede asegurarse que algún otro veneno emergente no funcionaran bien. Obviamente no se limpia toda la carga tóxica, aunque al parecer se reducen considerablemente las concentraciones de (¿todas, algunas?) de esas sustancias peligrosas hasta que son muy bajas. Sin embargo, cabe recordar lo que son realmente los contaminantes emergentes, como nos explica Damiá Barceló:

 Como contaminante emergente se entiende todo contaminante previamente desconocido o no reconocido como tal, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero sí la preocupación por las posibles consecuencias de la misma. La detección de estos contaminantes en el medio ha sido posible sólo recientemente gracias al desarrollo de nuevas y más sensibles tecnologías analíticas. Entre los contaminantes emergentes presentes en el agua cabe destacar fármacos, compuestos perfluorados, hormonas, drogas de abuso, y productos de cuidado y de higiene personal. En los últimos 5-7 años se ha tomado también conciencia de una nueva clase de contaminantes emergentes: los nanomateriales. La industria asociada a la producción de nanomateriales tanto basados en carbono (fullerenos y nanotubos) como basados en metales (nanopartículas de plata y oro y óxidos metálicos) ha experimentado un gran crecimiento en los últimos años, y este tipo de compuestos se han detectado en agua residual de origen doméstico. Un nuevo problema, asociado al anteriormente descrito, lo constituyen los microplásticos. El impacto de los microplásticos era ya conocido en el medio marino, pero recientemente se ha publicado su potencial impacto en el sistema endocrino de peces de río.

 Pues bien, gran parte de los contaminantes emergentes, son expulsados al ambiente a través de las aguas residuales. Pero el ser humano resulta ser el la especie más sucia de todo el planeta ya que para limpiarse, embellecerse, comer y moverse, contamina toda la biosfera poniendo en peligro otros millones de ellas. Y en estos menesteres debemos tener una imaginación galáctica, ya que inventamos nuevos  “emergentes” a diario.

 No cabe duda que tal estudio y otros afines constatan el potencial del suelo como descontaminante, empero como no sabemos todas las sustancias presentes, ni en que concentraciones son tóxicas, por cuanto no existe “a ciencia cierta” ningún modo de saber la calidad del agua que bebemos. Eso sí, unos tóxicos son más dañinos que otros, pero teniendo en cuenta siempre sus respectivas concentraciones. Digamos finalmente que algunos de estos tóxicos (como los que utilizamos en nuestra higiene ¿¿??) serán degradados, aunque otros simplemente retenidos. ¿Hasta qué punto el suelo se contamina, conforme el agua se limpia?.  ¿Hasta qué punto el agua rociada y luego absorbida por las plantas no contamina alimentos?. ¿Podemos asegurar que  después de varios ciclos no debamos descontaminar el propio suelo generando otro problema?. Pero hay más (…) y para informaros por favor leer abajo. Comienzo con lo básico, terminando con la nota de prensa en suajili, traduciendo al castellano casi todo su contenido).

 Juan José Ibáñez

Continúa……. 

 FILTROS VERDES: UNA ALTERNATIVA REAL EN EL TRATAMIENTO

DE AGUAS RESIDUALES EN PEQUEÑOS MUNICIPIOS.

Autores: Carlos López Martín, Concha Germán Bes, Asunción Francisco Lafuente y Cristina Herce Palomares. Escuela Universitaria de Ciencias de la Salud. Universidad de Zaragoza

http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/biologia/modulos/Curso/Libros/pdf/filtros_verdes.pdf

 El incremento de las aguas residuales constituye un grave problema, ya que el volumen producido diariamente en cualquier comunidad es cada vez mayor al asimilable por la biosfera (…) .

 ¿QUE ES UN FILTRO VERDE

Se denomina Filtro Verde a una Tecnología de Bajo coste y explotación que aprovecha la capacidad física, química y biológica del suelo para depurar las aguas residuales.

FISICA: Filtración según granulometría:

- Suelo Arcilloso: Diámetro partículas<1/16mm.Lenta y efectiva.

- Suelo de Grava: Tamaño de Grano>2mm.Rápida y poco efectiva.

- Suelo Franco: Intermedio.

QUÍMICA: Asimilación de sustancias químicas como nutrientes, por plantas como chopos, carrizos, juncos…(Collado Lara,1991.)

BIOLÓGICA: Metabolización por microorganismos de la materia orgánica. Se admite que los microorganismos del suelo y de las raíces de las plantas pueden llegar a eliminar hasta un 85% de la Materia Orgánica que aquel reciba. Por otra parte, la vegetación clorofílica asimila, siempre que la carga de aguas residuales se mantenga dentro de ciertos límites, los compuestos nitrogenados, fosfóricos y potásicos que contengan. (Padró Simarro1996).

 Todo ello hace que este sea el sistema de depuración de aguas de Pequeñas comunidades más Ecológico y Económico. También tiene inconvenientes como la posibilidad de supervivencia y transmisión de patógenos, cuando se utilice vegetación para consumo humano o de ganado; lo que no es nuestro caso.

 Soil filters out some emerging contaminants before reaching groundwater

by Staff Writers; Uuniversity PA (SPX) Jul 21, 2017

Penn State was the ideal place to look at the movement of pharmaceuticals from wastewater to groundwater because the University has spray-irrigated all of its treated wastewater onto nearly 600 acres of agricultural and forested land known as the Living Filter since the early 1980s.

There is considerable uncertainty surrounding emerging contaminants in aquatic ecosystems and groundwater, and a recent Penn State study of compounds from pharmaceuticals and personal care products didn’t add much clarity. But it did provide insight into the transport of the chemicals, according to researchers in the College of Agricultural Sciences.

The research, which was conducted at the Penn State Wastewater Treatment plant and the Uuniversity’s Living Filter, analyzed the fate of seven emerging contaminants: acetaminophen, ampicillin, caffeine, naproxen, ofloxacin, sulfamethoxazole, and trimethoprim.

The study’s goal was to track these compounds through the wastewater treatment plant and ultimately to the wells at the Living Filter to assess the removal efficiency of the plant and the ability of the Living Filter’s soil profile to provide further treatment of the compounds that persisted in the effluent.

El objetivo del estudio consistía en un seguimiento de estos compuestos a través de la planta de tratamiento de aguas residuales y en última instancia de las pozas de filtros vivos con vistas a evaluar su eficacia en la capacidad de depuración de las plantas, así como de la capacidad de los perfiles de suelos para proporcionar un tratamiento adicional de los compuestos que persistieron en el efluente.

Once a week from October 2016 to March of this year, 24-hour composite samples were collected after each treatment process through the plant. Water samples were collected monthly from 14 groundwater wells at the Living Filter. The findings of the research –while by no means conclusive – were thought provoking and useful, according to Heather Gall, assistant professor of agricultural and biological engineering.

The study was unique in that it provided a snapshot of soil acting as a biogeochemical filter to remove some emerging contaminants,” said Gall, who presented the findingsat the annual meeting of the American Society of Agricultural and Biological Engineers, in Spokane, Washington.

“El estudio fue único en que proporcionó una instantánea de los suelos actuando como un filtro biogeoquímico para eliminar algunos contaminantes emergentes“, dijo Gall, quien presentó los resultados en la reunión anual de la Sociedad Americana de Ingenieros Agrícolas y Biológicos, en Spokane, Washington.

“Penn State was the ideal place to look at the movement of pharmaceuticals from wastewater to groundwater because the University has spray-irrigated all of its treated wastewater onto nearly 600 acres of agricultural and forested land known as the Living Filter since the early 1980s,” said Gall. “And nearby wells allow us to look at concentrations of the chemicals that reached the relatively deep groundwater across the site.”

(….)El movimiento de productos farmacéuticos de aguas residuales a las aguas subterráneas debido a que la Universidad ha rociado con aspersión todas sus aguas residuales tratadas en casi 600 hectáreas de tierras agrícolas y forestales conocidas como filtros vivos desde principios de 1980, (…)

In general, Gall explained, the study revealed that the wastewater treatment plant effectively removed acetaminophen and caffeine and exhibited seasonal variability in the removal efficiency of the other compounds. The activated sludge component of the plant was the most effective step for reducing contaminant concentrations. Concentrations in the groundwater were typically at least one order of magnitude lower than the concentrations in the treatment plant effluent, suggesting that the soil generally acted as an effective biogeochemical filter, except during snowmelt events.

El estudio reveló que la planta de tratamiento de aguas residuales eliminó eficazmente el acetaminofén y la cafeína y exhibió variabilidad estacional en la eficiencia de eliminación de los otros compuestos. El componente de lodo activado de la planta fue el paso más eficaz para reducir las concentraciones de contaminantes. Las concentraciones en el agua subterránea eran típicamente al menos un orden de magnitud menor que las concentraciones en el efluente de la planta de tratamiento, lo que sugiere que el suelo generalmente actúa como un filtro biogeoquímico eficaz, excepto durante los eventos de fusión de nieve.

Fieldwork for the study – which was conducted by lead researcher Brittany Ayers, at the time an undergraduate in the Penn State Schreyer Honors College – was performed in a variety of weather conditions, which affected how the treatment plant dealt with the chemical compounds, Gall noted. Microbes in the treatment process, which break down and remove the contaminants, did not seem to be as efficient during the cold, winter conditions.

El trabajo de campo para el estudio (…) se realizó en una variedad de condiciones climáticas, lo que afectó la forma en que la planta de tratamiento trató con los compuestos químicos. Los microbios en el proceso de tratamiento, que descomponen y eliminan los contaminantes, no parecen ser tan eficientes durante las condiciones frías e invernales.

Los microbios en el proceso de tratamiento, que descomponen y eliminan los contaminantes, no parecen ser tan eficientes durante las condiciones frías e invernales

Low temperatures did not appear to affect the soil’s ability to filter out contaminants; however, heavy precipitation and significant snowmelt events decreased removal, meaning that higher concentrations were observed in the wells following these events.

Las bajas temperaturas no parecen afectar la capacidad del suelo para filtrar los contaminantes; Sin embargo, la fuerte precipitación y eventos significativos de fusión de nieve disminuyeron la remoción, lo que significa que se observaron concentraciones mayores en los pozos después de estos eventos”.

“What was interesting about this project was that these samples primarily were taken in the cold months, and we don’t often see field studies done during the winter. But that happened because the research project was part of the student’s honors thesis, and done during the spring semester,” Gall said. “So we saw the influence of cold conditions, freeze-thaw cycles, and heavy, prolonged rains.”

The study of emerging contaminants is important because people use a large variety of chemicals in their everyday lives, including prescription drugs, over-the-counter medications and personal care products. The chemicals in these products enter the wastewater stream and are not removed completely by wastewater treatment plants, causing these chemicals and their metabolites to persist in the treated effluent.

El estudio de los contaminantes emergentes es importante porque las personas usan una gran variedad de productos químicos en su vida cotidiana, incluyendo medicamentos recetados, medicinas sin receta y productos de cuidado personal. Los productos químicos en estos productos entran a la corriente de aguas residuales y no son eliminados completamente por las plantas de tratamiento de aguas residuales, haciendo que estos productos químicos y sus metabolitos persistan en el efluente tratado.

While these compounds are considered to be water pollutants, they are not yet regulated by any water-quality standards. They have been detected in surface water, groundwater, wastewater and even drinking water – however, the long-term implications for non-target species such as aquatic wildlife and human health are largely unknown.

Si bien estos compuestos se consideran contaminantes del agua, todavía no están regulados por ninguna norma de calidad del agua. Se han detectado en aguas de superficie, aguas subterráneas, aguas residuales e incluso agua potable – sin embargo, las implicaciones a largo plazo para especies no objetivo como la vida silvestre acuática y la salud humana son en gran parte desconocidas.

It is generally thought that these compounds have reached the aquatic environment for as long as they have been commercially used, but only during the last decade or so has environmental research been widely conducted and concerns over the effects of pharmaceuticals in water bodies been raised.

En general se piensa que estos compuestos han llegado al medio acuático durante el tiempo que se han utilizado comercialmente, pero sólo durante la última década se ha llevado a cabo ampliamente la investigación ambiental y se han planteado preocupaciones sobre los efectos de los productos farmacéuticos en los cuerpos de agua.

Advances in technology and analytical chemistry have lowered the limits of detection, allowing for the detection of these chemicals at concentrations as low as parts per billion and parts per trillion. Relatively low concentrations are known to affect fish and amphibians.

Los avances en tecnología y química analítica han reducido los límites de detección, permitiendo la detección de estos compuestos químicos en concentraciones tan bajas como partes por billón y partes por billón. Se sabe que concentraciones relativamente bajas afectan a peces y anfibios.

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