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Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur han desarrollado un sistema de biorretención que combina sensores, válvulas automatizadas y previsiones meteorológicas para adaptar el tratamiento del agua de lluvia a las condiciones de cada episodio.
Las aguas pluviales urbanas pueden transportar hacia ríos, estuarios y zonas costeras restos de combustibles y neumáticos, nutrientes, pesticidas, productos químicos y partículas acumuladas sobre carreteras, aparcamientos, tejados y aceras. El carácter intermitente de estas aportaciones dificulta su tratamiento, ya que una tormenta puede movilizar en pocas horas contaminantes acumulados durante días.
En este contexto, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW Sydney, Australia) han desarrollado un sistema que convierte los tradicionales jardines de lluvia en una infraestructura de tratamiento capaz de adaptar su funcionamiento. La tecnología combina vegetación y comunidades microbianas con sensores, válvulas automáticas y previsiones meteorológicas, de manera que el sistema puede modificar el tiempo de permanencia del agua en función de las condiciones presentes y previstas.
Los jardines de lluvia utilizan diferentes capas de suelo y materiales filtrantes para retener y transformar contaminantes mediante procesos físicos, químicos y biológicos. Sin embargo, normalmente funcionan de manera pasiva, lo que puede limitar su eficacia ante episodios de lluvia muy intensa o después de largos periodos secos.
La propuesta de UNSW introduce una capa de control digital. Los sensores monitorizan parámetros como la humedad del suelo y el potencial redox, que permite conocer las condiciones químicas del medio y su relación con la actividad de los microorganismos encargados de degradar determinados contaminantes.
Al mismo tiempo, el sistema utiliza información meteorológica. Si se aproxima una tormenta importante, las válvulas pueden liberar progresivamente parte del agua almacenada para generar capacidad disponible. Cuando las condiciones son favorables para la depuración, el sistema puede mantener el agua durante más tiempo en el biofiltro, aumentando su contacto con el medio filtrante y las comunidades microbianas.
Para evaluar el sistema, los investigadores utilizaron seis columnas de biofiltración de 400 mm de diámetro y 1.050 mm de profundidad, plantadas con Carex appressa. Tres funcionaron con el nuevo sistema de control adaptativo y otras tres se utilizaron como referencia convencional.
El experimento reprodujo 11 episodios históricos de lluvia, con diferentes intensidades y periodos secos. El agua contenía nutrientes, sólidos suspendidos y diez contaminantes orgánicos representativos de los que pueden encontrarse en la escorrentía urbana.
Los resultados mostraron una diferencia significativa: mientras los biofiltros convencionales eliminaron aproximadamente el 76 % de los contaminantes orgánicos, el sistema adaptativo elevó la eliminación hasta casi el 90 %. También se observaron mejoras en el tratamiento de contaminantes como el nitrógeno y el carbono orgánico.
Uno de los aspectos destacados de la investigación es que la tecnología mantiene su ventaja incluso cuando las previsiones meteorológicas no son perfectas. Los ensayos introdujeron incertidumbre en las predicciones y el sistema adaptativo continuó mostrando un comportamiento más robusto que los biofiltros convencionales.
Esto resulta especialmente relevante para una eventual aplicación urbana, donde las precipitaciones pueden variar en intensidad, trayectoria y duración.
La tecnología se integra en el concepto de ciudad esponja, basado en retener, infiltrar y tratar el agua de lluvia en lugar de evacuarla rápidamente mediante redes de drenaje.
El interés industrial de la solución reside precisamente en combinar una infraestructura basada en procesos naturales con instrumentación y automatización. Sensores, controladores y válvulas permiten modificar las condiciones de operación de un sistema biológico para favorecer determinados procesos de depuración.
Además, los investigadores apuntan a la posibilidad de adaptar esta arquitectura a biofiltros y jardines de lluvia ya existentes, incorporando los elementos de control sin necesidad de reconstruir completamente la infraestructura. No obstante, esta posibilidad todavía debe validarse fuera del laboratorio.
Entre los retos pendientes figuran la resistencia de los sensores a años de humedad y suciedad, el mantenimiento de las válvulas, las comunicaciones, la alimentación eléctrica y el coste de supervisar un gran número de instalaciones distribuidas.
El sistema tampoco pretende ser una solución universal para todos los contaminantes. Determinadas sustancias persistentes continúan siendo difíciles de eliminar incluso mediante el control adaptativo.
Su potencial está, por tanto, en utilizar diferentes barreras de tratamiento según la contaminación predominante en cada cuenca urbana: sistemas físicos para interceptar residuos y partículas, combinados con biofiltros inteligentes para mejorar la eliminación de contaminantes disueltos, nutrientes y determinados compuestos orgánicos.
La adaptación será especialmente importante en regiones mediterráneas, donde largos periodos secos pueden preceder a episodios de lluvias intensas y concentrar grandes cantidades de contaminantes sobre superficies impermeables.
Referencia: ScienceDirect
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