Ciudades para un Futuro más Sostenible
Búsqueda | Buenas Prácticas | Documentos | Boletín CF+S | Novedades | Convocatorias | Sobre la Biblioteca | Buzón/Mailbox
 
Boletín CF+S > 9 -- Por una arquitectura y un urbanismo contemporáneos > http://habitat.aq.upm.es/boletin/n9/agarc.html

Edita: Instituto Juan de Herrera. Av. Juan de Herrera 4. 28040 MADRID. ESPAÑA. ISSN: 1578-097X


Volver al índice

Por un sistema de saneamiento más sostenible


Partiendo de la premisa de que el mejor residuo es el que no se produce, se llega lógicamente a entender que la prevención debe ser el objetivo prioritario para evolucionar hacia una mayor sostenibilidad en la gestión de los recursos, intentando añadir a esto la integración del proceso de compostaje en la agricultura local.

Las mejoras logradas en la salubridad y habitabilidad locales se consiguieron en la mayoría de los casos a base de desplazar los problemas y deterioros hacia áreas alejadas del entorno urbano más valorado. La introducción generalizada del WC, constituyó un buen ejemplo de solución eficiente de un problema de "eliminación" in situ de residuos, a costa de enviarlos diluidos a áreas alejadas, dificultando así su reutilización como recursos, con la consiguiente pérdida de eficiencia global. Es decir, a base de multiplicar la demanda de recursos (agua limpia) y la emisión de residuos (aguas fecales) en detrimento de otros territorios. Y aunque hoy se trate de paliar este problema con la depuración de las aguas residuales, ello supone un nuevo desplazamiento del mismo hacia un mayor requerimiento de recursos (energía) y una nueva emisión de residuos de problemática reutilización (lodos de depuradora).

El sistema habitual de alcantarillado y las estaciones de depuración aerobia de aguas residuales (EDAR), no deberían considerarse como la única solución posible para el saneamiento. Los sistemas con separación en origen pueden evitar muchos problemas de la tecnología empleada en el vertido, al tener en cuenta las diferentes calidades de las aguas residuales y darles un tratamiento adecuado para su reutilización.

Las diferentes calidades de los residuos y de las aguas residuales en los asentamientos humanos, y la tecnología apropiada para su tratamiento pueden ser:

  1. heces poco diluidas con o sin orina y residuos biológicos: compostaje o digestor anaerobio (fermentación).
  2. aguas grises: planta aerobia con filtro biológico.
  3. agua de lluvia: tratamiento y filtración.
  4. residuos no biodegradables: reutilización como materia prima.



1. Clasificación de los residuos domésticos y de las aguas residuales en relación con los sistemas separativo de saneamiento


El proceso de definición de un sistema diferente de saneamiento comienza con un estudio de los diversos residuos y componentes de las aguas residuales. La clasificación de los residuos de los asentamientos humanos lleva cuatro grupos representados en la tabla siguiente, incluyendo métodos de tratamiento adecuados:


Clasificación del tratamiento Tratamiento apropiado
Grupo 1
Residuos sólidos biodegradables y heces poco diluidas con orina (o posterior separación de orina)
Anaerobio o compostaje (procesado de la orina) Relacionado con el ciclo de los alimentos
Grupo 2
Aguas grises con muy pocos nutrientes (de los baños, lavadoras y cocinas)
Aerobio con planatas con filtro biológico Relacionado con el ciclo del agua
Grupo 3
Aguas pluviales
Uso y filtración local Relacionado con el ciclo del agua
Grupo 4
Residuos sólidos no biodegradables (pequeña fracción con reutilización de los embalajes)
Procesamiento para convertir en materia prima


Los seres humanos producen cada uno a través de la orina 6 kg de nitrógeno, 1 kg de fósforo y 1 kg de potasio anualmente. 500 metros cuadrados de tierra cultivada pueden sopotar el 75% de las necesidades nutricionales de una persona, con el aporte anual de unos 6 kg de nitrógeno, 1 kg de fósforo y 1 kg de potasio.

De los nutrientes que el cuerpo libera, 80-90% está en la orina, y la orina es estéril. Podemos abandonar el 10-20% que hay en las heces, porque en ellas hay bacterias y virus. La bacteria puede vivir alrededor de 3 meses, y puede ser aniquilada a través de tratamientos. Sin embargo, los virus pueden vivir de 3 a 24 meses y no pueden ser aniquilados con seguridad a través de tratamientos convencionales de saneamiento. Las heces pueden compostarse en una caja de lombrices (earthworm box), pues las lombrices pueden comerse los virus. Después pueden ser encapsuladas bajo una capa de tierra y usarlas para abonar cosas como flores. La cal puede usarse también para matar virus, que mueren a pH12. Las heces también pueden secarse y quemarse, tiene el mismo contenido energético que una briqueta de leña.

El grupo 1 de la tabla anterior contiene casi todos los nutrientes: nitrógeno, fósforo y potasio. La mayoría de ellos están concentrados en la orina. La separación de las heces y de la orina de las aguas residuales domésticas pude considerarse como el paso más importante hacia un planteamiento sostenible del uso del agua. Además de los sistemas de compostaje, los inodoros al vacío conectados a digestores anaerobios parecen ser una tecnología prometedora para recoger las heces y la orina y tratarlas junto a los residuos orgánicos. Se pueden utilizar alternativamente sistemas de inodoros de descarga con separación o sistemas que necesiten poca cantidad de agua para descarga.

El desarrollo de inodoros óptimos es un tema clave para la implantación de los sistemas sostenibles de saneamiento.

1.2 Aguas grises

Existe la creencia por parte de muchos ingenieros sanitarios de que toda el agua sucia es la misma. Esto no es cierto. Hay distinciones muy importantes que se pueden hacer entre aguas grises (baño, fregadero y colada) y aguas negras (retretes) para la causa de la protección medioambiental e importantes implicaciones para saber cómo estos desechos pueden ser tratados.

1.3 Diferencias claves entre aguas grises y aguas negras

  1. Las aguas grises contienen sólo 1/10 de nitrógeno comparado con las aguas negras. Nitrógeno (como nitrito y nitrato) es el más serio y difícil de retirar como agente de polución que afecta a nuestra agua potable. Las aguas grises contienen bastante menos nitrógeno y no es necesario que lleve el mismo proceso de tratamiento que las aguas negras.

  2. Las aguas negras como la fuente más importante de los patógenos humanos. Los organismos que amenazan la salud humana no crecen fuera del cuerpo (a menos que estén incubados) pero son capaces de sobrevivir especialmente en las heces humanas. Separando aguas grises de aguas negras se reducirá dramáticamente el peligro expuesto por estos patógenos si se aliviara a las aguas grises de las heces que los transportan.

  3. El contenido orgánico típico de las aguas grises se descompone mucho más rápido que el contenido típico de las aguas negras. La cantidad de oxígeno requerida para la descomposición del contenido orgánico en aguas grises durante los primeros cinco días (Bilological Oxygen Demand over 5 days, BOD5) constituye el 90% del total o la última demanda de oxígeno (Ultimate Oxygen Demand, UOD) requerida para completar la descomposición. El BOD5 de las aguas negras es sólo el 40% del oxígeno requerido. (BOD1 para aguas grises es alrededor del 40% de la última demanda de oxígeno UOD y BOD1 para aguas negras es sólo el 8% del UOD). Esto significa que el problema de la descomposición en aguas negras continuará consumiendo oxígeno mucho más allá del punto de desagüe de lo que lo hará las aguas grises.

Así pues las aguas grises y negras son tan diferentes, que parece lógico separarlas -más específicamente, mantener la orina y las heces fuera de las aguas comunes- y tratarlas separadamente por el bien de la protección de la salud y el medio ambiente y como ahorros significativos.

En resumen, la ingeniería convencional sanitaria mantenía "el saneamiento como saneamiento" tanto si son aguas grises solas o saneamiento total (aguas grises y negras mezcladas juntas). Hay un razón para esta posición: si estas aguas grises se dejan sin tratar por unos días se comportará como aguas residuales. Ambas desarrollarán malos olores (al convertirse en anaeróbico) y ambas contendrán gran número de bacterias.

Las aguas grises son específicamente el agua de lavar. Esto es, baño, lavado de platos y el agua de la colada de la ropa -excluyendo el retrete y restos de alimentos. Cuando se utilice apropiadamente, las aguas grises es una fuente de gran valor como abonos para la horticultura. Es el mismo fósforo, potasio y nitrógeno que hace a las aguas grises una fuente de polución para lagos, ríos y aguas del terreno los que se convierten en excelentes fuentes de nutrición para plantas cuando esta forma particular de las aguas residuales se hacen alcanzables por agua de regadío.

1.4 Cómo se mide la contaminación

En términos históricos, no hace tanto tiempo que lagos, ríos y aguas costeras estaban limpias y soportaban un equilibrado balance de plantas acuáticas y vida animal. A medida que ríos y lagos empezaron a recibir polución orgánica de las industrias, alcantarillas, sistemas sépticos y prácticas actuales de la agricultura, estos componentes orgánicos se descomponían en el agua, consumiendo el oxígeno disuelto en el agua -oxígeno crucial para peces y otros animales acuáticos. Este proceso es conocido como contaminación primaria. La forma más usada para medir la contaminación primaria es el BOD5 (Bilogical Oxygen Demand- Demanda biológica de oxígeno) y el COD (Chemical Oxygen Demand- Demanda de oxígeno químico) -la cantidad de oxígeno estraido del agua por la bacteria cuando los contaminantes se descomponen. Cuanta más materia orgánica hay en las aguas residuales, mayor es la cantidad de oxígeno que se necesita para soportar la descomposición de estos contaminantes y, consecuentemente, mayor es la contaminación primaria.

Algas y otras especies de plantas empiezan entonces a florecer a medida que son alimentadas por estas oleadas de nutrientes. Este juego de muerte y descomposición, va más allá de robar al agua su oxígeno natural disuelto. Esta fase es la llamada contaminación secundaria y es unas cuantas veces más perjudicial que la contaminación primaria. Los principales nutrientes que causan la contaminación secundaria son el nitrógeno, el fósforo y el potasio. La contaminación secundaria se mide por cuánto fertilizante se añade al agua. Para entender el potencial creciente en el agua, es necesario conocer qué nutrientes hay en pequeños suministros.

Las aguas residuales también contienen patógenos capaces de extender enfermedades. La gran mayoría de estos organismos patógenos son derivados de los retretes y hacen peligrar las fuentes de agua potable.

1.5 Qué distingue las aguas grises de las aguas negras

Las fuentes de aguas grises son la cocina, la colada, el cuarto de baño, lavaderos, duchas, etc. Ninguna de estas fuentes arrastra en el agua organismos que puedan contener enfermedades en la misma magnitud que lo pueden hacer las aguas sucias de los retretes, ya que la gran fuente de patógenos viene de las heces. La orina es estéril salvo en circunstancias excepcionales como son las graves infecciones del conducto urinario.

Las aguas negras consisten en grandes cantidades de materia orgánica que ya han sido expuestas a uno de los más eficientes y naturales "tratamiento de plantas": el aparato digestivo del cuerpo humano.

Las aguas negras, por contraste, contienen, además de las heces, celulosa proveniente del papel higiénico y cantidades de nitrógeno (por ejemplo, la urea) de la orina que requieren oxígeno para la nitrificación. Todos estos procesos tienen lugar relativamente lento en un medio con agua.

La más segura y efectiva vía para prevenir los impactos medioambientales negativos de los retretes es mantenerlos fuera de las aguas generales (esto es aguas superficiales y aguas subterráneas).

1.6 Tratamiento rápido necesario

Las aguas grises no tienen mal olor inmediatamente después de ser descargadas. Sin embargo, si se recogen en un tanque, usarán rápidamente su oxígeno y pasará a ser anaeróbico. Una vez alcanza el estado séptico, las aguas grises forman una masa que se hunde o flota dependiendo de su contenido en gases y de su densidad. Las aguas grises sépticas pueden ser tan mal olientes como cualquier agua residual y puede contener también bacterias anaeróbicas, algunas de las cuales podrían ser patógenos humanos. Consecuentemente, una clave del éxito en el tratamiento de las aguas grises reside en el inmediato proceso y reutilización, antes de haber alcanzado es estado anaeróbico. El más simple y apropiado tratamiento consiste en introducir directamente aguas grises recién generadas en un entorno activo, altamente orgánico.

1.7 Meta del tratamiento

La experiencia muestra que las aguas grises y las aguas negras deben de ser tratadas en el sitio antes de que se mezclen con otros tóxicos, El compostaje en el sitio de los retretes y de los desecho de alimentos es una de las metas para recoger los elementos orgánicos generados en las casas sin una contaminación química. El compostaje a largo plazo mata los organismos que crean enfermedades para los humanos, haciendo un producto final sano para el reciclaje.

1.8 Ejemplos de sistemas de saneamiento más sostenible

Hay una gama amplia de soluciones para conseguir unos sistemas de saneamiento más sostenibles, considerando las diferentes calidades del agua. Algunos conceptos y ejemplos de sistemas de saneamiento más sostenible, económica y técnicamente viables, pueden ser:

  1. "Sanitarios al vacío" (vacuum closets VC en inglés), tratamiento anaerobio con higienización y tratamiento conjunto de residuos domésticos orgánicos (plantas de biogás), aplicación del fertilizante líquido producido a la agricultura en las épocas de cultivo.

  2. El compostaje de heces y residuos domésticos orgánicos, aplicación del compost a la agricultura. La humedad debe mantenerse en un rango del 50 al 60%, lo que es difícil en los climas cálidos.

  3. El secado de las heces en los climas cálidos en aseos de desecación con paneles solares.

  4. Sistemas de descarga con agua tradicionales con aseos que separan la orina; almacenaje separativo de la orina estabilizada y descarga por control remoto al sistema de alcantarillado a primeras horas de la mañana; tratamiento de los fluidos con alta concentración de nutrientes, recogidos en la estación depuradora de aguas residuales.

  5. Aseos de descarga de agua (water closet, WC en inglés), tratamiento aerobio sin nitrificación, digestor para el lodo, uso de los efluentes para el riego y como fertilizantes, lodos no contaminados para la agricultura.



2. Ejemplos prácticos de un desarrollo urbano sostenible


2.1 Rumpan. Suecia

Surgió el primer modelo de eco-village en Suecia, con la idea fundamental de mantener la balanza entre población y naturaleza. Son casas de bajo consumo energético, cubiertas de tierra donde el sol provee la energía caliente que se complementa con leña quemada eficientemente. La casa está construida con materiales reciclados tomados de las basuras de la ciudad. Cuidando de los desperdicios a través del compostaje con lombrices y retretes separadores, así como una pequeña planta de tratamiento de aguas.

2.2 Timre. Suecia

Anders Nyquist y su equipo diseñaron una escuela construida con materiales naturales de baja o nula emisión. Sus necesidades de energía están suplidas por fuentes locales renovables, incluyendo sistema solar activo y pasivo. Se usan retretes separadores, donde las heces se compostan en el edificio y la orina va como abono para las cosechas de los granjeros. El sistema del ecociclo de la escuela, los materiales y construcción sirve como elementos de educación medioambiental en la escuela.

2.3 Engeshojden, Jander. Suecia

El área a desarrollar está cerca del Mar Báltico y consiste en 43 nuevas casas en un viejo pueblo pesquero. El problema más interesante a resolver era que no había abastecimiento de agua. En este proyecto se va reutilizar el agua sucia. El agua de deshechos, lluvia y drenaje se envía a unos estanques donde plantas y arena limpian el agua.


2.4 Estocolmo. Suecia

Según un estudio sobre los contaminantes relativos de las aguas grises y aguas negras generadas en un edificio de apartamentos en Estocolmo con sistema separativo en la fontanería de aguas grises y negras. El retrete de baja descarga utilizado en esta investigación fue el retrete al vacío usando menos de medio litro de agua por descarga. El relativo alto número de bacterias en general está probablemente relacionada con el alto índice de crecimiento de bacterias en los sistemas de fontanería.

2.5 Berlín. Alemania

Este proyecto afecta a 106 apartamentos y a parte de una manzana de viviendas de Berlín-Kreuzberg, con el objetivo de llevar a la práctica un sistema de distribución de agua integrado, descentralizado y planificado para la participación local. En esencia se trata de un ejemplo de enfoque local para facilitar el tratamiento y la utilización del agua residual y de lluvia y conseguir ahorrar en el consumo de agua potable.

2.6 Lübeck. Alemania

Un proyecto piloto para un nuevo barrio de 300 habitantes en Lübeck, Alemania, demostrará la conveniencia de un nuevo sistema integral con sanitarios al vacío (en lugar de los sanitarios con descarga de agua) y tuberías para la recolección de aguas negras. Este agua se mezclará con residuos biológicos triturados y alimentará a una planta semiseparativa de biogás que produce fertilizante líquido sin desecación. Las aguas grises se tratarán con sistemas descentralizados de filtro biológico. El agua de lluvia se recoge, se almacena y se filtra con un sistema de zanjas. De esta manera se pueden evitar en este asentamiento los costosos sistemas centralizados de alcantarillado.

2.7 Puerto Morelos. México

El proyecto Nahi Xix es un programa para convertir los residuos en recursos, iniciado en Puerto Morelos, México, a principios de 1993. La pieza fundamental del esfuerzo son los "bloques de aseo" (aseos separativos o baños ecológicos). Sus productos fertilizantes (ricos en nitrógeno y micronutrientes) han sido de gran importancia para las cosechas de la zona. Los miembros de la comunidad han encontrado en los bloques de aseo una alternativa adecuada y aceptable al caro alcatarillado y un modelo de desarrollo ecológico.
El principal objetivo es demostrar que las necesidades de gestión de residuos humanos de Puerto Morelos, pueden verse satisfechas con un programa de gestión para convertir lo residuos en recursos, que incluye los bloques de aseo, sistemas de reciclaje de aguas sucias y una participación intensa de la comunidad.
Los componentes tecnológicos son los "bloques de aseo" según los de limpieza de aguas grises que se reutilizan como agua de riego rica en nutrientes y libre de elementos patógenos.
La sostenibilidad del proyecto se basa en su aceptación por la gente que necesita y utiliza los baños como una alternativa viable y asequible al alcantarillado convencional y las letrinas, manteniendo el proyecto como una iniciativa financiada y dirigida localmente, y apoyando a empresas pequeñas para construir y mantener los baños y recoger sus productos finales fertilizantes.

Mercedes Alcalde Fernández
Gema Arcusa Moragrena

Fecha de referencia: 30-4-1999

Boletín CF+S > 9 -- Por una arquitectura y un urbanismo contemporáneos > http://habitat.aq.upm.es/boletin/n9/agarc.html

Edita: Instituto Juan de Herrera. Av. Juan de Herrera 4. 28040 MADRID. ESPAÑA. ISSN: 1578-097X
 
Ciudades para un Futuro más Sostenible
Búsqueda | Buenas Prácticas | Documentos | Boletín CF+S | Novedades | Convocatorias | Sobre la Biblioteca | Buzón/Mailbox
 
Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid Universidad Politécnica de Madrid
Grupo de Investigación en Arquitectura, Urbanismo y Sostenibilidad
Departamento de Estructuras y Física de la EdificaciónDepartamento de Urbanística y Ordenación del Territorio