Pablo Barrancos Garrigós está estudiando el máster en “Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente” de la Universitat Politècnica de València y, durante este curso, ha disfrutado de la beca de la Cátedra Planeta y Desarrollo Sostenible, adscrita al IIAMA y financiada por la Conselleria de Participación, Transparencia, Cooperación y Calidad Democrática, para realizar el estudio: “Desarrollo de modelos matemáticos como herramientas de diseño y gestión de humedales artificiales para el tratamiento terciario de aguas residuales y su posterior reutilización”, dirigido por Enrique Javier Asensi Dasí y Elena Alemany Martínez.
Pablo estudió el grado de “Ingeniería Química” en la Universidad de Murcia y en el tercer curso de la carrera buscó realizar unas prácticas relacionadas con el tratamiento de aguas, ya que siempre le pareció interesante “conocer los procesos químicos responsables de la depuración y potabilización de aguas”. Por ello, cuando acabó el grado decidió ampliar su formación y conocer las diferentes formas de hacer más sostenible todos los procesos que están detrás del tratamiento, la extracción y la gestión de los recursos hídricos.
– ¿Cuáles han sido los objetivos principales del estudio?
El principal objetivo del estudio es el desarrollo de un modelo matemático de un humedal de tratamiento a escala real. Los modelos matemáticos permiten conocer y predecir, con bastante grado de detalle, el funcionamiento de los sistemas.
Concretamente, en este estudio el modelo matemático elaborado tiene la finalidad de estudiar por un lado el régimen hidrodinámico de un humedal de flujo vertical y, por otro lado, los procesos de adsorción que afectan a los fosfatos en este mismo humedal.
“Este estudio ha desarrollado un trabajo de revisión bibliográfica, investigación experimental y de campo, así como la modelización con el software COMSOL Multiphysics”
– ¿Qué trabajo se ha desarrollado?
Este estudio ha desarrollado un trabajo de revisión bibliográfica, investigación experimental y de campo, así como la modelización con el software COMSOL Multiphysics.
Concretamente, el humedal de este estudio es de flujo subsuperficial vertical y al funcionar por cargas, se trata de un problema de flujo en zona variablemente saturada. Para dar respuesta a la modelación hidráulica hubo que estudiar en detalle las leyes, ecuaciones y parámetros que rigen el flujo de agua en la zona no saturada.
Con el fin de caracterizar el sustrato del humedal y obtener ciertos parámetros necesarios para la modelación, también hubo que realizar algunas determinaciones experimentales: densidad real, conductividad hidráulica saturada y porosidad. se determinó la curva característica de humedad y la densidad aparente.
Por otro lado, se realizó trabajo de campo para poder calibrar el modelo hidráulico: medición de caudales durante el vaciado del humedal, medición de alturas en tubos de registro y medición de distribución de caudales de entrada. También hubo que tomar muestras inalteradas del sustrato del humedal para los ensayos en laboratorio.
De forma transversal, se han realizado tareas de modelación en el software COMSOL Multiphysics; un trabajo ciertamente laborioso debido a la multitud de opciones que tiene el programa y a la complejidad añadida que supone la modelación de un sistema a escala real con todas las particularidades que alberga.
– ¿Qué metodología se ha empleado para realizar el estudio/ casos de estudio analizados?
La metodología seguida durante el proyecto consta de los siguientes pasos:
a) Recopilación de información necesaria para la implementación de las herramientas matemáticas a desarrollar: datos sobre el funcionamiento y diseño del humedal (caudales, régimen de funcionamiento, dimensiones del humedal, sustratos empleados, etc).
b) Implementación de la geometría de los humedales a modelar en un software de dinámica de fluidos computacional (CFD) por sus siglas en inglés, computational fluid dynamics) y de las ecuaciones de flujo que correspondan.
c) Calibración de la hidrodinámica mediante ensayos de vaciado que reflejan la altura de la lámina de agua en el interior del humedal durante el vaciado y el volumen de agua descargado.
d) Investigación mediante revisión bibliográfica sobre las cinéticas de procesos de adsorción que afectan a los fosfatos.
e) Implementación de cinéticas de adsorción de fosfatos.
f) Calibración del modelo de calidad del agua mediante ajuste de los resultados a los datos obtenidos experimentalmente.
“Esperamos que los resultados de este estudio eliminación de las emisiones contaminantes asociadas a la gestión de los fangos deshidratados utilizados como sustrato”
– ¿Cuáles han sido las principales resultados y conclusiones alcanzadas?
Aunque aún no se han obtenido resultados definitivos, se espera que las conclusiones de este estudio fomenten el desarrollo sostenible a través de tres vías:
- la eliminación de las emisiones contaminantes asociadas a la gestión de los fangos deshidratados utilizados como sustrato.
- la ausencia de invasión ambiental con la creación del humedal.
- la generación de un hábitat natural que favorecería el asentamiento de diversas especies.
Además, y de manera más evidente, los resultados de esta investigación podrían abordar parte del problema ambiental de la eutrofización de masas de agua, causada por la contaminación con nitratos y fosfatos.
“La beca me ha proporcionado cualidades que me serán muy útiles en el futuro desempeño de otras actividades relacionadas con la investigación”
– Personalmente, ¿qué has aprendido con la realización de la beca de prácticas?
El desarrollo de este estudio me ha dotado de cualidades que me serán muy útiles en el futuro desempeño de otras actividades relacionadas con la investigación, como son: perseverancia, intuición, curiosidad, motivación, iniciativa para resolver problemas, capacidad de observación y de análisis, capacidad de abstracción y síntesis.
“Las soluciones basadas en la naturaleza colaboran de forma directa con el cumplimiento de los ODS”
– Por último, ¿qué medidas se deberían articular para mejorar el cumplimiento de los ODS, específicamente con los ODS analizados en tu estudio?
Este estudio aporta más información y defiende la eficiencia de las soluciones basadas en la naturaleza como tecnologías de tratamiento de aguas. Las soluciones basadas en la naturaleza colaboran de forma directa con el cumplimiento de los objetivos para el desarrollo sostenible (ODS), más concretamente, los humedales de tratamiento que emplean como sustrato un residuo industrial, impulsan los ODS 6, 9, 11, 13, 14 y 15.
De hecho, una muy buena forma de incentivar el cumplimiento de estas ODS sería apoyar la puesta en marcha de este tipo de tecnologías de tratamiento (soluciones basadas en la naturaleza) en pequeñas y medianas poblaciones.