¿Pueden las aguas residuales salvar las aguas subterráneas de los Emiratos Árabes Unidos?

Can wastewater save the United Arab Emirates’ groundwater?

Los Emiratos Árabes Unidos (EAU), un país hiperárido, tienen cada vez menos agua subterránea, y ésta es cada vez más salina. Los recursos hídricos naturales de esta región están desapareciendo rápidamente, ya que la recarga es muy escasa y el riego representa el 75% del uso de las aguas subterráneas.

La Dra. Wafa Al Yamani trabajó para la Agencia Medioambiental de Abu Dhabi, que contrató a Plant and Food Research de Nueva Zelanda para investigar el uso de efluentes de aguas residuales tratadas y aguas subterráneas para regar los bosques desérticos a lo largo de sus autopistas.

Los bosques del desierto

Los EAU desalinizan toda el agua para sus ciudades, por lo que los efluentes de aguas residuales tratados terciariamente de estas ciudades podrían ser un recurso viable, sustituyendo algunas aguas subterráneas para el riego de los bosques del desierto. Estos bosques prestan una amplia gama de servicios ecosistémicos, desde la estabilización de la arena a lo largo de todas las autopistas de los EAU hasta albergar una gran biodiversidad. También existe una asociación cultural con los bosques. El gobernante original de los EAU, el jeque Zayed, emprendió en los años 70 un programa para "reverdecer el desierto", por lo que la población considera los bosques del desierto como un legado de su fundador.

Medición del consumo de agua

La Dra. Al Yamani y su asesor de doctorado, el Dr. Brent Clothier, tenían como objetivo minimizar el uso de aguas subterráneas y maximizar su valor cuantificando las necesidades de riego de las cinco especies forestales desérticas más importantes de los EAU. También querían determinar el impacto del efluente de aguas residuales tratadas en el crecimiento y la salud de los bosques. Utilizaron minidiscos infiltrómetros METER para examinar el funcionamiento del sistema de riego por goteo. El Dr. Clothier afirma: "Estos suelos tienen conductividades hidráulicas de entre 2 y 5 metros por hora. Son arenas desérticas muy permeables. Podemos averiguar la anchura del bulbo (la zona humedecida bajo un gotero de riego) y la profundidad a la que viajará el agua utilizando un infiltrómetro para observar las propiedades hidráulicas del suelo."

Más información sobre los instrumentos de conductividad hidráulica de campo METER

El Dr. Clothier también ha desarrollado un software para predecir el movimiento del agua radialmente, con profundidad y con el tiempo que los goteros están encendidos. Comenta: "Ahora tenemos una configuración de dos goteros por árbol, y la utilizaremos en el futuro para modelizar cómo toman agua los árboles de la zona radicular."

Los científicos utilizaron un método de pulso de calor para medir el uso del agua de los árboles comparando el flujo de savia con la demanda evaporativa (ETo). Utilizaron la reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) para medir la humedad del suelo (contenido de agua), y han desarrollado un "bastón de luz" que utiliza sensores de luz para detectar la zona de sombra de los árboles y medir la superficie foliar de los árboles con el fin de predecir el factor de cultivo que permitirá predecir el uso del agua por los árboles a partir de la ETo.

A photo of a mini disk infiltrometer

Los infiltrómetros predicen el comportamiento de los goteros

La Dra. Al Yamani y su equipo utilizaron lo que denominan "el método de doble cabezal de Ankeny" para la evaluación del emplazamiento con los minidiscos de infiltración, y han podido utilizarlo para predecir el comportamiento de los goteros. Empiezan con el cabezal a -60 mm, realizan una serie de mediciones para medir la infiltración constante y repiten el proceso a -5 mm. Utilizan esas mediciones para resolver la ecuación de Woodings, que tiene dos incógnitas: la conductividad hidráulica saturada y la capilaridad.

 

El Dr. Clothier afirma: "Lo hemos hecho en dos cabezales y podemos utilizar la ecuación de Woodings para resolver la pendiente de la curva exponencial de conductividad. De este modo, puedo predecir con el tiempo el movimiento del frente de humectación que se aleja del gotero. Eso ha sido muy útil para calcular qué volumen de suelo estamos mojando. Nos dice si debemos tener uno o dos goteros. En este bosque, creemos que podemos prescindir de dos goteros porque, si se riega durante dos horas, el radio del frente húmedo será de 20 cm y la profundidad de unos 40 cm, lo que supone un volumen de agua suficiente para las raíces de los árboles". El Dr. Clothier dice que también construyeron un pequeño dique alrededor de los goteros para poder contener el agua dentro de la zona de goteo en caso de hidrofobia o arena irregular.

El efluente tratado resuelve los problemas de salinidad

Históricamente, los EAU bombeaban sus aguas residuales al Golfo Pérsico, pero últimamente han empezado a considerarlas un valioso recurso hídrico, no sólo para los bosques del desierto, sino también para el riego de cultivos frutales y palmeras datileras. El Dr. Clothier afirma: "Cuando empezamos a obtener resultados, nos dimos cuenta de que regábamos con aguas subterráneas de alta salinidad, unos 10 dS/m, y que el efluente de aguas residuales tratadas sólo tenía 0,5 dS/m". Este fue un descubrimiento importante porque con el agua subterránea de alta salinidad, tienes que regar en exceso para mantener una fracción de lixiviación de sal. Sin embargo, cuando aplicamos el efluente de aguas residuales tratadas, vemos inmediatamente una respuesta en los árboles porque tiene 1/20 de la carga de sal".

El Dr. Clothier observó que hay un problema en que los árboles respondan tan bien al efluente de aguas residuales. El efluente depurado hace que los árboles crezcan más altos y más rápido, de modo que si el servicio ecosistémico que se quiere del bosque desértico es que tengan de 4 a 6 metros de altura, se convierte en un problema". Y añade: "En realidad, se trata de un problema positivo, porque ahora podemos inducir un riego deficitario, creando así un mayor recurso de efluentes de aguas residuales tratadas para regar muchos más bosques."

¿Cuál es el futuro?

El Dr. Clothier dice que empezaron con un estudio piloto en los EAU en 2014, y que tuvo tanto éxito que terminaron con dos proyectos de cuatro años financiados en su totalidad, uno sobre efluentes de aguas residuales tratadas, y otro investigando el riego de palmeras datileras. Dice que tienen otros tres años y medio de trabajo en los EAU en estos proyectos, y al final, su objetivo es desarrollar un modelo para el riego forestal y la gestión de la salinidad del suelo, junto con el desarrollo de la capacidad para la medición y modelización de los impactos de riego en la silvicultura sostenible. Recientemente han desarrollado un prototipo de herramienta informática de apoyo a la toma de decisiones en materia de riego que proporcionará asesoramiento sobre riego sostenible para optimizar el uso del agua. La herramienta de apoyo tiene en cuenta la necesidad de mantener la lixiviación salina, y pueden introducirse registros reales de riego para permitir su uso en tiempo real.

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