Saneamiento basado en la naturaleza.

Cihuatlán: un humedal construido de gran escala

EL GRAN PENDIENTE DEL SANEAMIENTO
De acuerdo con la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA, 2024), en México sólo el cuarenta por ciento de las aguas residuales recibe algún tipo de tratamiento: aproximadamente la mitad del caudal municipal y cerca de una cuarta parte del caudal no municipal (incluida la industria) (figura 1). El sesenta por ciento restante —equivalente a más de trescientos seis mil litros por segundo, es decir, veintiséis mil millones de litros diarios— se descarga directamente en ríos, lagos y acuíferos, con consecuencias graves para la salud pública y los ecosistemas.

Figura 1. Aguas residuales en México: composición por origen y tratamiento (2022)

Total: 508.1 m³/s Municipales: 281.9 m³/s No municipales (incluye industria): 226.2 m³/s.

 CONAGUA

Este panorama refleja un desafío global. El seguimiento del Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 6.3.1, que mide la proporción de aguas residuales domésticas e industriales tratadas de manera adecuada, estima que en 2022 se trató de forma segura alrededor del cincuenta y ocho por ciento de las aguas residuales domésticas a nivel global (UN-Habitat & WHO, 2024). En el caso de las aguas residuales industriales, las cifras son poco claras; sin embargo, estimaciones ampliamente difundidas desde 2017 señalan que más del ochenta por ciento de las aguas residuales del mundo (domésticas, industriales y de otros orígenes) se descargan al ambiente sin tratamiento (UNESCO, 2017). 

HUMEDALES CONSTRUIDOS QUE IMITAN A LA NATURALEZA
Las soluciones basadas en la naturaleza (SbN) son acciones que buscan proteger, manejar y restaurar ecosistemas para enfrentar problemas ambientales, generando beneficios tanto para las personas como para la biodiversidad. En el tratamiento de aguas residuales, los humedales construidos son un ejemplo claro: imitan los procesos físicos, químicos y biológicos de los humedales naturales, pero con un diseño hidráulico y materiales que permiten depurar el agua de manera eficiente, económica y con bajo consumo de energía (Hoffmann et al., 2011).

Aunque no funcionan como una máquina, sus procesos pueden planearse y controlarse de manera precisa (figura 2). En ellos, millones de microorganismos conviven y transforman la materia orgánica como si fueran un organismo vivo. La naturaleza no requiere electricidad para funcionar, pero sí necesita un diseño cuidadoso, mantenimiento constante y respeto por sus procesos.

Figura 2. Dibujo esquemático de un humedal de tratamiento

 Cortesía de Janisch & Schulz, Ingenieure

DE LAS CHINAMPAS A LOS HUMEDALES HÍBRIDOS: UNA BREVE HISTORIA
La idea de utilizar humedales para el manejo del agua no es nueva, aunque hoy resulta cada vez más relevante. Se ha consolidado una familia de tecnologías que se clasifica según el tipo de flujo del agua: humedales de flujo superficial y subsuperficial, y dentro de estos últimos se distinguen los de flujo horizontal y los de flujo vertical que, en ocasiones, se combinan en sistemas híbridos para mejorar la eficiencia y la estabilidad. 

Las chinampas son un ejemplo emblemático de humedales construidos de origen prehispánico, aún presentes en Xochimilco y Tláhuac, en el Valle de México. Se trata de islas agrícolas artificiales rodeadas de canales que facilitaron la cría de organismos acuáticos en sinergia con el cultivo de vegetales, contribuyendo a mantener el agua limpia y, a la vez, a fertilizar las plantas de manera orgánica. Su valor cultural y ambiental ha sido reconocido internacionalmente, tanto mediante su inscripción en la lista de Patrimonio Mundial de la UNESCO (https://whc.unesco.org/en/list/412/) como por su importancia como sistema agrícola (https://www.fao.org/giahs/around-the-world/detail/mexico-chinampas/es). Estos humedales reciclan materia orgánica y sedimentos en gran medida provenientes de la piscicultura. 

En 1900 el estadounidense Cleophas Monjeau solicitó la primera patente para un humedal de tratamiento (https://patents.google.com/patent/US681884A/).

Sesenta años después, la botánica Käthe Seidel (1966) realizó experimentos pioneros con macrófitas para depurar aguas residuales. A partir de estos trabajos se desarrollaron diseños más avanzados, incluyendo el primer humedal de flujo subsuperficial, construido en 1974 en Liebenburg-Othfresen, Alemania (Vymazal, 2022).

La evolución continuó: con la entrada en vigor de normas más estrictas —por ejemplo, para el control de nitrógeno y amonio—, en la década de 1990 aumentó el interés en los sistemas de flujo vertical y en configuraciones híbridas, buscando mayor estabilidad y desempeño. En síntesis, la tecnología pasó de hacer simples “experimentos con plantas” a consolidarse como un campo con tipologías definidas, criterios de diseño, aprendizajes operativos y una sólida base científica.

Figura 3. Patente concedida en 1901 a Monjeau para un sistema de purificación de agua

 Google Patentes, https://patents.google.com/patent/US681884A/

EL CASO DE CIHUATLÁN: SANEAMIENTO EN UNA CUENCA COSTERA
Un ejemplo destacado de SbN aplicadas al saneamiento es el humedal de Cihuatlán, Jalisco, inaugurado en 2021. Con capacidad para tratar más de tres millones de litros diarios —equivalentes a unos treinta y cinco litros por segundo—, se ha convertido en uno de los humedales de tratamiento de aguas residuales más grandes del mundo y atiende a una población de más de veinte mil habitantes. Además de su función sanitaria, el proyecto se ha vinculado con actividades productivas locales, como un vivero agroforestal, demostrando que el saneamiento puede transformarse en un motor de desarrollo comunitario y no limitarse a un gasto operativo.

El contexto ecológico es igualmente relevante: el drenaje de la zona desemboca en el río Marabasco que fluye hacia el Océano Pacífico en una región con humedales naturales, manglares y playas de gran valor ambiental y turístico. Por ello, en este caso el saneamiento no representa únicamente una obra hidráulica, sino una intervención con efectos directos sobre los hábitats y las actividades productivas locales, como la pesca y la agricultura.

El humedal de Cihuatlán depura las aguas residuales mediante un proceso en cuatro etapas que combina ingeniería hidráulica con procesos naturales (figura 4).

1. En la primera fase, el agua pasa por canales y rejillas que retienen arenas, gravas y sólidos grandes; las rejillas cuentan con barras espaciadas a aproximadamente 10 mm, lo que permite detener la mayor parte de los sólidos gruesos. Posteriormente, el agua ingresa a los tanques de sedimentación tipo Imhoff, donde los lodos se separan por gravedad en cámaras independientes. Este proceso requiere un tiempo de retención hidráulica mínimo de 2 horas y se opera con una velocidad de flujo cercana a 0.7 m/s, garantizando la sedimentación de partículas finas antes de continuar al tratamiento biológico. 
2. En la segunda, esos lodos se trasladan a celdas de humificación: espacios donde, con ayuda de plantas palustres como Carex, Cyperus y Phragmites, se deshidratan y transforman lentamente en humus rico en nutrientes que puede aprovecharse en agricultura y restauración de suelos. 
3. La tercera etapa ocurre en los humedales de flujo vertical, verdaderos filtros vivos formados por capas de arena y grava. Allí, el agua se distribuye de manera intermitente mediante válvulas automáticas, lo que favorece la entrada de oxígeno y la acción de microorganismos y plantas nativas. Estas especies no sólo ayudan a eliminar contaminantes, sino que mantienen la permeabilidad del sustrato y crean hábitats para la biodiversidad. En la región de Cihuatlán, estos humedales favorecen la presencia de aves acuáticas como la garza blanca (Ardea alba) y el pato mexicano (Anas diazi), así como reptiles como el cocodrilo americano (Crocodylus acutus) y la iguana verde (Iguana iguana). También se benefician anfibios y pequeños mamíferos que encuentran refugio y alimento en el ecosistema, fortaleciendo la conectividad ecológica de la zona. 
4. Finalmente, el agua pasa por un sistema de desinfección con radiación ultravioleta que elimina bacterias y parásitos cumpliendo con la NOM-001-SEMARNAT-2021 y la NOM-003-SEMARNAT-1997.

Figura 4. Plano de distribución de la planta de tratamiento con base en humedales artificiales de Cihuatlán, Jalisco 

 Cortesía de Janisch & Schulz Ingenieure

El resultado es un agua tratada que regresa al medio ambiente prácticamente incolora, libre de olores y segura para su descarga en el drenaje natural. Este proceso demuestra cómo la combinación de diseño técnico y procesos ecológicos puede ofrecer una solución eficiente, económica y sostenible para el saneamiento.

INGENIERÍA PARA CONSTRUIR Y CIENCIA PARA ASEGURAR EL DESEMPEÑO
Para que un humedal construido se convierta en infraestructura confiable se requieren dos capacidades complementarias: la ingeniería, con experiencia comprobada en el diseño y construcción de sistemas a gran escala, y la ciencia aplicada que permite medir, modelar y traducir los datos en decisiones operativas.

La experiencia acumulada en el desarrollo de proyectos de humedales a gran escala en diferentes partes del mundo muestra que la combinación de estas dos capacidades garantiza que los sistemas funcionen de manera estable y duradera, ofreciendo beneficios reales a las comunidades y al medio ambiente.

Los humedales construidos son sistemas robustos y energéticamente eficientes, pero su construcción y operación no están exentos de riesgos. El desafío más frecuente no es técnico, sino político y económico: la falta de recursos y de voluntad institucional para garantizar su operación y mantenimiento, aun cuando representan una de las alternativas más económicas y eficientes para la depuración de aguas residuales.

Planta de tratamiento con base en humedales artificiales de Cihuatlán, Jalisco.

 Cortesía de Janisch & Schulz Ingenieure  

Un factor crítico es la ausencia de coordinación política clara. Las responsabilidades suelen fragmentarse: los municipios gestionan las aguas residuales colectadas en el alcantarillado, pero al descargarse en arroyos o ríos la competencia pasa a nivel federal, como se señala en la Ley General de Aguas. El nivel estatal también interviene, pues generalmente es este el que financia los proyectos, con el apoyo concurrente de recursos de la federación, y supervisa el cumplimiento de las leyes ambientales. En la práctica, esta dispersión de responsabilidades provoca que, en muchos casos, las aguas residuales se gestionen de manera deficiente y que alrededor del sesenta por ciento de ellas se descarguen sin tratamiento, contaminando cuerpos de agua y suelos.

En un país donde el reto del saneamiento sigue siendo enorme, experiencias como la de Cihuatlán muestran una ruta prometedora: ampliar la cobertura con bajo consumo energético y generar beneficios ambientales y sociales adicionales. El mensaje de fondo es claro (y exigente): el saneamiento basado en la naturaleza sólo funciona de manera sostenible cuando la cooperación entre actores es tan constante como el flujo de agua que ingresa al sistema.

BENEFICIOS Y LECCIONES APRENDIDAS
La experiencia de Cihuatlán demuestra que los humedales construidos no son “cajas negras” ni proyectos meramente estéticos, sino sistemas de saneamiento confiables que generan beneficios múltiples. En términos de salud pública, el sistema reduce de manera significativa la carga orgánica y microbiológica del agua residual; gracias a la desinfección con radiación ultravioleta, cumple con la normatividad (SEMARNAT, 2022) y permite descargas seguras, incluso con potencial de uso agrícola y servicios al público.

En el plano de la resiliencia ecológica, la mejora en la calidad del agua del río Marabasco protege directamente los manglares costeros y los ecosistemas marinos asociados, mientras que la integración de especies palustres y ornamentales en las celdas de fitodepuración favorece la biodiversidad local.

Fitodepuradoras en operación en la planta de tratamiento de Cihuatlán, Jalisco.

 Cortesía de Janisch & Schulz Ingenieure

El sistema también aporta al aprovechamiento de recursos, pues el manejo de lodos mediante celdas de humificación convierte un residuo en humus rico en nutrientes, útil para jardinería, agricultura y restauración de suelos. A ello se suma su eficiencia energética y económica, ya que la operación se basa en procesos gravitacionales y biológicos que reducen al mínimo el consumo eléctrico y evitan el uso de insumos químicos, lo que lo convierte en una alternativa de bajo costo frente a plantas convencionales.

La vinculación comunitaria es otro aspecto clave: el proyecto se ha conectado con actividades productivas locales, como viveros agroforestales y floricultura, mostrando que el saneamiento puede convertirse en un motor económico comunitario. Finalmente, las lecciones de gobernanza son contundentes aunque, como mencionábamos, el mayor riesgo no es técnico, sino político y económico. La operación requiere voluntad institucional y cooperación entre los tres niveles de gobierno.

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