ECOSANEAMIENTO Elías Rosales-Escalante Casa No. 20- A, Urb. Las Brisas, Los Ángeles, Cartago 7050, Costa Rica. [email protected] Resumen El proyecto ecosaneamiento realizado en Costa Rica, tuvo como propósito introducir ese concepto en el país, así como adaptar a nuestro medio varias de las tecnologías afines utilizadas en otros países. Sin embargo, la cultura existente en relación al saneamiento con uso directo y abundante del agua esta muy arraigada. Por lo que llevar a las personas y sus comunidades a no usar agua en saneamiento, se evidenció como muy difícil. Se trabajó en conceptos de saneamiento sostenible, con la meta de lograr usos racionales del agua y un mejor aprovechamiento de la misma. Se introdujo la “biojardinera” para el tratamiento de las aguas grises, en procura de la reutilización, los inodoros de bajo caudal (menos de un litro por descarga) y los tanques composteros (fabricados localmente) para el tratamiento de la excreta humana y posterior aprovechamiento doméstico. Fue posible el intercambio de ideas con gremios profesionales, oficinas municipales, ministeriales e instancias académicas; por lo que el concepto ya es conocido, como en cierta forma, entendido. Y se construyeron varias soluciones alternativas, sin poder aún llegar al proyecto piloto propuesto. Por ello, aquí se presentan detalles de esas técnicas puestas en práctica y sobre lo aprendido en relación a ellas. Palabras claves: ecosaneamiento

alternativas,

aprovechamiento,

biojardinera,

compostero,

Introducción Ecosaneamiento o saneamiento ecológico es una nueva filosofía que pretende conducir a las personas a un comportamiento diferente y alternativo ante el agua. Modificada incluso a términos como saneamiento sostenible, donde se combinan técnicas relativamente tradicionales, bajo principios racionales, provocando efectos menos contaminantes, pero sí donde los emisores de contaminantes están más conscientes de su acción, viendo con mayor responsabilidad o gran preocupación las consecuencias de su actuar. Este movimiento, a nivel mundial defiende el ambiente y está en contra de la tradición de usar el agua, un recurso tan importante, para evacuar los excrementos humanos y otros materiales domésticos por sistemas de alcantarillado, hasta plantas de tratamiento o haciendo descargas directas en cuerpos naturales de agua. Esta nueva apreciación en la ingeniería, plantea como principio la separación de las aguas en una vivienda y una comunidad. Esto es, tomar por un lado los orines, por otro las heces, por otro las aguas “grises” o jabonosas, darle también atención a los desechos

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orgánicos y reciclables saliendo de las casas y no dejando sin atender el agua de lluvia en los alrededores del asentamiento humano. Los propósitos básicos establecen que de las viviendas ya no salen “desechos” sino que remanentes. Los cuales son materiales que pueden aprovecharse y tener otras aplicaciones. Con el ECOSANEAMIENTO se pretende cerrar el ciclo donde los recursos “extraídos” de la tierra al producir los alimentos, regresen a ella y de esa manera no se sigan tirando a cursos de agua, a provocar lo que con esta corriente ambientalista se etiqueta como HIDROCIDIOS. De esta manera, el ecosaneamiento se distingue por no usar agua o utilizar los menores volúmenes posibles y donde se pretende: 1) separar las descargas de una vivienda; 2) dar tratamiento a lo recogido para lograr principalmente su desinfección y evitar la transmisión de enfermedades; y 3) definir aplicaciones u otros usos a los nuevos productos obtenidos, principalmente nutrientes, en los ciclos de producción. Para ver esta película, debe disponer de QuickTime™ y de un descompresor TIFF (LZW).

Este otro enfoque, nuevo para muchos, propone que los sistemas para el tratamiento se inicien con los hábitos de consumo y que al llevar a cabo tratamientos, estos se realicen de acuerdo a cada descarga, origen y contenidos específicos de la misma. Este tipo de proyectos no había sido posible introducirlos formalmente en Costa Rica. Pero, a partir del trabajo llevado adelante por la Asociación Centroamericana para la economía, la salud y el ambiente (ACEPESA), en el tema de los desechos sólidos, en vínculo con la organización holandesa para la cooperación internacional WASTE, se estructuró el programa "iniciativa integrada para un ambiente urbano sostenible" (ISSUE, sigla por sus términos en inglés). Se formó un consorcio de trabajo interinstitucional donde también se integró al Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), al programa para el desarrollo local (PRODELO) de la GTZ y a la representación local de HABITAT, Naciones Unidas. Con el programa ISSUE se planteó trabajar con al menos un municipio costarricense, para poner en práctica dentro de sus normativas internas y un vecindario local, esos principios del ecosaneamiento que se propuso poner en práctica en Costa Rica. Se trabajó con la municipalidad de Desamparados, suburbio de San José, ciudad capital. En ese municipio tiene la mayor densidad poblacional del área metropolitana central. Y es una zona donde las características de sus terrenos impiden el correcto funcionamiento de técnicas tradicionales para el saneamiento que pretendan la infiltración de efluentes. Las autoridades administrativas y políticas de

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Desamparados adoptaron el proyecto, integrando algunos de los principios del saneamiento ecológico en su plan regulador y proponiendo la construcción de un vecindario, en condición de condominio, con 30 familias de la comunidad. Para ello, se propuso un proyecto municipal a financiar bajo el esquema de asistencia social del gobierno central. Este proyecto no se ha concretado. Aún se tienen pendientes trámites administrativos, entre el municipio y las instancias gubernamentales, para el financiamiento del caso. Sistemas alternativos propuestos El proyecto demostrativo se propuso que para cada vivienda se tendrían las aguas del inodoro saliendo por una línea de evacuación y las aguas grises por otra vía. Los inodoros propuestos fueron del tipo conocido como de bajo caudal, ya que cada descarga puede funcionar con menos de un litro de agua. Esos inodoros estarían evacuando orines y heces, con poco agua, hasta un sistema alternativo de tratamiento como son los tanques composteros. Unidades semejantes a la técnica clivus multrum, propuesta en los años 30 del siglo XX, en Suecia. Los tanques a utilizar se fabricaron localmente, adaptando los principios conocidos de la técnica. Tienen un “entrepiso” o plataforma cerca del INSTALACIÓN ESQUEMÁTICA EN UNA VIVIENDA fondo, con perforaciones; de esa manera se retienen chimenea o línea Inodoro de bajo caudal de ventilación los sólidos y se permite el hasta el techo paso de los líquidos a un Piso del baño ventilador eléctrico espacio inferior. Esos para colocar tubería para la líquidos se evacúan y se compuerta material de relleno y el descarga vertical mezclado ó a 45 grados SE REQUIERE DIFERENCIA llevan hasta un sitio de compuerta ENTRE NIVELES PARA EL Tanque compostero extraer ACOMODO DE UNIDADES Y tratamiento posterior. para compost LABORES DE OPERACIÓN Y entrada MANTENIMIENTO Este tanque se coloca de aire “debajo” de la posición salida de líquidos que tenga el inodoro. Por Losa inferior Entrepiso perforado para la baja cantidad de agua, retener sólidos y permitir el paso de líquidos esas descargas deben ser verticales o casi verticales. Se propuso evacuar esos efluentes hasta una biojardinera para recibir tratamiento junto a las aguas grises. Las aguas grises, en cada casa tendrían la etapa de tratamiento primario; para la remoción de grasas y sedimentables. Los efluentes, se propuso conducirlos en una tubería de pequeño diámetro hasta biojardineras diseñadas para el tratamiento de las aguas provenientes de 10 familias. Las BJ biojardineras son lo que en otros países se conoce como humedales construidos o biofiltros, pero que en Costa Rica reciben ese nombre para no entrar en conflicto con normativas vigentes y en procura de una mejor aceptación por parte de autoridades y los mismos usuarios.

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Por supuesto, las familias pretendidas para este proyecto demostrativo se han venido preparando “con tiempo” por medio de capacitaciones que el equipo del proyecto brindó. Tanto en esos detalles que encierran cada una de las técnicas sanitarias alternativas a utilizar, como en aspectos de convivencia comunal, en procura de su mejor organización para las tareas de operación y mantenimiento que los nuevos sistemas estarán demandando. La preparación de las familias se determinó como fundamental, ya que la puesta en marcha de nuevas técnicas y cambios de actitud en relación al uso tradicional del agua dentro de la vivienda, demandan acciones previas de preparación para el correcto cambio cultural requerido. El tanque compostero Uno de los trabajos de análisis llevados a cabo fue el necesario para dimensionar el tanque a utilizar como compostero y en consecuencia definir las características básicas para su fabricación local. Se ensayó la fabricación de estos composteros utilizando tanques comercialmente disponibles. El primer prototipo se hizo con tanques cilíndricos horizontales de polietileno rotomoldeado. Colocando la plataforma inferior separadora en plástico acrílico, con soportes en tubería de PVC. También se hicieron adaptaciones para asegurar entrada de aire y la evacuación apropiada del mismo hacia una chimenea. Por problemas del material polietileno, se decidió no seguir utilizando esta solución y se procedió a la definición de estos tanques en plástico reforzado con fibra de vidrio. Especificaciones. Las siguientes son algunas de las características definidas como fundamentales para el tanque compostero, para uso “individual” con inodoros de bajo caudal, con familias de 6 personas, en promedio. ™ Ser un recipiente hermético (permitir la entrada y salida de gases solo por los puntos que así se determine), impermeable y resistente a la intemperie normal de medios tropicales (lluvia, sol, temperaturas, etc.). Estará expuesto, colocado en una pequeña losa de concreto sobre la superficie del terreno. ™ Permitir, de la excreta, la separación del material sólido del líquido, por medio de un “entrepiso” o plataforma perforada, ranurada o porosa. ™ Contar con la salida apropiada de líquidos por un punto inferior y de esa manera conducirlos hacia donde se les de tratamiento. Esa salida debe tener una unión para interconectarse a una tubería y no menor a 25 mm. ™ Permitir en un extremo del recipiente, opuesto a las entradas del aire y en la parte superior (en la tapa o techo), la colocación de un “ventilador” eléctrico, de baja potencia y funcionando con corriente alterna. Ventilador calculado para cambiar todo el volumen de aire del tanque en 30 seg, para levantar una carga de presión equivalente no menor a 8 m columna de agua, incluyendo pérdidas y “tiro” apropiado a una vivienda de una planta. Ese ventilador deberá estar colocado y ajustado en uniones de PVC o elementos similares.

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™ Contar con una ventana o compuerta para “el acceso de material y manipuleo”. Este acceso será utilizado para introducir el material “separador” o proporcionador de volumen y carga orgánica. Así como para realizar a través de él las acciones de operación requeridos por el proceso de compostaje (revolver y cambiar de posición la masa en proceso de degradación). ™ Contar con una compuerta inferior para la extracción del material ya procesado. Hermética, cuando este cerrada y colocada en el extremo del tanque que sea apropiado para esa labor. Debe permitir el ingreso de una herramienta similar a un “palín”. ™ Permitir el ingreso de la descarga del inodoro de bajo caudal por la parte superior del tanque (en la tapa o techo) y a una distancia aproximada a un tercio de la longitud horizontal que vaya a tener el tanque, ubicada a partir del extremo opuesto, del lado donde se coloque la ventana o compuerta para “el acceso de material y manipuleo”. 7 cm 10 cm

88 cm

registro para introducir material de relleno y mezclar

20 cm

L1 = 132 cm

descarga de inodoro 10 cm

20 cm

ventilador Ventana acrílica fija

40.5 cm

L2 = 114,6 cm = 117,6 cm

78.5 cm 75 cm

40.5 cm 119.3 cm

D

68 cm 64.6 cm

compuerta para 24 cm extraer compost

tornillos

L3 = 99,1 cm = 102,1 cm codo PVC, 50 mm, hacia afuera

ond

u

re,

50

mm 10 cm

ranuras para salida de aire

ENTREPISO

38.3 cm

43.5 cm

ac par o t uc

ai cir

C, PV

17.5 cm 12 cm 57.3 cm

paso de líquidos L4 = 86 cm Tapón con perforaciones y control para la entrada de aire (sin pegamento, que se pueda safar)

6.5 cm

Ducto para salida de líquidos, PVC, 50 mm

El tamaño o volumen apropiado para el tanque se determinó bajo los conceptos de degradación de la materia orgánica. Partiendo de experiencias que se han observado en otras latitudes (Europa y Estados Unidos) se sabe que la materia en compostaje, sufre un cambio significativo de su volumen. Un determinado volumen de materia en descomposición, al final de un año se ha reducido en un 70%. Por lo que al mantenerse el proceso, se ha encontrado que esa reducción continúa con el paso del tiempo. Esto ha permitido demostrar que al final de 5 años se tiene un 2% del volumen original. Esta particularidad de la descomposición y transformación de la

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materia sucede dentro del tanque compostero. Y a partir de estos principios se elaboraron series de degradación tomando en cuenta el total de las contribuciones mensuales y el cambio de volumen a través del tiempo. Concluyendo que al final del tercer año se proyecta una acumulación de 550 litros. Razón por la que el recipiente a utilizar para el tanque compostero, no ha de ser menor a ese volumen para comodidad del acomodo de la materia y facilidad de su manipuleo. Se ha propuesto la utilización de un tanque no menor a 800 litros. Como ejemplo se muestra la serie desarrollada para el segundo año. El encabezado muestra los meses, la primer columna son también meses y el efecto de las contribuciones anteriores (volumen degradado y que se va acumulando en el recipiente). Los otros valores anotados son litros. 13 1 13,60 2 16,24 3 18,89 4 21,53 5 24,18 6 26,82 7 29,46 8 32,11 9 34,75 10 37,40 11 40,04 12 42,69 13 45,33 14 383,04 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Vol. acum.=

14 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

15 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

16 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

17 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

18 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

19 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

20 9,37 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

21 8,76 9,37 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

22 8,16 8,76 9,37 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

23 7,56 8,16 8,76 9,37 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

24 6,95 7,56 8,16 8,76 9,37 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33

25 6,35 6,95 7,56 8,16 8,76 9,37 9,97 10,58 11,18 11,79 12,39 12,99 13,60 16,24 18,89 21,53 24,18 26,82 29,46 32,11 34,75 37,40 40,04 42,69 45,33 396,04 408,43 420,21 431,40 441,97 451,95 461,32 470,08 478,24 485,80 492,75 499,09

La biojardinera Las biojardineras o humedales construidos son unidades para el tratamiento de aguas residuales, principalmente las que provienen de una vivienda. Se utilizan como un segundo paso de tratamiento, esto es después de haberle quitado a las aguas residuales los elementos pesados y grasosos. Son “maceteras con piedras”, ya que las plantas ubicadas en ellas se siembran sobre piedras. Por la biojardinera pasa el agua,

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sin embargo, el nivel del agua se mantiene por debajo de la superficie. Con estas unidades de tratamiento no hay agua expuesta para así evitar la cría de mosquitos y los malos olores. Estas unidades para el tratamiento de aguas son muy sencillas y funcionan como filtros dado el flujo horizontal del agua a través de material filtrante granular y como unidades biológicas, dada la participación de las plantas al extraer materia orgánica y nutrientes, como también por la inoculación de oxígeno al agua que pueden hacer esas plantas por sus raíces. Adicionalmente, es interesante tener en cuenta que es posible la remoción de agua por efecto de evapotranspiración a lograr con las mismas plantas de pantano a utilizar y las condiciones del sitio. El agua ya tratada que se obtiene al final de este proceso no está 100% purificada, pero ya tendrá una muy buena calidad como para ser utilizada en otras actividades. Actividades como riego de jardines y áreas verdes, principalmente durante la época seca y uso en servicios sanitarios, por ejemplo. Así como, si esa agua tratada se deja correr por caños o ríos ya causará menos daños al ambiente, gracias a su mejor calidad. Todas las aguas grises de la casa se recogen y se conducen por una misma tubería hasta el punto donde se coloque la unidad primaria de tratamiento. Esta unidad lo que pretende es quitar las partículas gruesas y grasosas que puedan estar viajando con el agua. Esta unidad se debe diseñar de modo tal que la mayor cantidad de partículas se queden por sedimentación y por flotación. Por la descomposición de la materia en el fondo, aquí se pueden generar malos olores, de tal manera que es conveniente colocar tuberías de ventilación. Luego de la unidad para el tratamiento primario, las aguas se conducen a la biojardinera.

BIOJARDINERA Para ver esta película, debe disponer de QuickTime™ y de un descompresor TIFF (LZW).

Como parte de las acciones del proyecto fue adaptar una técnica de construcción, a las condiciones locales. Utilizando plásticos y materiales protectores, en la parte inferior para mantener la impermeabilidad de la unidad de tratamiento, antes de los materiales filtrantes. De esta manera no se coloca concreto ni procedimientos onerosos.

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Para el diseño realizado para el proyecto demostrativo, donde se propuso biojardineras para grupos de 10 casas se establecieron como criterios de diseño los siguientes: producción de aguas grises = 165 lt/ persona-día (100 del baño + 15 del lavamanos + 20 del fregadero de la cocina + 30 por el lavado de ropa). Por la propuesta de utilizar inodoros de bajo caudal para este proyecto, donde para la evacuación de heces es posible hacerlo con un volumen de 0,75 litros por descarga, se estima una utilización de 6 lt/persona-día. También se fijan criterios hidráulicos respecto a las condiciones pretendidas para el material filtrante así, otros parámetros técnicos sanitarios tomados de las experiencias que el proyecto Biomasa, realizado por la universidad nacional de ingeniería de Nicaragua y la cooperación Austriaca. Tubo de salida, cuyo fondo define el nivel "h" del agua en el biofiltro

Tubo o canal de entrada para distribución uniforme

Aguas provenientes del pretratamiento

H

nivel del agua, bajo la superficie

e

Material filtrante: tamaño entre 20 y 25 mm L2

L1 L

B

h L2 tubo o canal recolector de salida

Material en ambos extremos entre 100 y 120 mm

Las dimensiones obtenidas fueron ancho B = 12,0 m y largo L= 12,0 m Conclusiones ƒ Este proyecto permitió formular nuevas estrategias para la diseminación de conceptos referidos al uso racional del agua y posibilidades tecnológicas alternativas para las acciones del saneamiento. ƒ Se resalta la necesidad de llevar adelante campañas en procura del cambio de actitudes en la población. ƒ Ha sido posible valorar, ante las condiciones locales, la viabilidad de varias tecnologías alternativas para el saneamiento sostenible pretendido. Referencias 1. Rosales, E.. Proyecto Ecosaneamiento, apuntes de experiencias de campo y trabajos experimentales, programa ISSUE, CIVCO-ITCR, 2004-2006. 2.

Rosales, E.. Memoria de cálculo sanitaria (diseño, operación y mantenimiento) tratamiento de excretas humanas y de aguas grises. Condominio habitacional La Cachaza, Desamparados, 2006.

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