Métodos para reciclar agua en tu invernadero

Métodos para reciclar agua en tu invernadero

En muchos países las regulaciones medioambientales requieren que el agua residual de invernadero se recolecte o recicle. No está permitido drenarla hacia ríos, corrientes, lagos, albercas ni al sistema municipal de recolección de aguas. El reciclado del agua es la vía adecuada, no sólo desde una perspectiva ecológica sino económica.

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El dilema de implementar una estrategia de recirculación estriba en el riesgo de propagar enfermedades. Además, surgen interrogantes tales como si desinfectar el agua de drenaje debería ser obligatorio y qué método de desinfección debería emplearse. Los patógenos más preocupantes son Pythium, Phytophthora, Fusarium, Phomopsis, así como Olpidium y virus Tobamo, por su estabilidad en agua.

En este artículo revisamos los principales métodos de desinfección vigentes. Otros tratamientos (ultrafiltración, filtración lenta en arena, desinfección con yodo y peróxido) se consideran secundarios, debido a su escasa funcionalidad comercial o falta de desarrollo; pero a medida que se exploran métodos con menor consumo de energía, podrían convertirse en relevantes en breve.

Pasteurización
Desinfección por calor de la solución nutriente reciclada es el mejor sistema por su simplicidad y bajos requerimientos de observación y mantenimiento. Es efectivo contra virus, bacteria, hongos y nemátodos. En este sistema, el agua de drenaje se filtra con malla de 50-70 micras; la solución filtrada se ajusta a pH 4.5 y se deposita en un tanque de almacenamiento; luego se bombea hacia el primer intercambiador de calor. En la primera fase, el intercambiador precalienta el agua filtrada por recuperación de calor a partir de la solución nutriente esterilizada que abandona la unidad de pasteurización de camino al tanque de almacenamiento. El agua entrante se bombea hacia un segundo intercambiador donde una caldera calienta la solución nutriente a 95°C por 30 s.

Si el contenido en cloro de la solución nutriente es superior a 4 mmol/L (144 ppm), la superficie de calentamiento debe ser de titanio para prevenir la corrosión. Al finalizar el proceso de esterilización, la solución se regresa al primer intercambiador para enfriamiento y precalentamiento de la solución entrante. El agua esterilizada se almacena en un tanque diferente hasta que se necesite.

Este proceso consume bastante energía — 1-1.5 m3 de gas por m3 de solución esterilizada. Las capacidades de las unidades de pasteurización van de 1.5 a 40 m3/h dependiendo del tamaño del invernadero y de la capacidad de almacenamiento de agua.

Radiación Ultravioleta
Utiliza luz de longitud de onda entre 100 y 400 nm, pero la óptima con efecto germicida fuerte es de 253.7 nm y los rayos UV destruyen microorganismos a través de una reacción fotoquímica. Una dosis de 430 MJ/cm2 elimina 100% de conidia de Fusarium y 74% de conidia y micelio de Verticillium en soluciones nutrientes.

El tratamiento UV es efectivo contra virus, hongos y bacterias, pero no tanto como la pasteurización.

Su efectividad y capacidad de salida se ven reducidas por la claridad del agua y compuestos disueltos en ella. Además, la incapacidad de observar y registrar si las lámparas UV están encendidas y funcionando de manera correcta, así como la eliminación de quelatos de fierro del agua, también pueden ser aspectos problemáticos.

Métodos para reciclar agua en tu invernadero

Métodos para reciclar agua en tu invernadero

La claridad del agua de drenaje suele ser reducida, por lo que la penetración de rayos UV podría bloquearse, por lo cual es necesario un filtrado previo. Una de las medidas de efectividad potencial del sistema UV es el valor de transmisión (T10) del agua de drenaje. T10 representa la cantidad de radiación UV con longitud de onda 254 nm que puede atravesar una capa de agua de 10 mm, comparada con la radiación emitida. Por ello, la efectividad del sistema depende de la claridad del agua.

La destrucción de quelatos de fierro se amplifica con lámparas UV de alta presión. Al aplicar dosis de 24-28 MJ/cm2 el quelato Fe-DTPA podría reducirse 33-55%. A medida que la dosis UV se incrementa, también lo hace la destrucción de Fe-DTPA. A 277 MJ/cm2, la destrucción es del 92% aproximadamente. Con lámparas de baja presión, la destrucción es menor. A 250 MJ/cm2 se destruye 20-40%.

Antes de aplicar radiación al agua de drenaje, debe ser filtrada con malla de 50-70 micras o filtro de arena de grano 0.4 a 0.8 mm para eliminar materia orgánica. Suelen agregarse al agua sustancias químicas con peróxido de hidrógeno o ácido acético para mejorar la penetración UV. El ritmo de dosis UV depende del flujo de agua y de T10.

Para eliminar un hongo patógeno suele utilizarse 100 MJ/cm2 y para desinfección completa de una solución con virus se aplican 250 MJ/cm2. Estas dosis son altas, pero debe mantenerse un margen de seguridad, ya que composición del agua de drenaje y concentración de patógenos varían en el periodo de cultivo.

Ozonificación
El ozono (O3) es el agente de oxidación más poderoso en uso en la actualidad; reacciona rápidamente y no tiene capacidad residual. Es seguro para el ambiente cuando se inyecta si es contenido en depósito cerrado, y se destruye el O3 residual del agua. Tras filtrar el agua de drenaje con filtro de 50-70 micras, se bombea hacia un tanque de tratamiento en el que se reduce su pH a 4.0-4.5 y se inyecta O3. Como beneficio adicional, la infección del ToMV se reduce 27% al rebajar el pH.

Se recomienda tratamiento de O3 a 10 gramos/h/m3 o potencial redox 764 mV. Es efectivo contra virus, bacterias y hongos, y el método más popular entre productores tecnificados, pero es más caro para operar que la pasteurización. Al alcanzar un potencial redox de 750 mV, es posible detectar O3 libre en el agua tratada y la desinfección es completa. El tratamiento de 1 m3 de agua de drenaje por 1 h con 10 g de O3 es suficiente para conseguir la desinfección requerida.

Micronutrientes como fierro (Fe) y manganeso (Mn) podrían resultar oxidados hasta cierto punto; otros micro- y macronutrientes no se ven afectados por O3. En el caso de Fe, el contenido de Fe-DTPA disminuye 34% a pH 6, y 15% a pH 4 en 1 h de ozonificación. El quelato EDTA disminuye 26% a pH 4, y el quelatante EDDHA se mantiene estable en las mismas condiciones. El Mn reacciona con O3 para formar óxidos de manganeso, los cuales precipitan en la solución.

El autor es experto en tecnología de invernadero y actualmente labora como consultor privado para productores de hortalizas y otros cultivos. Para más información escriba a [email protected]