Los humedales artificiales se han convertido en una de las grandes soluciones basadas en la naturaleza para afrontar problemas tan serios como la contaminación del agua, la pérdida de biodiversidad o la sequía. No son simplemente estanques con plantas: detrás hay diseño hidráulico, procesos biogeoquímicos complejos y mucha investigación científica que avala su eficacia.
A día de hoy, estos sistemas se utilizan para depurar aguas residuales urbanas, tratar escorrentías agrícolas, mejorar la calidad de lagunas y ríos e incluso transformar residuos como purines o fangos de potabilizadora en recursos útiles. Además, ofrecen refugio a la fauna y actúan como pequeños pulmones verdes que capturan carbono y ayudan a amortiguar los efectos del cambio climático.
Qué son los humedales artificiales y cómo funcionan
Cuando hablamos de humedales artificiales nos referimos a sistemas acuáticos diseñados específicamente para imitar el funcionamiento de los humedales naturales, aprovechando sus procesos físicos, químicos y biológicos para eliminar contaminantes presentes en el agua. Se construyen de forma controlada, pero su lógica interna es la de un ecosistema vivo.
En esencia, estos sistemas reproducen la descomposición de la materia orgánica y el ciclo de nutrientes (nitrógeno, fósforo, carbono) que ocurre en marjales, marismas, lagunas someras y otros ambientes húmedos. El objetivo principal suele ser la depuración de aguas residuales o de retorno agrícola, aunque también se emplean como infraestructuras verdes para mejorar ríos, lagunas y zonas costeras.
Su uso puede ir desde una escala doméstica o de pequeña comunidad rural hasta instalaciones de varias hectáreas, especialmente cuando se emplean como tratamientos de pulido (afino) después de una depuradora convencional o como filtros verdes que reciben aguas de origen agrícola o urbano.
La estructura típica de un humedal artificial de tratamiento consiste en un lecho de arena y grava dispuesto sobre una barrera impermeable (de arcilla compactada o geomembrana sintética), para evitar infiltraciones indeseadas al subsuelo. Sobre ese lecho se plantan macrófitas acuáticas (carrizos, eneas, juncos, etc.), cuyas raíces oxigenan parcialmente el sustrato y facilitan la formación de biopelículas bacterianas encargadas de la depuración.
Estos sistemas están pensados para eliminar gran parte de los patógenos, nutrientes (nitrógeno y fósforo), materia orgánica y sólidos en suspensión contenidos en el agua. En muchos casos, funcionan como última etapa antes de que el agua depurada se vierta a humedales naturales, lagunas o bahías, reduciendo así de forma drástica el riesgo de eutrofización.
Elementos clave de un humedal artificial
La tecnología de humedales artificiales actúa como un ecosistema complejo en el que interactúan agua, sustrato, microorganismos y vegetación. Cada uno de estos componentes cumple un papel específico y todos son necesarios para que el sistema funcione de manera eficiente.
En primer lugar está el agua a tratar, que puede proceder de aguas residuales urbanas, retornos de riego agrícola, escorrentías urbanas o incluso purines y otros residuos agroganaderos. Esa agua circula a través del lecho filtrante y/o en torno a los tallos y raíces de las plantas, donde se produce la mayor parte de la eliminación de contaminantes.
El sustrato granular (normalmente arena, gravilla o grava de diferente granulometría) sirve como soporte para el enraizamiento de las plantas y, sobre todo, como superficie de fijación para la población microbiana. Estas biopelículas bacterianas son las verdaderas “obreras” del sistema: llevan a cabo procesos de degradación de materia orgánica, nitrificación, desnitrificación, adsorción y transformación de diversos compuestos.
La vegetación está formada principalmente por plantas acuáticas emergentes, los llamados helófitos (carrizos, juncos, eneas, espadañas, etc.). Son especies adaptadas a suelos encharcados y pobres en oxígeno, ya que poseen tejidos internos (aerénquima) que permiten el transporte de oxígeno desde las partes aéreas hasta las raíces. Además de su función ecológica, contribuyen de manera notable a la integración paisajística del humedal.
Tipos de humedales artificiales: flujo superficial y subsuperficial
Desde el punto de vista hidráulico, los humedales artificiales se clasifican principalmente en de flujo superficial libre y de flujo subsuperficial. A su vez, los subsuperficiales pueden ser de flujo horizontal o de flujo vertical, con diferencias importantes en su funcionamiento y en la calidad del efluente obtenido.
En los humedales de flujo superficial o de lámina libre, el agua circula por encima del sustrato, visible y en contacto directo con la atmósfera. Se trata de balsas o canales poco profundos (normalmente con niveles de agua inferiores a 0,4 m), en cuyo fondo se asientan las plantas emergentes. Desde el punto de vista funcional, pueden considerarse una variante de los sistemas de lagunaje clásico, con menor profundidad y con vegetación arraigada en el lecho.
Este tipo de instalaciones suele ocupar varias hectáreas y se emplea, con frecuencia, como tratamiento de afino tras procesos secundarios de depuración. El agua depurada circula entre los tallos y raíces de la vegetación, y son los procesos de sedimentación, filtración, adsorción y actividad microbiana los que permiten mejorar aún más la calidad del efluente, que luego se puede reutilizar de forma ambiental o verter a ecosistemas sensibles.
Por otro lado, en los humedales de flujo subsuperficial el agua se desplaza de forma subterránea, a través de los poros del medio granular (arena, gravilla, grava), sin quedar normalmente visible en la superficie. Este diseño aporta una protección extra frente a olores, insectos y contactos directos, y además mejora el aislamiento térmico del sistema.
Estos humedales se construyen dentro de recintos impermeabilizados que contienen el material filtrante y la vegetación, con profundidades de sustrato en torno a 0,6-1,0 m. Suelen requerir menos superficie que los de flujo superficial y, en muchos casos, funcionan como tratamiento secundario de las aguas residuales de pequeños núcleos de población.
Entre sus principales ventajas se encuentra la reducción de malos olores, la menor exposición a mosquitos y la protección contra el frío (gracias a la circulación subterránea y a la acumulación de restos vegetales sobre el lecho). A cambio, presentan algunos inconvenientes, como mayores costes de construcción por unidad de superficie debido al material granular, riesgo de colmatación (sobre todo en los sistemas de flujo horizontal) y un valor algo menor como hábitat para la fauna silvestre, ya que el agua no está accesible.
Dentro de esta categoría, los humedales subsuperficiales horizontales se alimentan normalmente de manera continua (aunque pueden funcionar de forma intermitente si es necesario bombear), y el agua se desplaza horizontalmente a través de un lecho de gravilla-grava de unos 0,6 m. Una tubería de salida permite regular el nivel de inundación, que se mantiene unos centímetros por debajo de la superficie del sustrato, de modo que el agua no se ve.
En los humedales subsuperficiales verticales, en cambio, la alimentación se realiza de forma intermitente. Se utilizan bombeos controlados por temporizadores o boyas de nivel, o sifones de descarga si la topografía lo permite, para distribuir el agua de manera uniforme sobre toda la superficie filtrante mediante una red de tuberías con puntos de descarga repartidos por el humedal.
El agua penetra desde la parte superior y circula verticalmente a través de un sustrato filtrante formado por capas de arena, gravilla y grava de aproximadamente 1 m de espesor. En el fondo se sitúa una red de drenaje que recoge los efluentes depurados. Adicionalmente, se instalan conductos que sobresalen del lecho de áridos para favorecer la ventilación natural y aumentar la oxigenación del sustrato por efecto chimenea.
La aportación de oxígeno a través de las raíces de las plantas en estos humedales verticales es relativamente pequeña comparada con la que se consigue gracias a la alternancia de periodos de llenado y vaciado y a la ventilación. De esta manera, los sistemas verticales trabajan principalmente en condiciones aerobias, aceptan cargas orgánicas más elevadas y generan efluentes bien oxigenados y libres de olores, mientras que los horizontales operan sobre todo en condiciones anaerobias y producen aguas con muy bajo oxígeno disuelto.
En términos de tiempos de retención hidráulica, los humedales subsuperficiales horizontales requieren varios días de permanencia del agua en el sistema, mientras que los verticales funcionan con tiempos de paso de apenas unas horas, lo que permite tratar mayores caudales por unidad de superficie.
Pretratamientos y esquemas de depuración con humedales
Para que un humedal artificial funcione bien a largo plazo, es imprescindible incorporar una etapa de pretratamiento adecuada. El objetivo es retener sólidos gruesos, arenas y materia sedimentable que, de lo contrario, provocarían la colmatación rápida del lecho filtrante y reducirían drásticamente la vida útil del sistema.
El esquema típico comienza con un desbaste de las aguas residuales, preferentemente mediante rejas o equipos de limpieza automática siempre que sea viable. En redes unitarias (que recogen aguas residuales y pluviales), suele añadirse una etapa de desarenado para eliminar arenas y gravas arrastradas por la escorrentía.
A continuación, el agua pasa a un tratamiento primario, que normalmente se lleva a cabo en una fosa séptica o un tanque Imhoff. Allí se separan y estabilizan buena parte de las partículas sedimentables y flotantes, reduciendo la carga de sólidos que llegará al humedal y disminuyendo el riesgo de obturación del lecho filtrante.
Los efluentes del tratamiento primario se conducen después hacia los humedales de flujo horizontal (alimentación continua) o hacia los de flujo vertical (alimentación intermitente), según la configuración escogida. En algunos países, como Francia, es muy habitual combinar varias celdas de humedales verticales dispuestas en paralelo y serie, logrando elevados niveles de depuración con diseños muy compactos.
Estos esquemas combinados permiten aprovechar las ventajas complementarias de cada tipología: por ejemplo, utilizar humedales verticales como tratamiento principal con alta aireación y buena eliminación de materia orgánica, seguidos de horizontales como etapa de pulido y desnitrificación, o bien terminar con un sistema de flujo superficial para maximizar el valor ecológico del conjunto.
Humedales artificiales como filtros verdes frente a la eutrofización
Los humedales, ya sean naturales o construidos, son ecosistemas extremadamente productivos, con una alta capacidad para procesar carbono y nutrientes. Sin embargo, esa misma productividad ha motivado que muchas zonas húmedas se hayan transformado en cultivos agrícolas, especialmente a lo largo del siglo XX, con el consiguiente deterioro ecológico.
La intensificación agraria, el uso masivo de fertilizantes y los cambios en el uso del suelo han generado alteraciones en la hidrología, aumento de inundaciones fluviales y costeras, incremento de la salinidad y episodios frecuentes de eutrofización. Esta última se produce cuando el exceso de nitrógeno y fósforo dispara el crecimiento de algas, agota el oxígeno disuelto y degrada la calidad del agua y de los hábitats acuáticos.
Para contrarrestar estos impactos, se han construido humedales artificiales que actúan como filtros verdes situados entre los campos agrícolas y las lagunas o bahías receptoras. El agua de retorno procedente, por ejemplo, de arrozales, llega cargada de nutrientes y otros contaminantes, y atraviesa estos humedales antes de mezclarse con las masas de agua naturales.
La experiencia demuestra que estos filtros verdes son capaces de reducir notablemente las concentraciones medias de amonio, nitrito, nitrato y fosfato, mejorando de forma muy significativa la calidad del agua. Al mismo tiempo, contribuyen a retener sólidos en suspensión por sedimentación, y a disminuir plaguicidas y otras sustancias gracias a procesos de adsorción, degradación y transformación biogeoquímica.
De esta manera, los humedales artificiales cumplen una doble función: por un lado, protegen lagunas, estuarios y deltas frente a la eutrofización, y por otro, aportan hábitat adicional para la fauna y flora asociadas a medios acuáticos, reforzando la biodiversidad en paisajes muy transformados por la agricultura.
Humedales, descomposición de la materia orgánica y ciclo del carbono
Aunque su eficacia depuradora está cada vez mejor documentada, todavía se está profundizando en cómo los humedales naturales y construidos influyen en los procesos de descomposición y en el ciclo del carbono. La descomposición de la hojarasca y de la biomasa vegetal es clave para entender el almacenamiento de carbono y la formación de suelo en estos sistemas.
Experimentos recientes han evaluado, por ejemplo, la descomposición de hojas de carrizo (Phragmites australis) y espadaña (Typha angustifolia) en distintos tipos de humedales del delta del Ebro. Para ello, se colocaron mallas con hojarasca en diferentes zonas de humedales naturales y artificiales, se dejaron expuestas durante un periodo de tiempo determinado y, posteriormente, se midió la pérdida de peso como indicador de la cantidad de materia degradada.
Los resultados apuntan a que las corrientes de agua superficial procedentes de actividades agrícolas descomponen las hojas de forma muy similar en ambos tipos de humedales. Esto sugiere que tanto los ecosistemas naturales como los construidos desempeñan un papel importante en el procesamiento del carbono, siempre que estén expuestos a regímenes de flujo comparables.
En los humedales naturales analizados, se estimó que el tiempo necesario para descomponer el 95 % de la hojarasca de carrizo oscilaba aproximadamente entre 58 y 150 días, mientras que la de espadaña requería periodos mucho más largos, de entre 288 y 856 días. En los humedales artificiales, la descomposición resultó algo más lenta en general.
Este comportamiento más pausado en los sistemas construidos implica que la materia orgánica permanece disponible durante más tiempo, favoreciendo la acumulación de detritos, la generación de suelo y el secuestro de carbono en el sedimento. Desde la óptica del cambio climático, este almacenamiento adicional de carbono representa un co-beneficio muy relevante de los humedales artificiales.
Además, estos estudios confirman que, cuando se incorporan especies vegetales propias de humedales naturales a las instalaciones artificiales, se potencian las funciones ecológicas del sistema, acercando su comportamiento al de un ecosistema húmedo bien conservado y fortaleciendo su capacidad de adaptación a escenarios de calentamiento y crisis ambiental.
Investigaciones sobre calidad del agua y diseño hidráulico
La investigación reciente en distintas universidades y centros de estudio ha demostrado que los humedales artificiales pueden trabajar como verdaderos sistemas tampón frente a picos de contaminación, especialmente cuando reciben aportes muy variables de aguas urbanas y agrícolas.
Un caso ilustrativo es el del humedal de lámina libre conocido como Tancat de la Pipa, en el Parque Natural de l’Albufera de València. En el marco de proyectos de investigación específicos se ha analizado su comportamiento hidrodinámico y su capacidad de depuración cuando trata tanto escorrentías urbanas como aguas procedentes de la actividad agraria.
Los trabajos de modelización y seguimiento han puesto de manifiesto que estos sistemas son capaces de retener cerca del 80 % de los sólidos en suspensión gracias, principalmente, a procesos naturales de sedimentación controlados por la hidrodinámica interna del humedal.
Asimismo, se ha observado una reducción notable del nitrógeno amoniacal debido a la combinación de procesos de dilución, retención y transformación biogeoquímica, como la nitrificación y, en determinadas zonas, la posterior desnitrificación. Estos mecanismos son esenciales para proteger los ecosistemas acuáticos de los efectos de la eutrofización.
Otro aspecto clave que se ha resaltado es la importancia del diseño hidráulico y de la configuración en celdas. Disponer de varias unidades en paralelo, con tiempos de residencia cuidadosamente calculados, permite mejorar la eficiencia depuradora, repartir mejor los caudales y aumentar la flexibilidad en la operación, por ejemplo, ante episodios de lluvia intensa o variaciones estacionales de carga.
Estos resultados no se quedan en el plano teórico: alimentan de forma directa el diseño de nuevas infraestructuras verdes destinadas al tratamiento de aguas contaminadas, ayudando a optimizar el dimensionamiento de las celdas, la disposición de entradas y salidas y la selección de especies vegetales adaptadas a cada contexto.
Transformar residuos en recursos: purines y fangos de potabilizadora
Más allá del tratamiento de aguas residuales convencionales, los humedales artificiales están demostrando un enorme potencial para revalorizar residuos agropecuarios y lodos de potabilización, contribuyendo a modelos de economía circular en el sector del agua y el medio rural.
En algunos proyectos demostrativos se están construyendo humedales en pequeñas estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) de poblaciones rurales, con el objetivo de mejorar la calidad del efluente y facilitar el cumplimiento de la Directiva Marco del Agua. La particularidad es que emplean como material absorbente el fango generado en los procesos de potabilización del agua de consumo.
De este modo, un residuo que anteriormente se consideraba un pasivo a gestionar pasa a convertirse en un recurso útil dentro del propio ciclo urbano del agua, aprovechando su capacidad de adsorción y retención de determinados contaminantes. En la práctica, se construyen pequeños humedales de flujo superficial a modo de lagunas poco profundas donde se comparan diferentes esquemas de depuración.
En paralelo, iniciativas como el proyecto VALPURIN se centran en el desarrollo de soluciones basadas en la naturaleza para el tratamiento sostenible del purín y la posterior valorización de sus fracciones. El objetivo es minimizar el impacto ambiental de estos residuos sobre el suelo y las aguas, transformándolos en productos aprovechables (por ejemplo, fertilizantes o enmiendas orgánicas de valor agronómico).
En este contexto, los humedales artificiales se utilizan como parte de cadenas de tratamiento innovadoras que reduzcan la carga contaminante y permitan recuperar nutrientes. De esta manera, se avanza hacia una economía más circular en el sector agroganadero y se contribuye a la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la gestión inadecuada de los purines.
Humedales artificiales y biodiversidad: el ejemplo de La Albufera y el Charco de Tamujo
Además de su papel depurador, muchos humedales artificiales han demostrado ser auténticos refugios para la fauna y la flora, especialmente en territorios donde los ecosistemas naturales se han visto muy transformados por la agricultura o la urbanización.
En el Parque Natural de la Albufera (Valencia), un gran lago de agua dulce de más de 2.800 hectáreas que alberga unas 300 especies de aves, muchas de ellas acuáticas, se han creado tres “tancats” o humedales artificiales sobre antiguos arrozales. Estos espacios están diseñados para mejorar la calidad del agua del lago y, al mismo tiempo, favorecer la biodiversidad.
El más emblemático es el Tancat de la Pipa, unas 40 hectáreas de antiguos arrozales transformados en un mosaico de hábitats acuáticos, con vegetación densa que actúa como filtro natural para retener contaminantes. Por su parte, los tancats de Mília y L’Illa mantienen un acceso público restringido para maximizar la tranquilidad y la protección de la fauna.
El trabajo desarrollado en estos humedales ha permitido que se conviertan en zonas de refugio clave para la avifauna de la Albufera, incluyendo especies tan singulares como el avetoro, un ardeido extremadamente discreto que se camufla entre los carrizales. Su presencia es un indicador de que se están consiguiendo las condiciones de calma y calidad de hábitat adecuadas.
En la provincia de Ciudad Real, el Charco de Tamujo ha experimentado en la última década un proceso de restauración que ha supuesto la plantación de más de 12.000 ejemplares de hasta 24 especies distintas de árboles y arbustos. A través de la creación de este humedal artificial se ha contribuido a la recuperación del monte mediterráneo y de las zonas de ribera.
Este espacio se ha consolidado como lugar de refugio y reproducción para numerosas especies animales, desde la nutria hasta diversas aves acuáticas y de ribera como el pato colorado, el porrón común, el rascón, el abejaruco, el carricero tordal o el pájaro moscón. Entidades como la Fundación Global Nature destacan que estos humedales reproducen de forma controlada los procesos físicos, químicos y biológicos de los humedales naturales, permitiendo la eliminación de contaminantes disueltos y ofreciendo hábitats de gran valor.
En conjunto, experiencias como las de La Albufera y el Charco de Tamujo demuestran que la renaturalización mediante humedales artificiales ayuda a amortiguar los efectos de la sequía y la crisis climática, favorece la conservación de la vegetación autóctona y genera auténticos refugios para aves y otros grupos faunísticos.
A día de hoy, el conocimiento acumulado por la comunidad científica y las experiencias de gestión en campo dejan claro que los humedales artificiales son herramientas muy versátiles para mejorar la calidad del agua, proteger suelos y ecosistemas acuáticos y promover una economía más circular en el uso de recursos hídricos y residuos agropecuarios. Cuando se diseñan e integran adecuadamente en el territorio, estos sistemas no solo depuran, sino que también recuperan paisajes, almacenan carbono y dan una segunda vida a espacios degradados, ofreciendo beneficios ambientales y sociales difíciles de igualar con otras tecnologías convencionales.
