Qué es la bioingeniería del paisaje

La bioingeniería del paisaje es una disciplina científico-técnica que utiliza las propiedades biogénicas de algunas especies vegetales, se basa en la fusión práctica de conocimientos provenientes de la ciencia de la biología y la propia ingeniería, y en el uso diverso de las plantas vivas y materiales derivados de las mismas, aprovechando al máximo la topografía, el suelo y el microclima existentes.

Hablamos de bioingeniería aplicada al paisaje con el fin de englobar todas las técnicas de bioingeniería aplicadas al medio con motivos estructurales y consecuentemente paisajísticos. Desde un punto de vista de los materiales, podemos clasificarla en ingeniería naturalística (conjunto de técnicas que utilizan material vivo y materias primas como troncos, piedras, tierra …) e ingeniería biofísica (conjunto de técnicas que utilizan material vivo y productos elaborados como mantas, geomallas, geosintéticos, etc).

En estas técnicas los seres vivos que realizan el trabajo fundamental son las plantas, por lo tanto los objetivos estructurales se les debe añadir las ventajas ambientales.

La norma principal es que siempre tenemos que trabajar con especies autóctonas para mejorar el buen estado ecológico de los espacios en los que actuamos.

En su aplicación en ríos y zonas húmedas para mejorar la calidad del agua, se trabaja con hidrófitos y macrófitos que a su vez proporcionan un hábitat adecuado para las bacterias que realizan la descomposición de la materia orgánica.

Una herramienta eficaz

La bioingeniería del paisaje es una disciplina técnica y una herramienta eficaz que permite aplicar los conocimientos científicos de utilización de la materia y de las fuentes de energía, mediante invenciones y construcciones partiendo de materia viva. Esta disciplina aunque necesita de humedad para el desarrollo del material vivo, obtiene también buenos resultados en taludes secos.

La técnica más sofisticada es la estructura de Krainer, desarrollada en el norte de Italia y que consiste en la construcción de un esqueleto con troncos de madera donde después se añaden otros materiales. Se trata pues de una mejora de las técnicas más tradicionales obteniendo mayores niveles de resistencia, pero sigue necesitando de un clima con una humedad constante.

En los años 80, en Alemania, aparecieron nuevas técnicas que combinan materiales inertes como la fibra de coco, con material vivo. Este material vivo normalmente son herbáceas, la gran variedad de estas permite muchas posibilidades. Hay especies herbáceas de ribera adaptadas a condiciones de estrés como la falta de agua, el impacto del agua, los suelos pobres, etc.

Hay tramos además en que la disminución de la sección del río hace que resulte inviable la plantación de árboles que pueden afectar la capacidad hidráulica. En estos tramos, sobre todo urbanos, el uso de las herbáceas, en concreto helófitos, puede resultar muy adecuado. Muchas de estas especies están específicamente adaptadas a las avenidas de agua, cuando el agua circula, se pliegan sobre el terreno, tienen una gran elasticidad, por lo que ofrecen una mínima resistencia hidráulica y protegen el suelo.

Como en los casos anteriores la base de la técnica es la utilización de especies autóctonas y la preparación de un sustrato adecuado, a la vez éste tiene unas características físicas que les permite unos buenos niveles de resistencia hidráulica.

Una de las técnicas más empleadas es el rollo estructurado en fibra vegetado. Consiste en un cilindro de 30 centímetros de diámetro de fibra de coco prensada estructurada en una red no biodegradable. Este material inerte, la fibra de coco, es uno de los materiales fibrosos naturales de degradación más lenta y es totalmente inocuo. De hecho la fibra de coco se obtiene de las cáscaras del fruto, muy utilizado para alimentación y para la industria farmacéutica: la copra, por lo tanto es un subproducto que hasta ahora tenía poca salida comercial. Este material de estructura homogénea en el rollo estructurado en fibra presenta un grado de prensado evaluado para que haya un equilibrio entre la degradación de la fibra y el empleo de estos espacios por las raíces de las plantas. De esta manera este material no pierde la estructura a lo largo del tiempo a pesar de estar absolutamente colmatada por la vegetación. Y para acelerar al máximo el proceso y posibilitar resistencia al secamiento así como otras variables ambientales se pre-vegetan en vivero.

Se aconseja recoger el material vegetal en la zona de la intervención, producirlo, introducirlo en la estructura, hacerlo crecer en vivero y por último instalarlo en el medio.

Hay, de hecho, un amplio abanico de productos y técnicas que tienen como objetivo disponer de planta más madura a la vez que garantizar el papel estructural de la misma, se basan también en la fibra de coco como los diferentes formatos de herbazales pre -vegetats.

A principios de los 90 ‘s se desarrolló un tipo de gavión tubular flexible que, mediante una estructura de red de alta resistencia, permitía reducir el tamaño de la piedra de relleno, sin perder resistencia pero posibilitando así también la colonización por la planta. Después también se fueron desarrollando otros productos como las geomallas y las mantas orgánicas, materiales vegetables que presentan una gran resistencia.

La aplicación en la restauración de espacios fluviales

La bioingeniería del paisaje requiere de amplios estudios previos sobre el ecosistema y la dinámica fluvial que las plantas estén donde deben estar y cómo deben estar, garantizando su supervivencia y su desarrollo.

La bioingeniería del paisaje atiende también a objetivos estructurales, sustituyendo otras técnicas usadas hasta ahora para ejecutar canalizaciones y obras de defensa como las escolleras y el hormigón y que, en muchos casos, pueden acabar con la dinámica fluvial y tener un fuerte impacto sobre los ecosistemas acuáticos, de la ribera y sobre el paisaje.

Dichas técnicas de bioingeniería del paisaje son cada vez más conocidas y utilizadas en nuestro país y muy desarrolladas en otros países europeos como el Reino Unido, Alemania, Italia o Suecia. Y es de esperar que se empleen cada vez con más frecuencia, sustituyendo proyectos de canalizaciones a base de escolleras y hormigón.

Desde Naturalea apostamos desde hace ya muchos años por el desarrollo de estas técnicas a la hora de restaurar y mejorar los espacios fluviales.

El trabajo de las plantas

En los ríos y humedales encontramos plantas herbáceas con unas propiedades muy especiales debido a su adaptación a una zona altamente dinámica: avenidas, sequías, transporte de sedimentos, etc. Clásicamente se han utilizado árboles y arbustos de ribera (sauces, alisos, etc) para estabilizar márgenes de ríos, pero estos, para ser efectivos, necesitan unos requerimientos mínimos de humedad difíciles de alcanzar en el ámbito mediterráneo.

Nos referimos a las técnicas de estabilización con material vivo o ingeniería naturalística que se basan en la utilización de material vivo: estacas, plantaciones, entramados, fajinas, etc. Además de la humedad, otro límite para estas técnicas en zonas de alta presión demográfica es que el desarrollo de los árboles en cauces, donde se ha reducido artificialmente la sección, puede ser problemático en caso de avenidas.

Por lo tanto la bioingeniería del paisaje, sin descartar el recurso de las plantaciones de árboles y arbustos en determinados casos y circunstancias, opta prioritariamente por el uso de las herbáceas como manera más rápida de estabilización.

Una vez que tenemos el escenario de nuestra restauración estabilizado es posible plantear las plantaciones en función de las características del medio, del proyecto y de la viabilidad de su mantenimiento.

La bioingeniería del paisaje aplicada a ríos viene introduciendo la utilización de herbáceas desde finales del siglo XX. Entre las plantas que se utilizan con más frecuencia se encuentran el lirio amarillo (Iris pseudacorus ), el carrizo (Phragmites australis ), el junco común (Scirpus holoschoenus ), resistente a sequías, pero también a avenidas, el junco (Juncus acutus ), resistente a la salinidad, Carex vulpina , Carex pendula , Claudium mariscum , los lindes (Typha s p), etc. Existen en la península más de 30 especies con propiedades de interés aplicables a problemas ambientales y estructurales y quedan muchas con que experimentar y trabajar en el futuro.

Estas plantas tienen propiedades que las hacen idóneas para trabajar con ellas en ámbitos fluviales. En el caso del lirio, por ejemplo, se clava literalmente en el suelo con una raíz pivotante que llega a más de dos metros de largo, y se pliega completamente al paso de una avenida para que no pueda ser arrancada. Su sistema de implantación resulta muy interesante, pues la introducción estratégica de esta especie puede resultar más rentable, en muchos sentidos, que una escollera. Además, esta planta no sólo puede aguantar el paso de una avenida sin ser afectada, sino que también puede estructurar la base de un margen fluvial impidiendo que el agua rompa otras especies de carácter tapizante. Por otra parte, al tratarse de una especie que en aguas eutróficas, a las que es muy resistente, puede llegar a crear unas hojas de casi dos metros, al doblarse protegen también el suelo.

Otro ejemplo es el carrizo (Phragmites australis ). Se trata de otra herbácea interesante que actúa de forma tapizante combinando una resistencia aceptable junto con una gran capacidad indirecta para la depuración de aguas. La asociación de las bacterias que actúan en la descomposición orgánica, en simbiosis con sus rizomas, es un sistema natural muy efectivo. Las mismas bacterias que utilizamos en las depuradoras convencionales de aguas para el tratamiento biológico, lo que se conoce como una sopa de bacterias, viven asociados al carrizo. Esta especie protege los microorganismos de los cambios ambientales que pueden ser letales y crea una estructura estable.

En unas balsas de tratamiento terciario en Can Cabanyes, Granollers, sólo con el efecto del carrizo y la enea se disminuyen el nitrógeno amoniacal de 38,46 a menos de 1 mgN/l y la DBO5 de 43,66 a 7,75 MgO/l entre el agua de salida y entrada. Por otra parte, cabe destacar también que esta especie puede resistir tanto un intenso estiaje en verano como la vida sumergida a medio metro de profundidad.

Planta estructurada, efectividad inmediata

En la bioingeniería del paisaje la forma de presentación es muy importante, y en las últimas décadas se ha investigado bastante sobre ello. Fue un ingeniero alemán, Lothar Bestmann, hace más de cuarenta cinco años, quien comenzó a buscar soluciones técnicas al problema de la implantación. Después de sus primeras investigaciones, la primera constatación fue que las especies herbáceas helofíticas no necesitan un suelo, sino que funcionan con agua, nutrientes y un sustrato donde desarrollarse.

A nivel de sustrato se testaron todo tipo de materiales: paja, ramas, fibras, etc., hasta dar con un material excelente que además era un subproducto: la fibra de coco. La primera idea, por tanto, fue cultivar plantas en macetas con fibra de coco. El resultado es una unidad de planta estructurada en la fibra que ya presenta una importante porción de rizomas y por tanto, reservas para crecer, afrontar estiajes, avenidas, etc.

Dadas las exigencias de la bioingeniería del paisaje moderna que pretende que las intervenciones sean lo más efectivas posible de forma prácticamente inmediata (ofreciendo garantías ante la incertidumbre y los riesgos que implica la dinámica fluvial), y parecerse al máximo a las soluciones de ingeniería convencional en este aspecto, se continuó con las investigaciones y el desarrollo de formas de presentación más complejas.

Se buscaba pues crear unidades aún más desarrolladas para acelerar la implantación y su resistencia. Se generaron nuevos materiales consistentes en herbazales estructurados en fibra consolidados por una red. Esta proporciona resistencia tangencial gracias a una red doble confeccionada con fibra de coco.

Este producto consiste en unas mantas de herbáceas bien estructuradas y con el sistema radicular muy desarrollado que se prepararán en piscinas de poca profundidad. Tienen diferentes nombres técnicos: herbazal estructurado en fibra, Plant Pallet, Plant Carpet, Coir pallet, etc. Estas alfombras vegetadas permiten la permanencia de la estructura en aguas con velocidades ordinarias de menos de 1,5 m / s y la implantación en zonas permanentemente inundadas.

Sin embargo, en algunos casos seguía faltando estructura y por ello se siguió investigando hasta que se creó el verdadero ladrillo de la ingeniería biológica: unas estructuras cilíndricas de fibra de coco prensada y embutida en una malla permanente de polipropileno. La clave es que la degradación de la fibra sea más lenta que el crecimiento radicular, de forma que las raíces van ocupando toda la estructura tubular y se fijan al suelo. Actualmente, en zonas frías y de aguas poco eutróficas, se sustituye la red de polipropileno por una red de coco.

Este producto hoy se utiliza en todo el mundo con diferentes nombres: Fiber Roll (el nombre original), biorrollo, coir logs, etc. La clave, no lo debemos olvidar, está en la vegetación, la estructura es sólo un sistema para la implantación eficaz de estas plantas en zonas especialmente dinámicas. Como la clave sigue siendo la planta, la estructura se instala ya vegetada y con la planta desarrollada. Y siempre que sea posible hay que trabajar con variedades de la zona.