Деревья и почва — природный очиститель, который улавливает углерод.

Прибрежные деревья, такие как тополя и ивы, используются в зеленых фильтрах для очистки воды. Л. Ф. Банедо / Shutterstock

Сегодня экологические проблемы растут, а поиск способов сокращения отходов и создания экономики замкнутого цикла бурно развивается. В этом контексте природные решения (NBS) играют очень важную роль. Об этом в последние годы заявляет сам Евросоюз (ЕС) в различных стратегических документах разных направлений.

В настоящее время европейские правила предписывают, чтобы любой муниципалитет или городской центр с населением более 2000 постоянных жителей должен иметь, как минимум, вторичную очистку своих сточных вод. Кроме того, более мелкие муниципалитеты обязаны иметь «адекватный режим», адаптированный к каждому конкретному случаю.

По мере роста заботы об окружающей среде правила ужесточаются. Недавно Совет ЕС достиг соглашения о снижении этих ограничений до 1250 эквивалентных жителей. С другой стороны, будут включены и другие критерии устойчивости, например, призыв к очистным сооружениям производить собственную энергию.

Но хотя применение действующих правил широко распространено, во многих сельских районах Испании все еще существуют районы, где они не соблюдаются. Это привело к различным экономическим санкциям со стороны ЕС. По данным Конгресса депутатов, за период с 2018 по 2020 год., санкции ЕС составят более 50 миллионов евро

Зеленые фильтры, возможное решение

Зеленые фильтры — это тип природного решения, в котором сточные воды используются для орошения лесных насаждений, очистки воды и производства биомассы. Очищение происходит благодаря совместному действию деревьев на плантации, почвы и обитающих там микроорганизмов. Таким образом, загрязняющие вещества удаляются из воды путем удержания и адсорбции в почве, биоразложения и поглощения растениями.

Эта технология является хорошим решением в качестве системы очистки сточных вод, особенно для рассредоточенных групп населения или изолированных зданий, не имеющих подключения к канализационным системам. Однако она также служит дополнительной третичной системой к любой очистной станции, настраивая очистку и способ повторного использования воды.

Зеленые фильтры имеют относительно низкие затраты на установку и обслуживание по сравнению с обычной системой очистки. Кроме того, они также предоставляют многочисленные экосистемные услуги, которые соответствуют различным Целям устойчивого развития (ЦУР). Производство биомассы, связывание углерода, вклад в биоразнообразие и создание различных экологических ниш в окружающей среде, где они установлены, выделяются наряду с санитарией и восстановлением воды.

Для того, чтобы эта система могла выполнять свою функцию удовлетворительно и эффективно, необходим хороший предварительный проект. Также крайне важно поддерживать строгое (хотя и простое) последующее техническое обслуживание, принимая во внимание все факторы, влияющие на конечный результат.

Зелёная система фильтров. Рауль Прадана

Определение ключей к успеху

В одной из наших недавних работ, опубликованной в Журнале экологического менеджмента, мы провели исчерпывающий библиографический обзор использования зеленых фильтров в мире. Мы оцениваем  возможности по их созданию  и определяем основные факторы, обеспечивающие  успех.

Одним из ключевых факторов является наличие почв тонкого механического состава, с хорошо развитой структурой и высоким содержанием органического вещества. Глинистые почвы замедляют продвижение воды по местности, увеличивая время, в течение которого происходят естественные процессы затухания загрязнений. Это также способствует их удержанию посредством электростатических процессов, таких как адсорбция или катионный обмен.

Хорошая и зрелая структура почвы, а также наличие органических веществ, в свою очередь, способствуют развитию микроорганизмов, что также способствует биоразложению загрязнителей сточных вод.

С другой стороны,  важно сделать правильный выбор растительности для посадки. Некоторые виды могут давать лучший результат, чем другие, в зависимости от каждого конкретного случая. Конкретные гибриды можно даже создавать для конкретных целей путем искусственного отбора.

В целом, такие виды, как тополь или ива, являются хорошими кандидатами, поскольку они очень хорошо выдерживают паводковые условия, поскольку являются прибрежной растительностью. Кроме того, они имеют высокие темпы роста, что позволяет улавливать больше питательных веществ из сточных вод и производить больше биомассы.

Также важно учитывать другие факторы проектирования, такие как предварительная очистка воды, которая может помочь исключить элементы, ставящие под угрозу эффективность системы. Также жизненно важна адаптированная к климату региона программа орошения, которая благоприятствует циклам увлажнения и высыхания почвы. Орошение также повлияет на тип посаженной растительности и количество воды, которую мы можем вылить на землю.

Наконец, следует отметить, что с течением времени, по мере развития и очищения  почвы и корней, эффективность зеленых фильтров имеет тенденцию повышаться.

Наша работа показала,  что зеленые фильтры способны снижать в среднем 85% органических веществ,  78% общего азота и 80% общего фосфора, присутствующих в воде.  При наличии всех вышеупомянутых факторов и проведении надлежащего контроля и технического обслуживания  в некоторых случаях удается  удалить  100% загрязняющих веществ по каждому типу загрязнения. 

Следующие шаги 

Различные аспекты полезности зеленых фильтров еще предстоит изучить. Например, их применение в различных сценариях, таких как очистка сточных вод в промышленных условиях.

Кроме того, всегда есть возможности для совершенствования этих систем. В частности, исследования по выбору видов или генотипов растений в зависимости от типа воды могут улучшить эффективность очистки. С другой стороны, также можно изучить применение различных материалов для внесения изменений в почву в соответствии с потребностями, улучшая ее характеристики и, следовательно, эффективность системы.

Наконец, открывается возможность проведения исследований, которые позволят количественно оценить дополнительные преимущества, которые обеспечивают зеленые фильтры. Таким образом, можно проводить сравнительные исследования биоразнообразия в среде плантаций, количественную оценку  углерода, улавливаемого деревьями, или характеристики полученной биомассы, а также изучение ее возможной трансформации в различные устойчивые биопродукты.