Utilización racional de los residuos forestales

UTILIZACIÓN RACIONAL DE LOS RESIDUOS FORESTALES
Por: Esther Álvarez Godoy, Susana Díaz Aguirre y Marta Alessandrini Díaz son
investigadoras del Centro de Estudios de Biomasa Forestal, Universidad de Pinar del
Río, Cuba.
Investigación sobre los métodos para transformar el follaje y los residuos de la
industria maderera en productos como piensos animales, fertilizantes, productos
cosméticos y farmacéuticos.
En algunos países, la eliminación de los residuos de la industria forestal, en especial
follaje y residuos madereros, puede constituir un problema. Estas materias, no
obstante, son muy susceptibles de ser utilizadas de una forma ecológica y económica en
la producción de energía y de innumerables productos de alta demanda social. Se ha
publicado ya mucha información sobre su uso para generar energía alternativa, por
ejemplo en la producción de combustibles renovables como etanol y éter butílico
terciario etílico. Pero el presente artículo se centra en la transformación de residuos
forestales en productos de alto valor para otros varios sectores como las industrias
farmacéutica, química y cosmética, así como el sector agrícola. Se resumen los estudios
realizados en Cuba por el Instituto de Investigaciones Forestales, el Instituto de
Ecología y Sistemática y en particular el Centro de Estudios de Biomasa Forestal de la
Universidad de Pinar del Río.
EL CENTRO DE ESTUDIOS DE BIOMASA FORESTAL INVESTIGA EL USO DE
RESIDUOS FORESTALES PARA CUATRO CATEGORÍAS DE PRODUCTOS:
Productos de celulosa de madera (lignocelulosa): energía, biofertilizantes, suplementos
alimenticios; sustancias bioactivas y productos forestales naturales: cera, derivados
clorofílicos, aceites esenciales, harina vitamínica; resinas y sus derivados: colofonia
(pez griega), trementina; mobiliario y tableros: muebles, tableros de partículas.
Estos productos se encuentran actualmente en distintas fases de desarrollo
(laboratorio, pruebas, planta piloto y planta industrial), y la estrategia se dirige a
consolidar la fase productiva y de comercialización de estos productos en la región.
FOLLAJE ARBÓREO
El follaje de los árboles talados representa una fuente de biomasa aprovechable para la
obtención de aceites esenciales, ceras, extractos vegetales (derivados de clorofilas y
concentrados alimenticios) y forrajes (Yagodin, 1881; Díaz, 1998). Aunque el follaje
que queda en el suelo del bosque aporta ciertos beneficios como reciclaje de nutrientes
y protección del suelo contra la erosión, su acumulación excesiva en los bosques puede
suscitar problemas como el mayor riesgo de enfermedades e incendios forestales. Este
es el caso sobre todo en las zonas de tala, en las que Vidal (1995) estima que suele
quedar del 35 al 45 por ciento del follaje arbóreo. Las coníferas, por ejemplo, dejan
tras de sí anualmente de 2 a 4 toneladas por hectárea. Retirando parte del follaje
después de la tala se reduce el riesgo de incendios y enfermedades.
Los biopreparados a partir del follaje de especies forestales contienen altos niveles de
clorofilas y carotenoides, por lo que poseen una amplia gama de aplicación en
diferentes campos como la farmacéutica, la cosmética y la medicina veterinaria.
La utilidad de los derivados de la clorofila está relacionada con su capacidad de
estimular los procesos de regeneración de tejidos y con sus cualidades
antimicrobianas, como lo demuestran los estudios realizados con pinos y abetos
(Pavlutskaya, 1983; Mednikov, 1985).
Las investigaciones realizadas en el Centro de Estudios han establecido una
metodología (pendiente de patente) para obtener del follaje, en laboratorio, cera
vegetal, aceites esenciales, pasta de clorofila y caroteno y residuos forrajeros.
El tratamiento extractivo permite variar la composición de los productos terminados en
función de las especies, las condiciones de producción y las demandas de la economía.
El método se ha validado mediante el estudio de dos especies de coníferas corrientes en
Pinar del Río: Pinus caribaea y Pinus tropicalis.
El follaje debe ser verde y fresco y tratado en las 24 horas siguientes a la tala del árbol.
Una vez separadas las ramas manualmente, el material se elabora mediante una
máquina diseñada en el Centro de Estudio (Vidal, 1995) que separa las hojas de la
madera y tritura después las hojas para producir un extracto. Esta máquina puede
elaborar de 6 a 10 toneladas de follaje diariamente (después de este proceso pueden
utilizarse las ramas como leña o con otros fines). El estudio de la composición
bioquímica y el valor forrajero del follaje después del proceso de extracción y de
secado demostró que éste puede utilizarse exitosamente en calidad de ración
complementaria o suplemento forrajero para el ganado y las aves. De una tonelada de
follaje de una plantación de especies coníferas pueden obtenerse: 500-600 kg de harina
forrajera; 90 kg de pasta de clorofila y caroteno; 2 kg de cera; o 2 litros de aceites
esenciales.
Los productos extraídos se utilizan para preparar ungüentos y cremas dermatológicos
(que tienen también usos veterinarios), pasta dental, jabones medicinales, lápices de
labios y perfumes, artículos de los que hay una fuerte demanda en Cuba.
Entre las especies estudiadas, Pinus caribaea var. caribaea dieron rendimientos
relativamente altos de los diversos productos (Díaz, 1998).
El análisis económico de los beneficios del proceso es todavía difícil. Desde el punto de
vista de sus necesidades de materia prima, la producción comercial de pasta clorofilacaroteno es un proceso barato. La principal materia prima es el follaje de pino, que
actualmente carece de valor comercial y no tiene, por lo tanto, un precio definido.
Otros materiales utilizados son un disolvente orgánico y el hidróxido de sodio. El
proceso se ha diseñado de manera que el 60 por ciento del disolvente orgánico
utilizado en la extracción de estos productos pueda recuperarse para ser reutilizado.
A partir de los resultados experimentales, el costo de 1 kg de pasta de clorofila y
caroteno se ha calculado en 5,70 dólares EE.UU. (los demás productos se obtienen
como subproductos del proceso tecnológico de obtención del derivado de clorofila).
Los otros costos directos e indirectos de la elaboración dependen de la escala de
producción. Sin embargo, dado que el precio actual de 1 kg de pasta de clorofila y
caroteno en el mercado es de 65 a 75 dólares EE.UU., puede deducirse que su
producción comercial debería ser económicamente viable y también competitiva en el
plano internacional.
Actualmente, los derivados de la clorofila tienen un alto valor de mercado nacional e
internacionalmente, por la tendencia a utilizar productos naturales; parece que es el
momento de realizar un estudio de mercados, ya que hay una tendencia universal a
establecer pequeñas plantas piloto para el tratamiento de la biomasa.
RESIDUOS DE LA ELABORACIÓN DE LA MADERA
Los residuos de la madera se han definido de diversas maneras según sus usos. La FAO
(2000) ha definido así los residuos de la madera:
Madera en rollo que queda después de la producción de productos forestales en la
industria de elaboración forestal (es decir, residuos de la elaboración forestal) y que no
ha sido reducida a astillas o a partículas [definiéndose las astillas y partículas como
madera que ha sido reducida deliberadamente a trozos pequeños durante la
manufactura de otros productos madereros']. Se incluyen los desechos de aserradero,
tapas, despuntes, recortes, duramen de trozas para chapas, desechos de chapa, aserrín,
corteza, residuos de carpintería y de ebanistería, etc. Se excluyen las astillas de madera
obtenidas directamente (es decir, en el bosque) de la madera en rollo o de residuos (es
decir, ya contabilizadas como madera para pasta, rolliza y partida, o astillas y
partículas de madera).
La generación media de residuos en la elaboración de madera aserrada, para las
coníferas, es de alrededor del 30 por ciento de la biomasa del tronco utilizado, lo que
incluye aserrín (5 a 8 por ciento) y corteza (10 a 14 por ciento) (Kalincha, 1978). La
acumulación de los residuos en los aserraderos puede llegar a obstaculizar el
desarrollo del proceso productivo, por lo que es necesario que sean evacuados con
prontitud. Algunos productores los venden o regalan a empresas que les dan diferentes
usos, pero en muchas ocasiones se envían a los vertederos o se incineran
indiscriminadamente, lo que es un derroche de materia orgánica rica en nutrientes.
El aserrín acumulado en el bosque o en los aserraderos constituye un depósito y un
foco para la propagación de hongos (especialmente de los géneros Fomes,
Schyzophylum y Polyporus, entre otros) que provocan la podredumbre de árboles
moribundos o muertos con un contenido de humedad relativamente alto. El aserrín
supone
también
peligro
de
incendios.
La acumulación de aserrín puede tener además efectos ambientales negativos:
Al descomponerse, el dióxido de carbono contenido en la materia orgánica se dispersa
en la atmósfera.
El sol y las altas temperaturas pueden provocar una pirólisis de baja temperatura en
grandes montones de aserrín, haciendo que emitan gases contaminantes. La
combustión eleva también la temperatura ambiente, produciendo un efecto de
invernadero.
Los residuos pueden ser un medio ideal para la propagación de plagas y enfermedades.
La cuestión del uso de los desechos madereros es muy compleja, sobre todo en los
países en desarrollo, y depende de consideraciones económicas y de los medios de
transporte.
Los usos tradicionales que se han dado a los residuos pueden resumirse en combustible
(Bintley y Gowen, 1994), elemento de aseo para pisos industriales, en granjas avícolas
como cama para aves y otros animales de cría (Oconnell y Meaney, 1997) y para
diferentes productos artesanales o industriales (Arends y Donkersloot, 1985).
Principalmente utilizan residuos madereros la industria químico-forestal y la de
tableros. La industria químico-forestal utiliza como materia prima astillas y aserrín
para producir alcohol, levadura forrajera, furfural (un disolvente que es también
precursor del alcohol furfuril, muy utilizado en la industria metalúrgica) y, más
recientemente, suplementos alimenticios carbohi-dratados, minerales y/o proteicos
para animales (Jolkin, 1989). En la industria de tableros, se utilizan los residuos para
hacer tableros de partículas, enlistonados y de fibra de densidad media, por citar
algunos ejemplos.
PRODUCTOS LIGNOCELULÓSICOS
Suplemento para la alimentación animal de aserrín de pino y eucalipto. Una masa
sacarificada de aserrín de pino y eucalipto como suplemento para la alimentación
animal se produce transformando por hidrólisis el complejo lignocelulósico. Para el
tratamiento de prehidrólisis se mezcla el aserrín (de Pinus caribaea var. caribaea y
Eucalyptus saligna) con agua en proporción 1:3 y se adiciona el catalizador superfosfato de calcio en estado sólido- en cantidad suficiente para que su
concentración alcance el 4 por ciento. La mezcla se introduce en el autoclave para
comprobar la reacción de prehidrólisis y se calienta en baño de glicerina bajo los
regímenes de temperatura y tiempo previamente establecidos. El producto resultante es
lignocelulosa enriquecida en azúcares (mono y oligosacáridos); es una masa suave de
color pardo que conserva el aspecto del material inicial y tiene olor agradable. Sus
propiedades son aceptables para su uso como suplemento de alimentación animal; por
ejemplo, cumple las normas rusas de calidad para suplementos de alimentación de
hidratos de carbono de origen vegetal (véase el cuadro).
Propiedades de la masa de aserrín sacarificada de Pinus caribaea y Eucalyptus saligna
Propiedad
Estándara
P. caribaea
E. saligna
Sustancias reductoras libres
11,4
(Porcentaje
en masa seca)
11,9
Sustancias reductoras totales
16,2
13,3
Sustancias solubles en agua
23,0
18,0
Extracto etéreo
1,6
0,3
Proteína bruta
3,9
5,1
4
Fibra bruta
58,0
40,0
<60
Digestibilidad
32,0
49,0
8
Furfural
0,017
trazas
Ácido acético
trazas
trazas
Cenizas
3,9
3,8
pH
5-6
5-6
<0,1
4-7
a
Estándar ruso TU OP 64.11.105-86 para calidad de suplementos alimenticios
carbohidratados
de
origen
vegetal.
Fuente: Jolkin, 1989.
Se han hecho estudios para la selección de cepas de hongos de pudrición blanca que
aumentan el nivel proteico y la digestibilidad de la masa sacarificada de aserrín de
pino. Los hongos de pudrición blanca son los más eficientes para degradar la madera y
todos sus componentes, incluida la lignina. La descomposición, que dura alrededor de
una semana, se lleva a cabo mediante la secreción de las enzimas lignina peroxidasa y
lacasa, además de celulasas y xilanasas. Se realizaron ensayos sobre diversos
substratos con cepas de los géneros Schizophillum, Pleurotus y Panus para seleccionar
las cepas más activas de hongos de pudrición blanca. En la masa sacarificada de
aserrín de Pinus caribaea var. caribaea, las cepas que mejor se desarrollaron fueron
Schizo-phillum commune y Panus hirtus.
OBTENCIÓN DE FERTILIZANTE A PARTIR DE LA BIOTRANSFORMACIÓN
DEL ASERRÍN DE PINO CON LOMBRIZ DE TIERRA.
Se produjo fertilizante utilizando la lombriz Eisenia foetida para la biotransformación
de excretas vacunas y aserrín de Pinus spp. en la proporción de 75:25. El vermiabono
obtenido es una mezcla de componentes químicos producidos por la digestión
enzimática del substrato orgánico (excretas y aserrín) y el metabolismo de los
microorganismos. Es de color oscuro (casi negro), uniformemente granuloso, ligero y
poroso.
La fecundidad y el desarrollo de las lombrices, que dependen de las fuentes de
alimentación, fueron similares en la E. foetida cuando se alimentó con excretas
vacunas solamente y con la combinación de éstas con un 25 por ciento de aserrín de
Pinus caribaea. Las características químicas del fertilizante obtenido con excretas
vacunas y aserrín en proporción 75 : 25 son similares a las de otros fertilizantes
orgánicos obtenidos en Cuba: 1,02 por ciento de N; 0,67 por ciento de P; 0,42 por
ciento de K; 40,51 por ciento de materia orgánica; 35 por ciento de humedad, pH =
6,90, C/N = 21:47.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos en Cuba tienen dimensiones sociales, económicas y
ambientales potencialmente importantes, ya que abren nuevas perspectivas para el uso
sostenible de los recursos forestales. En lo económico, una metodología para obtener
productos de alta demanda para la agricultura, como el alimento animal y el
biofertilizante a partir de fuentes no tradicionales, constituye un avance importante. En
el aspecto ambiental estas transformaciones ofrecen una buena salida para el follaje
excesivo que se acumula en el bosque y los grandes volúmenes de aserrín que se
amontonan en los aserraderos como un subproducto de la elaboración primaria de la
madera.
Al eliminar el follaje y el aserrín de una forma racional, se contribuye a disminuir los
efectos contaminantes relacionados con la emisión de dióxido de carbono a la
atmósfera, así como a reducir los riesgos de incendio y la proliferación de
enfermedades. Desde el punto de vista social, cuando los productores y la población en
general hagan uso de estas metodologías y obtengan los productos mencionados,
comprenderán que la naturaleza puede aportar al hombre todo lo necesario para su
subsistencia, si se le trata de forma correcta, lo cual contribuirá a elevar la formación
de valores con relación a la explotación racional de los recursos naturales.
Si bien la investigación ha probado que la tecnología es viable, las actividades de este
tipo a menudo tropiezan en su aplicación con factores económicos y opera-cionales
(precios, volumen del mercado, logística mercantil, regularidad del suministro de
materia prima, etc.). Se precisan estudios de viabilidad para evaluar tales factores
antes de proseguir en un nivel superior con plantas experimentales o incluso
industriales. Los pasos en esa dirección serían congruentes con la política nacional
cubana de aumentar la presencia de productos nacionales en la economía. Esta labor
potencial está empe-zando a ser realidad gracias a un proyecto conjunto, ya iniciado,
entre el Ministerio de la Industria Química, el Ministerio de la Agricultura y la
Universidad de Pinar del Río para el desarrollo de la tecnología descrita en este
artículo.
Bibliografía
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Federación de Rusia, Universidad de Leningrado.
DEGRADACIÓN Y RECUPERACIÓN DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE
MONTAÑA: LOS MONTES JIZERA EN LA REPÚBLICA CHECA
Por: Josef K e ek es profesor asociado enel Departamento de Hidrología,
Universidad Técnica Checa, Praga,República Checa; y Zuzana Ho ická es profesora
delDepartamento de Hidrología,Universidad Carlos, Praga,República Checa.
Los sistemas de ordenación de las cuencas hidrográficas contribuyen a mejorar la
calidad del agua alterada por efecto de la contaminación atmosférica y la utilización de
prácticas forestales inadecuadas.
En los decenios de 1970 y 1980, las cuencas hidrográficas de los montes Jizera, en el
norte de Bohemia (República Checa), sufrieron una degradación como consecuencia de
la deposición ácida atmosférica (principalmente sulfato procedente de la combustión de
lignito) y de las prácticas forestales inadecuadas. Aunque las cabeceras de las cuencas
son zonas protegidas, la ordenación de las cuencas hidrográficas basada en criterios
ecológicos no se introdujo hasta los años noventa. La erosión del suelo y el transporte
de sedimentos provocó el deterioro de la calidad del agua en los cursos de agua y los
embalses. Los bajos valores del pH y el alto contenido de metales tóxicos en las aguas
superficiales produjeron la extinción de especies ícticas y la reducción de las
poblaciones de otros recursos acuáticos.
La regeneración de las cuencas hidro-gráficas de montaña de los montes Jizera
comenzó en el decenio de 1990 con los cambios políticos y económicos sobrevenidos en
Europa oriental. Disminuyó la deposición atmosférica de sulfato y se empezó a
conceder más importancia a la protección de la naturaleza y la regeneración del
paisaje (K e ek, 1994; Grennfelt et al., 1995; Haigh y K e ek, 2000).
En este artículo se describe el proceso través del cual se ha recuperado la calidad del
agua en el curso del último decenio gracias a la disminución de la contaminación
atmosférica y a la adopción de prácticas de ordenación de las cuencas hidrográficas,
incluida la extracción de masas de piceas (reduciendo la superficie foliar) y el encalado
de los embalses y las cuencas hidrográficas. Han aumentado los valores anuales
medios del pH y ha disminuido la concentración de aluminio, posibilitando la
reintroducción de peces. La reanudación de las prácticas forestales tradicionales (el
arrastre de madera mediante caballos o cables, el respeto de las zonas ribereñas, el
desembosque estacional de madera y la reforestación manual) ha contribuido a
estabilizar las cuencas hidrográficas de montaña.
CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA
La región de los montes Jizera (350 km2, latitud de 50º40' a 50º52' y longitud de 15º08'
a 15º24', en la zona templada húmeda) forma parte del denominado «Triángulo
Negro», epicentro de la deposición atmosférica ácida en Europa. La cubierta forestal
ocupa el 83 por ciento de la superficie de la región. Las especies arbóreas nativas son
el haya común (Fagus sylvatica), la picea común (Picea abies) y el abeto blanco (Abies
alba). La región comprende un altiplano de 200 km2 de extensión con una altitud media
superior a los 800 m (la cumbre más alta tiene 1 124 m) con pendientes suaves, casi
totalmente cubiertas de bosques. En el transcurso del siglo XX se han registrado
cambios importantes en la composición de especies en esta zona, en la que predominan
las plantaciones de picea (que cubren el 90 por ciento de los bosques de montaña).
La precipitación anual media aumenta con la altitud de 800 a 1 600 mm (la más
elevada de la República Checa) y al mismo tiempo la temperatura media anual
desciende de 8º a 4 ºC conforme aumenta la altitud de 300 a 900 m sobre el nivel del
mar. En el altiplano (por encima de los 800 m), el manto de nieve se prolonga
generalmente desde comienzos de noviembre hasta finales de abril; el máximo espesor
medio es de 120 cm. La roca madre (granito) y los suelos podsólicos superficiales son
extremadamente sensibles a la acidificación. Predomina la escorrentía superficial y
solamente existen aguas subterráneas en capas superficiales del subsuelo. Entre 1902 y
1909 (después de las inundaciones catastróficas de 1897) se construyeron cinco
embalses en los montes Jizera para proteger las ciudades y aldeas de las tierras bajas.
El sistema de abastecimiento de agua potable se construyó con posterioridad a los años
sesenta.
En 1996, el Gobierno estableció la Región Paisajística Protegida de los Montes Jizera
con el fin de preservar los elementos naturales singulares de la región. En 1978, se
estableció mediante decreto gubernamental la Zona Protegida de Cabeceras de
Cuencas de los Montes Jizera, pero lamentablemente no se llevó a la práctica la
propuesta de ordenación de las cuencas hidrográficas basada en criterios ecológicos
(incluyendo la imposición de límites a la tala de bosques).
DAÑOS CAUSADOS A LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS EN EL DECENIO DE
1980
En el decenio de 1980, las cuencas hidrográficas cubiertas por masas de piceas,
particularmente en el altiplano, sufrieron daños considerables a causa de la deposición
atmosférica ácida (derivada de la combustión de lignito) y de las prácticas forestales
inadecuadas: el establecimiento de plantaciones de piceas con menor estabilidad (por
ejemplo, más sensibles al estrés ambiental derivado del clima, el viento, la
contaminación atmosférica y la deposición ácida, así como a las epidemias de
insectos), la extracción de madera mediante el sistema de corta a hecho utilizando
maquinaria pesada y el control ineficaz de las epidemias de insectos. La reforestación
no dio buenos resultados, principalmente como consecuencia de la fuerte competencia
de la herbácea invasora Calamagrostis villosa.
IMPACTO DE LAS PRÁCTICAS FORESTALES INADECUADAS
En los años ochenta se talaron alrededor de 100 km2 de bosque (el 50 por ciento del
altiplano). La tecnología de corta a hecho utilizada (particularmente el arrastre de la
madera mediante tractores pesados) compactó alrededor del 10 por ciento de la
superficie del suelo. Debido a ello, la capacidad de infiltración de los suelos disminuyó
de 150 a 40 mm por hora. El desarrollo de una red de vías de arrastre y la
prolongación de los cursos de agua periódicos provocó una intensa erosión del suelo y
el transporte de sedimentos, que ocasionó a su vez el deterioro de la calidad del agua
de los cursos de agua y los embalses.
La densidad de las vías de arrastre y la red conexa de drenaje en el altiplano de la zona
montañosa aumentó de 1,3 a 4,7 km por kilómetro cuadrado. La esco-rrentía
superficial, que tenía lugar solamente en las vías de arrastre, aumentó, pues, del 52 al
68 por ciento. De esa forma disminuyó la capacidad de retención de las cuencas
hidrográficas. La erosión del suelo se intensificó de 0,01 a 1,34 mm y el transporte de
sedimentos se incrementó del 8 al 30 por ciento del volumen de suelo erosionado.
Erosión del suelo en las vías de arrastre de la cuenca de captación de Jizerka (1993),
que ocasionó la degradación de la calidad del agua en los cursos de agua y embalses
- J. K E EK
La deposición atmosférica ácida
La deposición atmosférica ácida medida en terreno abierto alcanzó la cota máxima a
finales de 1980 (Figura 1).
La deposición atmosférica total contenía un 45 por ciento de sulfatos y un 16 por ciento
de nitratos. Posteriormente, descendió la concentración de SO2 en el aire al disminuir
la producción de las centrales térmicas de carbón en Europa central, particularmente
en Alemania oriental. En los años noventa, la deposición atmosférica ácida en terreno
abierto era alrededor del 40 por ciento del nivel existente en 1987. Sin embargo, la
carga atmosférica de azufre observada en la vegetación, particularmente en los
bosques de piceas, era todavía mucho más elevada que en los terrenos abiertos
(Cuadro 1). Bajo la cubierta forestal, la deposición de azufre disminuye con la
defoliación de los rodales de piceas y con el aumento del número de árboles muertos.
DECLIVE DE LOS CURSOS DE AGUA Y LOS EMBALSES
Desde 1982 se viene realizando una investigación hidrológica a largo plazo para
controlar los efectos ecológicos de la deposición ácida y las prácticas forestales. La
investigación se ha llevado a cabo en los siguientes lugares:
La cuenca experimental de Jizerka (100 ha, con una altitud de 860 a 980 m), para
estudiar los efectos de la corta a hecho de masas maduras de piceas;
La cuenca control de Oldrichov (23 ha, con una altitud de 400 a 620 m), con el fin de
estudiar la hidrología y la bioquímica de un bosque maduro de hayas;
Las cuencas hidrográficas de tres embalses para el abastecimiento de agua potable:
Bedrichov, Sous y Josefuv Dul (Cuadro 2).
Los resultados indicaron que en los años setenta y ochenta había disminuido
significativamente la calidad del agua en los cursos de agua y embalses de los montes
Jizera: los valores del pH disminuyeron a una cifra entre 4 y 5 (Cuadro 3); el contenido
de aluminio aumentó de 1 a 2 mg por litro, con un alto nivel de formas tóxicas del
aluminio (Al3+ libre y complejos de aluminio inorgánico); y se redujo la fauna béntica.
En los embalses de Bedrichov, Sous y Josefuv Dul, se documentó la extinción de las
poblaciones de peces y se redujeron drástica-mente el zooplancton y el fitoplancton
(algas) (Stuchlik et al., 1997). La composición de especies del fitoplancton en los
embalses (número reducido de taxones, dominados por las Dinophyceae,
principalmente Peridinium sp.) es consecuencia de la acidez del agua. El zooplancton
era escaso; los organismos predominantes eran los rotíferos (Brachionus sericus y
Keratella valga) y los crustáceos (Cerio-daphnia qua-drangula y Cyclopidae spp). Los
cambios estacionales en la composición química del agua (acidificación episódica
cuando se fundía la nieve o se producían lluvias torrenciales) eran relativamente
elevados (Figura 2).
RECUPERACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA MEDIANTE LA ORDENACIÓN
DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS
En las aguas superficiales, los primeros signos de recuperación se observaron a finales
de los años ochenta como resultado de la reducción de la superficie foliar de las
plantaciones de piceas y la consiguiente disminución de la deposición ácida bajo la
cubierta de copas. En la cuenca de captación experimental de Jizerka, la corta a hecho
de rodales maduros de piceas y la reforestación con plántulas de la misma especie
redujo el índice de superficie foliar de 18,5 (en los bosques maduros de piceas) a un
máximo estacional de 2,7 (plántulas de piceas y herbáceas) e incrementó el rendimiento
hidrológico anual en 108 mm (872 mm observados en el período 1991-2000, frente a
los 764 mm calculados para el período comprendido entre 1981 y 1985, cuando la
cuenca estaba todavía cubierta por plantaciones maduras de piceas). En consecuencia,
la evapotranspiración anual disminuyó de 543 mm (en los rodales maduros de piceas) a
355 mm (en los rodales reforestados con plántulas de piceas y herbáceas).
Tras la corta a hecho de los rodales de piceas se apreciaron signos de recuperación en
la composición química del agua en la cuenca de Jizerka (Figura 3): los valores medios
anuales del pH aumentaron de 4 a 5,3, las concentraciones de sulfatos disminuyeron de
13 a 6 mg por litro y las concentraciones de nitratos de 6 a 4 mg por litro.
En el transcurso del decenio de 1990 se adoptaron prácticas de explotación forestal
tradicionales respetuosas con el medio ambiente: corta a hecho limitada (volumen
reducido de la tala), arrastre de la madera mediante caballos y cables, desembosque
estacional y respeto de las zonas de amortiguación ribereñas. El control eficaz de los
pequeños canales de erosión existentes depende de la sucesión de plantas en relación
con la profundidad, pendiente y longitud de esos canales. Casi el 90 por ciento de ellos
se han estabilizado de forma natural.
Utilización de especies autóctonas
Las especies arbóreas autóctonas con un sistema radical profundo (haya y abeto)
pueden influir favorablemente en la estabilidad del ecosistema al incluir horizontes del
subsuelo en el ciclo de los nutrientes, reducir el lixiviado de los mismos y reforzar la
estabilización de las pendientes (incluida la vulnerabilidad al viento). Los bosques
semina-turales de hayas (bosques autóctonos tratados mediante cortas de entresaca
con la finalidad principal de reforzar la regeneración natural) son más resistentes a la
acidificación que las plantaciones de piceas y crecen de forma natural en los terrenos
con pendientes pronunciadas de los montes Jizera. Cumplen una función muy
importante desde el punto de vista de la estabilidad del suelo, la conservación del
microclima forestal y el régimen hidrológico. En los bosques de hayas, la deposición de
sustancias ácidas bajo la cubierta es un 30 por ciento menor que en las masas de
piceas (Cuadro 1). Por consiguiente, los rodales forestales cuya composición es similar
a la estructura tradicional (Cuadro 4) pueden contribuir a impedir la acidificación a
largo plazo.
ENCALADO PARA AUMENTAR LA ALCALINIDAD
Todos los años, desde 1998, se procede al encalado del embalse de Sous una vez que se
han fundido las nieves (mediante la aplicación aérea de polvo de calcita, en
aplicaciones de 10 a 12 g por metro cúbico, con un tamaño de las partículas de menos
de 0,2 mm) con el fin de aumentar el pH y limpiar el agua de productos tóxicos. El
encalado aumenta notablemente la alcalinidad del agua en los embalses, como se
demostró también en los países escandinavos en los años ochenta (Brocksen y
Wisniewski, 1988). Sin embargo, el encalado refuerza la fluctuación estacional del pH
del agua del embalse (Figura 4) y produce cambios drásticos en la composición
química del agua susceptibles de provocar modificaciones impredecibles en la
productividad de fitoplancton y zooplancton en el embalse (un punto que es objeto de
estudio en la actualidad).
LA REINTRODUCCIÓN DE PECES
Desde el decenio de 1990, las aguas superficiales del altiplano de los montes de Jizera
carecían de poblaciones ícticas como consecuencia de la extrema acidificación del
medio y del elevado contenido de metales tóxicos que comportaba.
El control permanente de los efectos de los procesos experimentados por las cuencas
hidrográficas sobre la calidad del agua y sobre la biota en los embalses y cursos de
agua comenzó en 1991, estableciéndose el muestreo regular de 20 canales importantes
y seis embalses. Se medían in situ la transparencia, conductividad, pH y contenido de
oxígeno disuelto. Las pruebas de laboratorio comprendían análisis del pH, la
conductividad, la alcalinidad, la concentración de cationes y aniones, la concentración
de fósforo y la de carbono orgánico disuelto. Asimismo, se identificaba y calculaba el
fitoplancton y el zooplancton en muestras preservadas.
La mejora de los parámetros físicos y químicos de las aguas controladas a comienzos
del decenio de 1990 hizo posible considerar la reintroducción de peces. En 1991 se
reintrodujeron experi-mentalmente el salvelino (Salvelinus fontinalis, la especie más
tolerante al ácido) y la trucha común (Salmo trutta morpha fario) en el embalse de
Bedrichov y en los cursos de entrada a dicho embalse. Se llevó a cabo un inventario de
las poblaciones ícticas existentes en los cursos de agua tras la fundición de las nieves
(mayo), en el verano (julio) y en el período de reproducción (octubre). Para realizar el
inventario se recurrió a la pesca electrónica (capturando a los peces mediante
descargas eléctricas para devolverlos al agua una vez inventariados) en tramos de 30 a
60 m de longitud en los cursos de agua. Los salvelinos sobrevivieron y se reprodujeron
y en el transcurso de los años siguientes se observó la existencia de cantidades
suficientes de alimentos y una estructura de edad bien proporcionada y un crecimiento
individual en la población. Los ejemplares de trucha común murieron de inanición y no
se reprodujeron.
En 1996, se repoblaron el embalse de Sous y los caudales afluentes en él con 30 000
alevines. Esta población también consiguió sobrevivir. Sin embargo, las
concentraciones de aluminio y de metales pesados en los músculos y el hígado de los
peces sobrepasaba todavía el límite higiénico (Cuadro 5). Tan elevadas
concentraciones se deben al contenido extremadamente alto de aluminio y metales
pesados en los alimentos que consumen los peces, principalmente efemerópteros
(mosca de mayo) y tricópteros (frigánea, con predominio de Hydropsyche sp.) bénticos.
En 1999-2000, prosiguió la reintro-ducción de peces en el embalse de Josefuv Dul.
Para aumentar la resistencia de la nueva población, los alevines utilizados para la
repoblación se produjeron en las aguas frías de un arroyo muy acidificado.
La supervivencia de los peces en las aguas superficiales del altiplano parece estar
limitada por descensos intermitentes de los valores del pH y por el nivel de formas
tóxicas de aluminio (Al3+ libre y complejos de aluminio inorgánico). Cuando el pH del
agua se sitúa en unos valores de 5,3 o inferiores se produce una movilización
significativa de aluminio tóxico. Basándose en la supervivencia de los peces, se
considera que el valor crítico de toxicidad por aluminio se sitúa en 300 mg por litro. En
las aguas superficiales, ambos límites se superan todavía en los períodos en que se
funde la nieve y cuando se producen lluvias torrenciales.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Los bosques de muchas regiones montañosas de Europa central, en los que predominan
las especies de coníferas, se encuentran en una fase de cambio en respuesta a la
modificación del medio ambiente (Teller, Mathy y Jeffers, 1992). En los años ochenta,
las cuencas hidrográficas de los montes Jizera resultaron afectadas por una deposición
atmosférica ácida extrema, el declive de las plantaciones de piceas y la adopción de
prácticas forestales comerciales inadecuadas. Esos bosques figuran entre los
ecosistemas más sensibles de Europa: la roca madre, de lenta meteorización, y los
suelos podsólicos superficiales con un contenido muy escaso de cationes básicos tienen
una capacidad reducida de amortiguación para hacer frente a la deposición ácida.
La mejora de la calidad del agua superficial de los montes Jizera que se ha registrado
recientemente se debe a la reducción de la contaminación atmosférica y a la
disminución de la superficie foliar (así como de la densidad de la cubierta de copas)
conseguidas mediante la corta a hecho de los rodales de piceas, y en parte también al
encalado de los embalses y cuencas hidrográficas. Los valores del pH del agua han
aumentado de 4-5 a 5-6; las concentraciones de aluminio han disminuido de 1-2 mg
por litro a 0,2-0,5 mg por litro; y se ha reintroducido con éxito el salvelino (Salvelinus
fontinalis) en los embalses de cabecera.
El encalado ha aumentado de forma demostrable la alcalinidad del agua de los
embalses. Sin embargo, la modificación drástica de la composición química del agua
puede provocar cambios imprevisibles en la productividad de fitoplancton y
zooplancton en los embalses, ocasionando problemas en el tratamiento del agua. El
encalado en las cuencas hidrográficas como medio de reducir la acidez del suelo
también comporta muchos riesgos en los lugares en los que existe una mineralización
excesiva.
La revitalización de las cuencas de captura debería ser duradera sin intervenciones
adicionales (Haigh y K e ek, 2000). En los bosques de los montes Jizera todavía se
supera en un 50 por ciento aproximadamente la acidez atmosférica crítica (de 500 a
700 equivalentes de ácido por hectárea y año) (RIVM, 1993).
Desde una perspectiva a largo plazo, se podría mejorar la calidad del agua plantando
masas arbóreas con una composición casi autóctona (bosques de frondosas o
mezclados con una menor superficie foliar y una aspereza superficial más reducida en
comparación con las plantaciones de piceas). También las especies arbóreas naturales
con un sistema radicular profundo (hayas y abetos) pueden mejorar la estabilidad del
ecosistema, al incluir horizontes del subsuelo en el ciclo de los nutrientes, reducir el
lixiviado de los mismos y estabilizar las laderas. La ordenación de las cuencas
hidrográficas de montaña debe incluir prácticas forestales tradicionales respetuosas
con el medio ambiente como las cortas a hecho limitando el volumen de las talas, la
plantación anticipada, el arrastre de madera mediante caballos o cables, el
desembosque esta-cional y la reforestación manual. El respeto de las zonas ribereñas
es esencial para la estabilización de las cuencas hidrográficas de montaña.