Water management in dry areas / Gestión del agua en zonas secas

Spider web acting as a dew trap
Spider web acting as a dew trap

Fresh water supply is becoming increasingly scarce as many areas are receiving less and less rain. This makes it necessary and urgent to apply different methods for an efficient water management of agricultural lands in rural areas where there is no other source of water than rainfall:

  • Retain and store the rainwater
  • Make the soil more absorbent
  • Keep the soil surface covered
  • Use better adapted plants that need less water
  • Produce your own water

Many rather dry areas get most of their yearly rainfall just on a limited number of occasions with very strong downfall that often just lasts for a short time. Commonly this water just pours across the lands at a high pace drawing fertile soil with it on its, sometimes rather violent, way downhill to end up just to quickly in rivers and seas. But the sooner and higher up that the rain gets retained, the more useful will the water be. By applying low-cost techniques to a create a series of small shallow dams and ditches the rain can be kept on site and perhaps afterward be pumped up to a more permanent storage using low flow solar driven pumps.

The practice of leaving lands as bare as possible and the use of heavy machinery packs the soil hard and limits its ability to admit and store humidity. In contrast, a soil that is full of microbial and vegetal life is like a sponge that will suck up water and keep it stored in the ground. The use of machinery should be limited to lighter vehicles that can be used to open up soil and make in more absorbent.

Many farmers see any presence of other plant species as an unwelcome competitor for water and nutrients. On the contrary, can a well-managed selection of other plants have a positive impact on water retention, transformation of minerals into nutrients and will also increase biodiversity

Keeping the soil covered as much of time as possible, by letting different plants grow all year round, or by the use cuts from pruning and other plant rests to keep the surface covered up, will decrease the loss of humidity in the ground and protect it from drying up under strong solar exposure.

The selection of cultivated species should be well adapted to the local conditions and well suited to grow in areas with less water. Different pruning techniques, that takes away older and bigger branches and leaves room for younger ones can make trees more productive with less water.

Even the driest dessert contains a certain amount of humidity in the air. Different cultures have used different passive techniques to “harvest” the dew from the air. Various types constructions have been applied to bring the temperature of the air humidity down below the dew point to make it condensate and turn into liquid that can be stored. Today there are many different active techniques under development that can use solar energy to produce a cool surface where air humidity can condensate. We will look into those further in a future post.

Telaraña actuando como un atrapador de rocío
Telaraña actuando como un atrapador de rocío

Las provisiones de agua dulce limpia son cada vez más escasas, ya que muchas áreas reciben cada vez menos lluvia. Esto hace necesario y urgente aplicar diferentes métodos para una gestión eficiente del agua en tierras agrícolas en áreas rurales donde no hay otra fuente de agua que la lluvia:

  • Conservar y almacenar el agua de lluvia
  • Hacer que el suelo sea más absorbente
  • Mantener la superficie del suelo cubierta
  • Usar plantas mejor adaptadas que necesitan menos agua
  • Producir su propia agua

Muchas áreas con periodos de sequia extendidos obtienen la mayoría de sus precipitaciones anuales solo en un número limitado de ocasiones con una caída muy fuerte que a menudo dura poco tiempo. Habitualmente, esta agua pasa por encima de las tierras a gran velocidad, arrastrando tierra fértil consigo, a veces de forma bastante violenta, cuesta abajo hasta terminar rápidamente en ríos y mares. Pero cuanto antes y más arriba se conserve la lluvia, más útil será el agua. Mediante la aplicación de técnicas de bajo coste para crear una serie de pequeñas presas y zanjas poco profundas, se puede preservar las aguas pluviales en el propio lugar y para quizás luego ser bombeadas a un almacenamiento más permanente utilizando bombas de bajo caudal impulsadas por energía solar.

La práctica de dejar las tierras lo más desnudas posible y el uso de maquinaria pesada compacta el suelo y limita su capacidad de admitir y almacenar la humedad. Por el contrario, un suelo que está lleno de vida microbiana y vegetal es como una esponja que succionará agua y la mantendrá almacenada en el suelo. El uso de maquinaria debe limitarse a vehículos más ligeros que puedan usarse para abrir el suelo y hacerlo más absorbente.

Muchos agricultores ven cualquier presencia de otras especies de plantas como un competidor no deseado para el agua y los nutrientes. Al contrario de esto, una selección bien gestionada de otras plantas puede tener un impacto positivo en la retención de agua, la transformación de minerales en nutrientes y también aumentará la biodiversidad.

Mantener el suelo cubierto la mayor cantidad de tiempo posible, dejando crecer diferentes plantas durante todo el año, o mediante cortes trituradas de poda y otros restos de plantas para mantener la superficie cubierta, reducirá la pérdida de humedad en el suelo y lo protegerá de secarse bajo una fuerte exposición solar.

La selección de especies cultivadas debe adaptarse bien a las condiciones locales y ser adecuada para crecer en áreas con menos agua. Diferentes técnicas de poda, que quitan las ramas más viejas y más grandes y dejan espacio para las más jóvenes, pueden hacer que los árboles sean más productivos con menos agua.

Incluso el desierto más seco contiene una cierta cantidad de humedad en el aire. Diferentes culturas han usado diferentes técnicas pasivas para “cosechar” el rocío del aire. Se han aplicado diversas construcciones de tipos para reducir la temperatura de la humedad del aire por debajo del punto de condensación y condensarla y convertirla en un líquido que pueda almacenarse. Hoy en día hay muchas técnicas activas diferentes en desarrollo que pueden usar energía solar para obtener una superficie refrigerada donde la humedad del aire puede condensarse. Investigaremos estas técnicas más en futuras publicaciones.

Water retainment systems / Sistemas de retención del agua

The flow of water atop and below the soil level is a natural part of the cycle of water. The capacity of the soil to absorb surface water decides how much of it will run off further downhill and how much will infiltrate and continue its course below the surface level. This capacity depends on the type of the soil, a coarser material will let the water through more easily and a finer material will have more capacity to retain the water. Plants and trees contribute to further retain and process the water. The topography will decide which course the water will take on its way downhill and if it will stop and accumulate on the way. This natural process can be adapted and used for many different reasons: for example as a way to retain rainwater, to control soil erosion, as a base for natural irrigation, to improve soil fertility or to treat residual waters.

The Keyline technique was development by the Australian farmer P.A. Yeomans and published in the 50’s as a system of landscape contour treatment, seeking to gain a maximum absorption of rainfall from improving the water retaining performance of ridges and valleys. In the system, a keypoint is defined as point where a flat area suddenly steepens and a keyline is defined as all points on the same continuous level. The soil along the keyline is then ploughed taking material from the uphill side and leaving it on the downhill side. Yeoman’s keyline principles have been used in many contexts, like in Permaculture and other holistic approaches to agriculture.

In Latin American developing countries shallow trenches are dug along the cultivated terraced edges or slopes, perpendicular to the water flow, and the soil from the trench is left on the downhill side, where plants are put to bind the soil and benefit from the added humidity and fertility. Sometimes the trench is filled with small stones or just left empty to accumulate fertile soil that the rains carry with them from further uphill. Later that soil is again put on the cultivated areas. Stone filled infiltration trenches are also used in many urban areas as retention basins for stormwater to slow down the impact from heavy rains on urban sewer systems.

When it comes to treatment of residual waters, there have been a developments of many different systems. Simpler systems that only handle grey waters (from showers and kitchen sinks) are most common for individual users but also systems that include black waters (toilet water) are being used with many examples of bigger public systems. In any case it is important to first separate and collect all the sludge and bigger particles. This is done by means of coarser filters and a sludge separating chamber before letting the water go further. Later the water can be led into a small pond where plants help to process the bacterial content and break organic material down in a aerobic process (with oxygen). Often the residual water is also led onto to a bed of gravel and coarser sand where it will slowly infiltrate and be purified in a more anaerobic process (without oxygen). The access to oxygen in the process is much more efficient in dealing with impurities but can’t always be achieved in smaller systems with a reduced amount of water processed.

It is important that these infiltration beds are not put close to natural water courses, fresh water sources or just above ground water level, as the untreated water needs a long time passing through different layers to be ready to mix with other water sources. At the bottom of the infiltration bed a collector tube can be placed to reuse the treated water for irrigation. The distances to keep from those sources depend on the type of the natural soil and the amount of gravel and sand used in the infiltration beds. To decide on this it is always wise to let a specialist analyse a soil sample.

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El flujo del agua por encima y por debajo del nivel del suelo es una parte natural del ciclo del agua. La capacidad del suelo para absorber las aguas superficiales determina cuanta cantidad seguirá más abajo y cuanta cantidad se infiltrará y continuará su curso por debajo del nivel superficial. Esta capacidad depende del tipo de suelo, un material más grueso permitirá que el agua pase más fácilmente y un material más fino tendrá más capacidad para retener el agua. Las plantas y los árboles contribuyen a retener y procesar el agua. La topografía decidirá qué rumbo tomará el agua en su camino cuesta abajo, si se detendrá y se acumulará en el camino. Este proceso natural puede ser adaptado y utilizado por muchas razones diferentes: por ejemplo, como forma de retener el agua de lluvia, para controlar la erosión del suelo, como base para el riego natural, para mejorar la fertilidad del suelo o para tratar las aguas residuales.

La técnica Keyline fue desarrollada por el agricultor australiano P.A. Yeomans y publicado en los años 50 como un sistema de tratamiento del contorno del paisaje, intentando ganar una absorción máxima de las precipitaciones para mejorar el funcionamiento de retención del agua en crestas y valles. En el sistema, un punto clave (keypoint) se define como punto en el que un área plana de repente se inclina y una línea clave (keyline) se define como todos los puntos en el mismo nivel continuo. El suelo a lo largo de la línea dominante es entonces arado tomando material desde el lado cuesta arriba y dejándolo en el lado de la cuesta abajo. Los principios de la línea clave de Yeoman se han utilizado en muchos contextos, como en Permacultura y otras prácticas más holísticos de la agricultura.

En los países en desarrollo de América Latina se cavan zanjas poco profundas a lo largo de los bordes o pendientes cultivados en terrazas, perpendiculares al flujo de agua, y el suelo de la zanja se deja en la ladera, donde se introducen plantas para fijar el suelo que se benefician de la humedad y la fertilidad añadida. A veces la trinchera se llena de pequeñas piedras o simplemente se dejan vacías para acumular suelo fértil que las lluvias llevan consigo desde cuesta arriba. Más tarde se vuelve a poner este suelo en las áreas cultivadas. Las trincheras de infiltración llenas de piedra también se usan en muchas áreas urbanas como cuencas de retención para que las aguas pluviales reduzcan el impacto de las fuertes lluvias en los sistemas de alcantarillado urbano.

Cuando se trata de tratamiento de aguas residuales, ha habido un desarrollo de muchos sistemas diferentes. Los sistemas más simples que sólo manejan aguas grises (de duchas y fregaderos de cocina) son más comunes para los usuarios individuales, pero también los sistemas que incluyen aguas negras (agua del inodoro) se utilizan con muchos ejemplos de sistemas públicos más grandes. En cualquier caso, es importante primero separar y recoger todos los lodos y partículas más grandes. Esto se hace mediante filtros más gruesos y una cámara de separación de lodos antes de dejar que el agua vaya más lejos. Posteriormente, el agua puede ser conducida a un pequeño estanque donde las plantas ayudan a procesar el contenido bacteriano y descomponen el material orgánico en un proceso aeróbico (con oxígeno). A menudo, el agua residual también se conduce a un lecho de grava y arena más gruesa donde se infiltrará lentamente y se purificará en un proceso más anaeróbico (sin oxígeno). El acceso al oxígeno en el proceso es mucho más eficaz en el tratamiento de impurezas, pero no siempre se puede lograr en sistemas más pequeños con una cantidad reducida de agua procesada.

Es importante que estos lechos de infiltración no se pongan cerca de cursos de agua naturales, fuentes de agua dulce o simplemente sobre el nivel freático del agua, ya que el agua no tratada necesita mucho tiempo pasando por diferentes capas para estar lista para mezclarse con otras fuentes de agua. En la parte inferior del lecho de infiltración se puede colocar un tubo colector para reutilizar el agua tratada para riego. Las distancias a conservar de estas fuentes dependen del tipo de suelo natural y de la cantidad de grava y arena utilizada en los lechos de infiltración. Para decidir sobre esto siempre es aconsejable dejar que un especialista analice una muestra de suelo.

Biodegradable detergents / Detergentes biodegradables

Whether you have your own private sewer installation or send the wastewater off to a centralized municipal sewer system, it’s a good idea to look closer at biodegradable detergents. Normal detergents are toxic to aquatic life and are difficult to eliminate from the waste water system. They are based on chemicals that are resistant to decomposition by any biological agents (like bacteria), which means that they will stay in their original chemical form for long time and are hard to break down and convert to more benign substances.

The conventional detergents sometimes contain ingredients like NPE (not allowed in the EU), phosphates, chlorine bleach and synthetic fragrances that are hazardous to your own health, so watch out and try to stay away from these. If your own, or are planning to install, an environmentally friendly waste water system, then all non-biodegradable products should be totally avoided, as they will ruin the natural decomposition process and render the normally very useful end-product toxic.

The biodegradable detergents do not contain any toxic or harmful substances so they are softer for hair, hands and skin and does not irritate your respiratory system. They are based on non-hazardous ingredients, are more concentrated and only use natural fragrances. Also you get a product that hasn’t been tested on animals and are safe to use on any surfaces.

To further avoid generating waste you should look for bulk products where you can bring along and refill your own containers or use returnable containers which are reused many times. Normally these products are also better priced.

If you feel motivated to investigate further about biodegradable detergents you can also venture into producing your own detergents, like for example your own soap. There are plenty of descriptions and recipes available on the Internet.

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Si tienes tu propia instalación de alcantarillado privado o mandas las aguas residuales a un sistema centralizado de alcantarillado municipal, es una buena idea mirar más de cerca los detergentes biodegradables. Los detergentes normales son tóxicos para la vida acuática y son difíciles de eliminar del sistema de aguas residuales. Se basan en productos químicos que son resistentes a la descomposición por cualquier agente biológico (como las bacterias), lo que significa que permanecerán en su forma química original durante mucho tiempo y son difíciles de descomponer y convertir a sustancias más benignas.

Los detergentes convencionales a veces contienen ingredientes como NPE (no permitido en la UE), fosfatos, blanqueadores de cloro y fragancias sintéticas que son peligrosas para la salud, así que ten cuidado y trata de mantenerte alejado de estas sustancias. Si tienes tu propio sistema o planea instalar un sistema de aguas residuales respetuoso con el medio ambiente, entonces todos los productos que no son biodegradables deben ser totalmente evitados, ya que arruinarán el proceso de descomposición natural y harán que el producto final, que normalmente es muy útil para el cultivo, sea tóxico.

Los detergentes biodegradables no contienen sustancias tóxicas o nocivas, por lo que son más suaves para el cabello, las manos y la piel y no irritan el sistema respiratorio. Se basan en ingredientes no peligrosos, son más concentrados y sólo utilizan fragancias naturales. También se obtiene un producto que no ha sido probado en animales y son seguros de usar en cualquier superficie.

Para evitar aún más la generación de residuos, debes buscar productos a granel donde puedes traer y rellenar tus propios contenedores o utilizar envases retornables que se reutilizan muchas veces. Normalmente estos productos también tienen un mejor precio.

Si tienes la motivación para investigar más acerca de los detergentes biodegradables también puede aventurarse en la producción de sus propios detergentes, como por ejemplo su propio jabón. Hay un montón de descripciones y recetas disponibles en Internet.

Off-grid drainage systems / Desagües fuera de la red

On farms and holiday homes in the countryside it is rather common to have just a septic tank to handle both the “grey” (washing) and “black” water (toilets). So when the tank is full you have to call a truck to come over and pump the stuff out and, hopefully, bring it to the municipal foul water treatment plant.

But there are many more environmentally friendly solutions available for people who really want to live off the grid and be independent of paying trucks and maintaining tanks.

The Swedish company Aquatron offers a system, which is based on separating the grey and black water at the source, so the grey water from washbasins and showers goes into separate tubes and is passed through a settling tank and then into a infiltration bed. From there it can be used directly for watering. The black water from the toilets goes into a separator that, by the sole use of centrifugal source and gravity, automatically separates the solids from the liquids, and the solids fall into a composting bio-chamber and in a short time is turned into good and nutrient topsoil. The separated liquids are then connected to the same infiltration system as the grey water.

So you get a maintenance-free  autonomous system, which produces topsoil. Another good thing is that you can use any standard flush toilet of your like, avoiding solutions that rely on specially made toilets that might not look that nice in your bathroom.

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En las fincas y casas de vacaciones en el campo, es bastante común tener sólo un tanque séptico para manejar tanto las aguas “grises” (de lavabos) como las “negras” (de inodoros). Cuando el depósito está lleno hay que llamar a un camión para venga a bombear para sacar la materia fuera y, con suerte, llevarla a la planta municipal de tratamiento de aguas residuales.

Pero hay soluciones mucho más respetuosas con el medio ambiente para la gente que realmente quieren vivir fuera del sistema y poder ser independientes de pagar los camiones y el mantenimiento de los tanques.

La compañía sueca Aquatron ofrece un sistema que se basa en separar primero las aguas grises y negras en su origen, haciendo que estas aguas grises de lavabos y duchas vayan a tubos separados y se pasen a través un tanque de sedimentación y una base de infiltración. De allí se puede sacar el agua directamente para riego. Las aguas negras de los aseos entra en un separador, que mediante el uso de la fuerza centrífuga y la gravedad, automáticamente separan los  líquidos de los sólidos, que caen en una bio-cámara de compostaje y en poco tiempo se convierten en una buena y nutritiva tierra vegetal. Los líquidos separados van a la misma infiltración que las aguas grises.

Así se consigue un sistema autónomo sin necesidad de mantenimiento, que produce además tierra vegetal. Otra ventaja es que se puede utilizar cualquier inodoro estándar de su gusto, evitando soluciones que se basan en indoros especiales, que tal vez no quedan tan bonitos en su cuarto de baño.