¿Qué es una solución basada en la naturaleza?

A medida que los eventos climáticos extremos se vuelven más frecuentes, más intensos y más disruptivos, los propietarios de infraestructura y los ingenieros enfrentan una presión creciente para mejorar la resiliencia mientras gestionan las demandas ambientales y de desempeño a largo plazo. En aplicaciones de control de erosión e hidráulicas, las soluciones basadas en la naturaleza (NbS, por sus siglas en inglés) están ganando atención porque ayudan a proteger la infraestructura trabajando con los sistemas naturales, en lugar de depender únicamente de enfoques convencionales de revestimiento rígido.

Una NbS utiliza procesos naturales o características naturales para abordar desafíos de ingeniería y ambientales. En la práctica, esto suele implicar la incorporación de vegetación natural, sistemas de suelo e hidrología en el diseño de la infraestructura, de modo que las NbS respalden la forma en que los paisajes funcionan de manera natural. En aplicaciones de control de erosión, este enfoque puede ayudar a reducir riesgos, mejorar el desempeño a largo plazo, aumentar la resiliencia y lograr una mejor integración de la infraestructura con su entorno.

En esencia, las NbS están diseñadas para preservar y respaldar las funciones de protección que ya existen en los sistemas naturales. Por ejemplo, la vegetación puede reducir la velocidad de la escorrentía y proteger la superficie del suelo del impacto de la lluvia, reforzar el suelo mediante el desarrollo de raíces, y ayudar a filtrar sedimentos y contaminantes, al mismo tiempo que reduce la huella de carbono. Cuando estos procesos naturales se combinan con un refuerzo diseñado, el resultado es un sistema más resiliente que puede ofrecer protección duradera contra la erosión y múltiples beneficios ambientales, manteniendo una apariencia natural.

Por qué son importantes las soluciones basadas en la naturaleza diseñadas

Las inundaciones, la inestabilidad superficial de taludes y la erosión ejercen una presión cada vez mayor sobre carreteras, terraplenes, canales de drenaje, vertederos y cursos de agua. A medida que se intensifican las fuerzas hidráulicas, los suelos pueden perder resistencia, fallar y transportar sedimentos aguas abajo, lo que afecta tanto el desempeño de la infraestructura como la calidad del agua. Los sistemas tradicionales como el enrocado, el concreto y las gaviones, diseñados bajo supuestos anteriores, pueden ya no ofrecer el nivel de resiliencia y beneficios ambientales que muchos sitios requieren hoy en día. Esta es una de las razones por las que las NbS diseñadas están recibiendo mayor atención. En lugar de enfocarse únicamente en resistir los daños con materiales rígidos o duros, ayudan a reducir el riesgo al mejorar la capacidad de un sistema para adaptarse, recuperarse y seguir funcionando.

Aplicaciones comunes de las soluciones basadas en la naturaleza diseñadas

Las NbS diseñadas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de infraestructura. Algunos ejemplos comunes incluyen taludes junto a carreteras, terraplenes, canales de aguas pluviales, costas, riberas de ríos, vertederos, salidas de descarga y otras áreas propensas a inundaciones donde la erosión y el socavamiento amenazan la estabilidad a largo plazo. En estos entornos, la vegetación suele desempeñar un papel importante, pero la vegetación por sí sola puede no ser siempre suficiente. Productos temporales de control de erosión como paja, hidromulch o mantas de control de erosión pueden apoyar el establecimiento, pero no ofrecen el desempeño hidráulico a largo plazo de los sistemas reforzados permanentes. Esto crea una brecha entre la estabilización a corto plazo y la resiliencia a largo plazo.

Las NbS diseñadas ayudan a cerrar esa brecha al combinar y reforzar los sistemas naturales con soluciones permanentes. Esto permite a los diseñadores conservar los beneficios de la vegetación mientras se añade el soporte estructural necesario para funcionar bajo condiciones hidrológicas, hidráulicas y no hidráulicas severas. [JH1.1]

Por qué las soluciones basadas en la naturaleza diseñadas pueden ser más efectivas que las soluciones tradicionales

Los enfoques tradicionales de control permanente de la erosión suelen basarse en revestimientos rígidos como enrocado, concreto y gaviones. Si bien estos métodos pueden proporcionar protección inmediata, también pueden implicar ciertas desventajas. Los sistemas rígidos pueden ser costosos de transportar e instalar, difíciles de adaptar a pendientes pronunciadas, más disruptivos para el paisaje circundante, con beneficios ambientales limitados o inexistentes, emitir una gran huella de carbono y, en algunos casos, resultar costosos de inspeccionar o reparar. Además, pueden trasladar los impactos hidráulicos aguas abajo en lugar de reducir completamente el riesgo.

Las NbS diseñadas ofrecen un enfoque más equilibrado. En lugar de reemplazar la vegetación y los procesos del suelo, los fortalecen. Los sistemas vegetados reforzados pueden mejorar la resistencia a la erosión mientras promueven la infiltración, apoyan la recarga de aguas subterráneas, reducen el transporte de sedimentos, filtran contaminantes, disminuyen la huella de carbono y mantienen una interfaz más natural con el entorno circundante.

Además, pueden volverse más fuertes con el tiempo. A medida que la vegetación madura y los sistemas radiculares se expanden, la interacción entre el crecimiento de las plantas y el refuerzo diseñado puede mejorar la estabilidad del suelo y la resistencia a la erosión. Esto significa que el sistema no solo resiste la erosión de forma mecánica, sino que también se beneficia del desarrollo natural de una manera que los sistemas rígidos no pueden.

En entornos visibles y de cara al público, como canales junto a carreteras y corredores de drenaje urbano, este enfoque también puede ofrecer una apariencia más natural y una mejor aceptación por parte de la comunidad, además de reducir la contaminación térmica, en comparación con el uso de roca o concreto expuesto.

Vegetación reforzada y desempeño de ingeniería

Las NbS exitosas siguen dependiendo de una ingeniería sólida. En muchas aplicaciones, los sistemas vegetados reforzados se basan en soluciones permanentes como HPTRM y TRM para anclar las zonas radiculares, mejorar la resistencia a la erosión y respaldar el desempeño a largo plazo bajo tensiones hidráulicas y relacionadas con el mantenimiento. En aplicaciones más exigentes, los Sistemas de Protección de Suelos Diseñados (Engineered Earth Armoring Systems®), como PROPEX^® Armormax^®, pueden proporcionar refuerzo adicional para la estabilidad superficial de taludes y cargas hidráulicas extremas, manteniendo al mismo tiempo una superficie vegetada.

En el programa Building Resilient Infrastructure and Communities (BRIC) de FEMA, las NbS se definen como estrategias sostenibles, naturales o diseñadas basadas en la naturaleza que gestionan riesgos derivados de peligros como inundaciones e incendios forestales, al tiempo que brindan beneficios ambientales, sociales y económicos. Como parte del programa BRIC, el Portafolio de Acciones de Mitigación de FEMA destaca proyectos reales de mitigación que utilizan enfoques de diseño resiliente basados en la naturaleza, y los proyectos PROPEX Armormax han sido presentados como ejemplos de este tipo de estrategia de mitigación de inundaciones.

Para condiciones aún más severas, los sistemas estructurales vegetados, como PROPEX Scourlok^® y PROPEX Pyramattress^®, pueden ayudar a proteger riberas de ríos, canales, vertederos y salidas de descarga donde el socavamiento y el estrés hidráulico superan los límites de soluciones vegetadas más ligeras, HPTRM y TRM.

Este abanico de enfoques hace que las NbS diseñadas sean prácticas en un amplio espectro de condiciones de sitio. En lugar de obligar a los diseñadores a elegir entre vegetación y desempeño, estas NbS diseñadas hacen posible lograr ambos.

Resiliencia a largo plazo más allá del control de la erosión

Una de las mayores ventajas de las NbS diseñadas es que su valor se extiende más allá del control de la erosión y la estabilidad superficial de taludes. Cuando se diseñan adecuadamente, pueden contribuir a la mejora de la calidad del agua al reducir el transporte de sedimentos, filtrar contaminantes, mejorar la recarga de aguas subterráneas y absorber nutrientes. Según un informe de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos sobre tecnología de aguas pluviales, “...la capacidad de la vegetación para atrapar y retener sedimentos aumenta con la longitud de las hojas y el área de la sección transversal de la vegetación, con tasas de retención que van del 30 % al 70 %” (Office of Water, EPA, 1999). Al aprovechar la resistencia y longevidad de una NbS diseñada, los procesos naturales se ven ampliamente potenciados y pueden apoyar de manera efectiva la mejora de la calidad del agua a largo plazo. También pueden respaldar consideraciones ecológicas al establecer hábitats, aumentar el secuestro de carbono, mejorar la integración visual con el sitio y preservar las rutas de infiltración que ayudan a regular los impactos aguas abajo.

La durabilidad es otra parte importante de la ecuación. Los sistemas de protección de infraestructura deben funcionar no solo bajo estrés hidráulico, sino también frente a tensiones no hidráulicas como el paso de equipos de construcción, tráfico de mantenimiento, carga de escombros, fauna silvestre, exposición a rayos UV y otras condiciones de servicio a largo plazo. Los sistemas vegetados reforzados diseñados para estas realidades pueden proporcionar una solución duradera, al tiempo que preservan las ventajas funcionales y ambientales de la vegetación.

Desde una perspectiva de costos, las NbS diseñadas también pueden mejorar el costo total de propiedad. Una instalación más rápida, menores demandas de materiales, reparaciones localizadas y un mantenimiento a largo plazo reducido pueden convertirlas en una alternativa atractiva frente a sistemas tradicionales más rígidos, especialmente cuando los proyectos se evalúan de manera integral y no solo por su apariencia inicial o por la costumbre.

Para obtener una perspectiva más amplia sobre el diseño de infraestructura resiliente, explore nuestro blog sobre soluciones a largo plazo para la resiliencia frente al cambio climático.

Un camino más inteligente hacia una infraestructura resiliente

Para ingenieros, propietarios y responsables de la toma de decisiones, el valor es claro. Las NbS diseñadas pueden ayudar a reducir riesgos mientras respaldan los sistemas naturales que estabilizan el suelo, gestionan el agua y mejoran la resiliencia del sitio con el paso del tiempo. En muchas aplicaciones, el enfoque más eficaz no es reemplazar el paisaje con revestimientos rígidos, sino reforzar sus funciones naturales de protección con desempeño de ingeniería. Al trabajar con la naturaleza en lugar de contra ella, las NbS diseñadas pueden ayudar a crear infraestructuras más resilientes, más adaptables y mejor alineadas con los objetivos de los proyectos a largo plazo.

Fuentes:

Oficina de Agua, & EPA, M. T. B., 2. Hoja informativa de Tecnología de Aguas Pluviales: Mantas de refuerzo de césped (1999). Washington, D.C.; Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. Environmental Protection Agency), Oficina de Agua.