Filtración en lecho de río: una alternativa sostenible para mejorar el agua de riego en zonas tropicales

Los profesores Luis Darío Sánchez Torres, Andrés Fernando Echeverri Sánchez y Edgar Leonardo Quiroga lideraron la investigación sobre sistemas de filtración en lecho de río.

Recientemente, un equipo interdisciplinario de la Universidad del Valle, liderado por los docentes Andrés Fernando Echeverri Sánchez, Luis Darío Sánchez Torres y Edgar Leonardo Quiroga, publicó un estudio en la revista Water (clasificada como Q1 en el SJR Ranking) que evidencia el potencial de los sistemas de filtración en lecho de río para mejorar las condiciones del agua destinada al uso agrícola, favoreciendo la producción de cultivos de mayor calidad y la optimización de los sistemas de riego presurizado. Una investigación que aporta información clave para promover y orientar la implementación de esta tecnología en países tropicales con dificultades en el abastecimiento del recurso hídrico para la agricultura debido a la elevada contaminación de sus ríos.

Una tecnología basada en la naturaleza

En la filtración en lecho de río, el agua se desplaza, en un flujo subterraneo, del río al pozo gracias a la permeabilidad del suelo y al gradiente hidráulico. Suministrada por los autores.

La filtración en lecho de río (RBF, por sus siglas en inglés) es una solución basada en la naturaleza que permite obtener agua con una carga contaminante significativamente menor que la de los cuerpos de agua superficiales.

Esta técnica consiste en construir un pozo cerca de un río, en un terreno de alta permeabilidad, es decir, que permite el fácil paso del agua hacia el subsuelo. Esta intervención genera un gradiente hidráulico (una diferencia de carga hidráulica entre zonas conectadas) que hace que parte del agua del río fluya, de manera subterránea, hacia el pozo. Después, mediante bombeo, se extrae el recurso hídrico del acuífero, creando un gradiente que reinicia el ciclo.

Durante su tránsito a través del lecho del río y las diferentes capas del subsuelo, el agua se depura de manera natural mediante procesos de degradación biológica, adsorción, filtración física, oxidación y otros mecanismos propiciados por cada estrato. Como resultado, el recurso hídrico que llega al pozo presenta concentraciones reducidas de sedimentos, sólidos suspendidos, microorganismos, material disuelto, materia orgánica, pesticidas y otros contaminantes.

En la RBF, el agua interactúa con los sedimentos, lo que reduce la turbidez y la carga microbiana. Suministrada por los autores. 

Su potencial agrícola

Gracias a su efectividad y bajo requerimiento de procesos de tratamiento, la RBF se ha utilizado durante más de cien años, principalmente en Europa, como pretratamiento de potabilización del agua, lo que ha permitido reducir costos y disminuir el uso de productos químicos.

Asimismo, esta tecnología se ha aplicado en países como China, India, Malasia y Egipto para mejorar la calidad del agua destinada a la agricultura. En estos contextos, su uso busca prevenir afectaciones derivadas tanto de la sensibilidad de ciertos cultivos (como los de las hortalizas) frente a la carga contaminante del agua como de la vulnerabilidad de los sistemas de riego presurizado a los sólidos suspendidos, que pueden causar obstrucciones o daños permanentes. Así, esta aplicación resulta especialmente relevante para países como Colombia, que enfrenta dificultades para suministrar agua de calidad a la agricultura debido a la alta contaminación de sus cuerpos de agua. 

No obstante, el uso de la RBF con fines agrícolas en contextos tropicales ha sido poco estudiado, lo que limita el soporte técnico necesario para diseñar y construir proyectos piloto que permitan avanzar hacia una implementación a mayor escala.

La filtración en lecho de río se utiliza en la India para suministrar agua de calidad a la agricultura. Tomado de El País.

Una revisión científica para impulsar la filtración en lecho de río

Ante este panorama, los investigadores Leonardo Castillo Sánchez, Andrés Fernando Echeverri Sánchez y Jhony Armando Benavides Bolaños, del Eidenar, así como Luis Darío Sánchez Torres y Edgar Leonardo Quiroga Rubiano, de Cinara, realizaron el estudio Una revisión de la filtración en las orillas de los ríos con un enfoque en la agricultura tropical para el suministro de agua de riego.

“El objetivo de este estudio fue sintetizar el conocimiento actual sobre la filtración en lecho de río para obtener agua para el riego agrícola; establecer principios básicos de diseño; evaluar su desempeño en términos de cantidad y calidad del agua; e identificar criterios para la selección de sitios de instalación, así como los retos operativos asociados a su implementación en Sudamérica y otras regiones tropicales”, explicó el profesor Edgar Leonardo Quiroga.

Leonardo Castillo Sánchez y Jhony Armando Benavides Bolaños también participaron en la investigación.

El enfoque PRISMA y los objetivos de la investigación

Para ello, los investigadores aplicaron la metodología Prisma (sigla en inglés de Elementos Preferentes de Reporte para Revisiones Sistemáticas y Metaanálisis), la cual garantiza la transparencia, la calidad y la reproducibilidad de este tipo de estudios.

“Con esta metodología, aseguramos el rigor científico y una cobertura integral del estudio de la filtración en lecho de río aplicada a sistemas de riego agrícola a nivel mundial”, indicó el docente Andrés Fernando Echeverri.

El corpus de la investigación estuvo conformado por 128 artículos publicados entre 2000 y 2025, seleccionados mediante un proceso de dos etapas:

1. Una búsqueda bibliométrica, mediante términos clave, en Scopus, ScienceDirect, Web of Science, SpringerLink y otros repositorios especializados.
2. Una fase de filtrado que permitió excluir 946 artículos no pertinentes para los objetivos del estudio.

De este modo, el corpus reunió experiencias de aplicación de la filtración en lecho de río en sistemas de riego agrícola en países como Malasia, Alemania, Egipto, Corea del Sur, Canadá, Tailandia, India, Brasil, Polonia, China, Irán, Hungría, Vietnam, Estados Unidos, Jordania y Rusia. Esta diversidad de casos permitió a los investigadores caracterizar los fundamentos tecnológicos de la RBF, examinar los parámetros específicos de sus distintos diseños y sintetizar su capacidad para mejorar la calidad del agua, según el contexto y las condiciones del entorno.

“En el diseño influyen muchos aspectos: los pozos colectores pueden ser de diferentes formas; las distancias al río varían y las condiciones geológicas e hidráulicas son diversas. Todo ello incide en la capacidad de la tecnología para captar y depurar el agua”, señaló el profesor Luis Darío Sánchez.

Adicionalmente, el estudio incluyó un análisis de viabilidad de un sistema de RBF en el Distrito de Adecuación de Tierras Roldanillo, La Unión y Toro (RUT). Esto comprendió una caracterización hidrogeológica del entorno (mediante métodos de prospección geofísica), la identificación de desafíos relacionados con la calidad del agua y aspectos ambientales y operativos, así como la evaluación de sitios potenciales para su emplazamiento.

El Distrito RUT (Valle del Cauca) reúne más de 10.000 ha dedicadas al cultivo de caña de azúcar, maíz y una amplia variedad de cultivos frutales. Suministrada por los autores. 

“Este análisis resulta especialmente valioso, pues ya existe un proyecto, en el que participan la Universidad del Valle, la Corporación ScienteLab e Innovagric S. A. S., orientado a fortalecer a los pequeños productores del Distrito RUT mediante el mejoramiento de la calidad del agua de riego. Entonces, el estudio brinda el sustento científico para considerar la implementación de esta solución basada en la naturaleza allí”, destacó Echeverri.

Resultados clave: mejoras en la calidad del agua

La revisión bibliográfica confirmó la capacidad de la filtración en lecho de río para mejorar la calidad del recurso hídrico destinado al riego agrícola. Bajo tiempos de residencia (período en que el agua infiltrada permanece bajo la superficie) bien diseñados y gradientes hidráulicos moderados, esta técnica puede reducir de manera significativa la carga microbiana y los niveles de turbidez del agua.

“Se pueden lograr reducciones de patógenos superiores a tres unidades logarítmicas, lo que equivale a la eliminación del 99,9 % de ellos. Eso es enorme para una tecnología de baja demanda de procesos como esta”, indicó Sánchez.

Asimismo, con frecuencia se alcanzan valores de turbidez inferiores a 5 NTU, nivel aceptado por la OMS para agua de consumo humano.

“Esta mejora en la calidad del agua abre oportunidades para que los agricultores produzcan cultivos de mayor calidad y valor económico, como los frutales. Además, permite disminuir costos, ya que reduce entre un 40 y 60 % la necesidad de mantenimiento de los sistemas de riego”, resaltó Quiroga.

Esta alta eficiencia, sumada a su baja adopción en regiones tropicales, posiciona a la filtración en lecho de río como una alternativa con gran potencial para transformar la agricultura en estos territorios, siempre y cuando se cuente con las condiciones hidrogeológicas necesarias.

“Por ejemplo, en el Distrito RUT existe una alta viabilidad para su implementación, ya que se trata de una zona aluvial relativamente estable y con un subsuelo de estratificaciones granulares y permeables. Un escenario adecuado para alcanzar altas eficiencias”, comentó Quiroga.

Un camino no exento de desafíos

No obstante, el estudio también buscó identificó retos e incertidumbres técnicas asociados a su aplicación en zonas tropicales, entre ellos:

• El desconocimiento del impacto químico en el suelo derivado del uso prolongado de esta agua tratada para su riego, que podría incluir alteraciones en la disponibilidad de nutrientes y procesos de salinización.
• El desconocimiento de los impactos químicos en el suelo asociados al uso prolongado de esta agua en el riego, los cuales podrían incluir alteraciones en la disponibilidad de nutrientes y procesos de salinización.
• La capacidad de la RBF para degradar o retener agroquímicos disueltos en el agua, especialmente ante las variaciones en las condiciones redox propias de estos sistemas.
• La definición de umbrales operativos que garanticen el adecuado desempeño de las instalaciones frente a la variabilidad hidrológica de los ríos asociada a la estacionalidad climática.

“También pueden haber retos relacionados a las capacidades locales, por ejemplo, que no haya personal con experiencia en la construcción y mantenimiento de este tipo de infraestructuras. Y, claro, también pueden existir desafíos normativos, como pasa en Colombia, que no hay una regulación que oriente o respalde esta tecnología”, aclaró Echeverri.

Hacia una agricultura más eficiente y sostenible

La implementación de la filtración en lecho de río podría incentivar el uso de sistemas de riego agrícola más eficientes y con menor consumo de agua. Suministrada por los autores. 

Aun así, las ventajas de esta tecnología justifican el esfuerzo por superar dichos desafíos, mejorando la producción agrícola utilizando menos agua, pero de mejor calidad.

“La agricultura utiliza cerca del 70 % del agua dulce extraída y es el sector que la emplea con menor eficiencia. Esto en parte porque aún predominan sistemas de riego como el de inundación, que favorecen las pérdidas por evaporación y escorrentía. Sin embargo, disponer de agua de mejor calidad puede generar un incentivo adicional para migrar hacia sistemas de microrriego, como el riego por goteo, más eficientes en el uso del agua”, concluyó el profesor Sánchez.

De esta manera, el estudio posiciona la filtración en lecho de río como una alternativa real para mejorar la calidad del agua de uso agrícola en zonas tropicales, contribuyendo al aumento de la eficiencia hídrica y la competitividad del sector.

Desde la Facultad de Ingeniería, felicitamos a los investigadores Leonardo Castillo Sánchez, Andrés Fernando Echeverri Sánchez, Jhony Armando Benavides Bolaños, Luis Darío Sánchez Torres y Edgar Leonardo Quiroga Rubiano por esta destacada investigación, que abre la puerta al fortalecimiento de la agricultura en países tropicales mediante la implementación de esta tecnología. ¡Felicitaciones!