Por Dr. Julio Romero, investigador de la Universidad de Santiago, Proyecto Greywater Treatment and Reuse.
Esta semana se celebra en Estocolmo, de manera presencial y telemática, la Semana Mundial del Agua. Este evento se enmarca en una necesidad relevante para nuestro país asociada a la crisis hídrica generada por los acelerados efectos del cambio climático.
Desde la antigüedad la humanidad ha intervenido el ciclo natural del agua para asegurar su disponibilidad como pilar fundamental de la consolidación y desarrollo de la civilización. La dependencia de los recursos hídricos no solo se asocia al desarrollo económico, sino que define la evolución social y cultural de las comunidades y las naciones.
Hoy nuestro país se encuentra en una situación de crisis hídrica que evoluciona al ritmo propio del cambio climático, el cual ha superado de manera alarmante la velocidad proyectada por la comunidad científica.
La crisis hídrica debe ser abordada en forma holística, integrando de manera transdisciplinaria el conocimiento a nivel del diagnóstico y las estrategias, así como de las soluciones técnicas y tecnológicas, y de las políticas públicas. En este contexto, conservar ecosistemas hídricos; desarrollar planes de eficiencia y ahorro hídrico a nivel agrícola, industrial y domiciliario; reutilizar aguas residuales, desarrollar sistemas de captación y desarrollar instrumentos que permitan a los usuarios adoptar buenas prácticas de uso y/o conservación son solo algunas de las áreas de acción a impulsar. Todo ello requiere planificación, regulación y especificaciones técnicas definidas territorialmente con la participación y el compromiso del sector público y privado, con una coordinación estatal que permita definir una hoja de ruta a corto, mediano y largo plazo.
Nuestro grano de arena, o mejor dicho nuestra gota de agua, como equipo interuniversitario de tratamiento de aguas grises (Usach-Unab-UBB), considera la exploración, investigación y desarrollo para reutilizar aguas grises domiciliarias, integrando procesos y facilitando la disponibilidad de información para implementar soluciones tecnológicas, estrategias y políticas, así como cambios culturales respecto a este tema.
Las aguas grises representan solo una fracción de las emisiones domiciliarias y totales, pero su tratamiento y reutilización puede involucrar beneficios tangibles y significativos para la comunidad, y deben ser complementados con un amplio conjunto de otras acciones asociadas al uso eficiente del agua. En la perspectiva de desarrollar una economía circular, no podemos dejar de lado un recurso vital como es el agua.
La consolidación de la Industria 4.0 ofrece un conjunto de herramientas como la inteligencia artificial, la nanotecnología, la manufactura aditiva, el IoT que deben ser analizadas en detalle, integrándolas para asegurar y proteger la disponibilidad del recurso hídrico.
Nuestro compromiso desde la academia es contribuir, facilitar y articular el debate, la investigación e implementación de soluciones y políticas respecto al agua como pilar fundamental de desarrollo social y económico del país.
El proyecto plantea reusar aguas grises en el riego de muros y techos verdes, entre otros fines, mejorando la gestión del agua y obteniendo beneficios en aislación térmica y acústica de las viviendas.
El equipo del ProyectoGreywater Reuse (GWR), compuesto por siete investigadores de las universidades de Santiago (5), Andrés Bello (1) y del Bío-Bío (1), se reunió para dar la partida oficial a la iniciativa orientada a reducir el consumo de agua domiciliaria y optimizar su reutilización, generando a la vez soluciones de aislación térmica y acústica en la vivienda.
El proyecto busca responder al desafío que impone el cambio climático, cuyas consecuencias se evidencian en la sequía que afecta al 72% del país y que persiste por más de una década, disminuyendo la disponibilidad de agua.
“El consumo de agua a nivel domiciliario representa un 12% y se proyecta que seguirá incrementándose, en tanto que la disponibilidad de agua va en descenso, con una disminución estimada de precipitaciones hasta del 40% para el 2050, por lo que es urgente generar soluciones científico-tecnológicas que respondan a esa carencia hídrica”, señala el Dr. Esteban Quijada, director del equipo Proyecto GWR, iniciativa financiada por el Proyecto Anillo de ANID (Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo).
En el caso de este proyecto, se propone la reutilización de las aguas grises (descargas de fregaderos, duchas, bañeras y lavadoras o lavavajillas, sin contaminación fecal) para diferentes propósitos domésticos, coordinando la integración de tecnologías de membranas y electroquímica en el diseño de sistemas de tratamiento de agua descentralizados y efectivos.
Según el Dr. Quijada, “esta integración de tecnologías representa una solución técnicamente factible, económica y demandante de poco espacio en los hogares para el tratamiento y reúso de aguas grises”, la que será implementada a escala real en la Casa Tecno, modelo que permitirá evaluar y exhibir las tecnologías integradas propuestas.
Integración tecnológica
Entre las innovaciones de esta integración tecnológica está la reutilización de las aguas grises “como una alternativa sustentable en el riego de techos y muros verdes, entre otros usos, los cuales representan soluciones comprobadas y eficientes para el aislamiento térmico y acústico de las viviendas”, explica el Dr. Julio Romero, investigador del proyecto.
El Dr. Romero señala que “este proyecto pretende desarrollar soluciones integradas para reutilizar las aguas grises, que representan cerca de un 65% de las aguas eliminadas desde los domicilios”.
“Desde la antigüedad, el desarrollo humano se ha dado sobre la base de una correcta gestión de los recursos hídricos, considerando cómo se interviene el ciclo natural del agua. Hoy nuestro país y nuestro planeta están bajo una situación de riesgo inédita, que implica serios efectos económicos, demográficos y —sobre todo— sociales”, indica el investigador.
Para alcanzar los objetivos propuestos, el trabajo de desarrollo ha sido formulado considerando cuatro equipos de investigación multidisciplinarios: Materiales y Procesos de Membranas (MatPro), Tratamiento Electroquímico de Aguas Grises (EChem), Sistemas Domésticos de Tratamiento de Aguas Grises (HSys) y Análisis de Ciclo de Vida e Impacto Ambiental (LCA&EI).
Vivienda social sustentable
La Casa Tecno, destinada a ser un modelo de vivienda social sustentable, ya está en proceso de construcción enel Centro Tecnológico para la Innovación en Construcción (CTEC), ubicado en Laguna Carén, comuna de Pudahuel, en el sector poniente de Santiago.
El Dr. Esteban Quijada explica que la “Casa Tecno es una vivienda de 55 m2, que contará con cocina, lavadero (logia) y baño, completamente equipados. Su principal atractivo es que la techumbre y algunos de los muros tendrán sus superficies cubiertas por especies vegetales, lo que permitirá generar una solución sustentable para conseguir aislación térmica y acústica”, detalla.
El agua necesaria para la mantención de los “techos y muros verdes” se obtendrá de la reutilización de las aguas grises domiciliarias, mediante la implementación de un proceso acoplado de electroquímica y membranas. El académico destaca que la tecnología que se instalará en esta casa piloto “demostrará que es posible contar con soluciones técnicas de instalación simple y accesibles para ser habilitadas en prácticamente todas las viviendas”.
Asimismo, la Dra. Camila Burgos, experta en Tecnología de la Arquitectura, Edificación y Urbanismo, comenta que la Casa Tecno estará lista a fines de año y “podrá ser visitada por grupos de escolares y universitarios, quienes podrán conocer las estrategias de recuperación de aguas grises y analizar los detalles del proyecto”.
En la foto de la izquierda: Dr. Esteban Quijada, director del proyecto; Dra. Roxana Arce; Dr. Ricardo Abejón; Dra. Camila Burgos; Dr. Julio Romero, y Dra. Alejandra Torres.
Directora de Escuela de Ciencias Ambientales y Sustentabilidad de la Universidad Andrés Bello creó un prototipo 100% sustentable que utiliza la energía solar para el tratamiento de aguas residuales, el que se puede implementar para uso domiciliario o industrial.
El proyecto liderado por la académica e investigadora de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad Andrés Bello (UNAB), Elizabeth Garrido, tiene como objetivo la reutilización de aguas domésticas o industriales, para lo cual creó un prototipo de planta piloto, de efecto dual y autosustentable. Durante cuatro años, la experta ha estado trabajando junto a académicos y estudiantes de la carrera de Ingeniería Ambiental para crear esta nueva planta, que utiliza fotocatalizadores activados por la luz solar para degradar contaminantes emergentes, es decir, degradación fotocatalítica.
Para la investigadora, estas iniciativas son importantes debido a la falta de agua que afecta a varias zonas del país y al mundo, tal como se ha observado actualmente en Uruguay. “Esta escasez se irá acrecentando por la alta demanda de agua dulce y por los efectos del cambio climático. Por lo tanto, es necesario implementar medidas que permitan reducir el consumo de agua y buscar fuentes alternativas de suministro de este vital elemento”.
Considerando que en los últimos 50 años Chile ha enfrentado la mayor crisis hídrica, Elizabeth Garrido detalla que “esta es una alternativa que otorga la posibilidad de utilizar aguas residuales o aguas grises tratadas como nuevas fuentes de suministro de agua, para su reutilización a nivel domiciliario, por ejemplo, en riego o brindarle otros usos, según el nivel de calidad obtenida después del tratamiento”.
Cómo funciona
La planta funciona al agregar un fotocatalizador al agua residual, el cual se activa en presencia de luz solar y genera radicales hidroxilos responsables de degradar los contaminantes. Para operarla, se utiliza una bomba de agua que alimenta y recircula el agua residual en el colector solar. La bomba se alimenta de la energía proporcionada por un panel solar, lo que hace que el proceso sea sustentable. Así, el sol cumple dos funciones: ayuda a degradar los contaminantes y entrega la energía necesaria para hacer funcionar la planta piloto.
El prototipo tiene una capacidad de 13 litros y opera con un flujo continuo y caudal mínimo de 7 litros por minuto. La eficiencia de degradación de los contaminantes depende de las condiciones de operación empleadas. Hasta el momento, Garrido explica que «nos encontramos en pleno proceso de evaluación y puesta en marcha de la planta piloto. Los resultados han sido importantes y la idea es aplicar estos catalizadores a una escala más grande y con efluentes reales de diferentes sectores industriales, además de evaluar su factibilidad en el tratamiento de aguas grises para su posterior reutilización».
El desafío de este proyecto es crear un catalizador que genere especies químicas altamente oxidantes en presencia de luz solar, como el radical hidroxilo, que degrada contaminantes. Para lograr esto, se utilizan arcillas como fotocatalizadores que se encuentran en los suelos del sur de Chile. Las arcillas se sintetizan en el laboratorio y se modifican con dióxido de hierro y dióxido de titanio. Con este proceso, los fotocatalizadores extienden su rango de absorción de luz hacia la región visible del espectro electromagnético, lo que les permite generar radicales en presencia de luz solar.
Próximos pasos
La implementación de la planta abarca un trabajo de cuatro años, tiempo en el que se prepararon los catalizadores. Luego, comenzaron los ensayos a escala de los catalizadores para probar su efectividad en la degradación de contaminantes A continuación, se diseñó la planta con estudiantes de Ingeniería Ambiental y, en la última etapa, se obtuvo el soporte de un proyecto de Corfo 2030, que aportó el financiamiento para la construcción de las planta piloto.
Este proyecto está en marcha desde mayo. Próximamente, «nuestra idea es aplicarlo en fuentes reales, por ejemplo en la industria vitivinícola. También, estamos observando cómo funciona tratando aguas grises provenientes de actividades domésticas, las que tienen un gran potencial de reutilización», ya que habitualmente el tratamiento que utilizan y requieren incluyen más personal y poseen una capacidad técnica más compleja», agrega la académica.
Elizabeth Garrido, académica e investigadora de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad Andrés Bello (UNAB).
Jonás de Miguel, director de Estrategia de Aguas Andinas, fue el invitado principal en el último capítulo de Piensa Circular. El ejecutivo explicó qué es y cómo funcionan las Biofactorías que existen en la Región Metropolitana y su importancia para la economía circular. Todo, bajo el concepto de reúso de aguas servidas.
Además, conocimos de un emprendimiento que se dedica a crear pintura a partir de plumavit. Y en el Consejo Circular de la semana, un par de ideas sobre Iluminación utilizando algunos productos en vez de botarlos.
