¿Cómo se pueden tratar aguas residuales con energía solar?

Con el fin de contribuir a la lucha contra la sequía y el uso óptimo del agua, la directora de la Escuela de Ciencias Ambientales y Sustentabilidad de la Universidad Andrés Bello, Elizabeth Garrido, ha dirigido un innovador prototipo para tratar aguas residuales con energía solar, programa piloto que podría ayudar luchar contra la sequía en el país.

Garrido, lidera el proyecto “Prueba de Concepto para proyectos de innovación 20CEIN2-142107″, el cual se enfoca en el diseño y operación de un prototipo de planta piloto de efecto dual autosustentable para la reutilización de aguas domésticas e industriales. Durante cuatro años, ha trabajado junto a académicos y estudiantes de la carrera de Ingeniería Ambiental de la Unab para crear esta nueva planta piloto de tratamiento de aguas, la cual utiliza la degradación foto catalítica de contaminantes emergentes.

Señala que estas iniciativas son importantes debido a la falta de agua en varias zonas del país. “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 del vital elemento.”

Considerando que en los últimos 50 años el país ha tenido la mayor crisis hídrica, la académica 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 su nivel de calidad obtenido después del tratamiento”. La experta, indica que abrir paso en esta área es asertivo, pues “se llegan a estándares de calidad mucho mejores que con las actuales tecnologías disponibles de tratamiento de aguas residuales”.

Para conocer en profundidad los detalles de este prototipo, Garrido explica los principales avances de este proyecto: ¿Para qué se creó esta planta de tratamiento de aguas residuales? El diseñó un proyecto para degradar contaminantes emergentes en aguas residuales utilizando procesos de degradación foto catalítica. El objetivo inicial fue preparar catalizadores que pudieran ser activos bajo la luz solar, ya que la mayoría de los catalizadores utilizados son de dióxido de titanio, que solo se activa en presencia de luz UV.

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.

Esta 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.

Esta es una planta a escala piloto, lo cual nos permitirá evaluar la eficiencia de degradación de los contaminantes a una mayor escala y en condiciones de operación más cercanas a la realidad, añade la científica.

Como prototipo, este dispositivo 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, “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”, establece.

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, lo que tomó bastante tiempo.

Posteriormente, se diseñó la planta con estudiantes de Ingeniería Ambiental de la U. Andrés Bello y, en la última etapa, contamos con el soporte de un proyecto de CORFO 2030, oportunidad que nos aportó con el financiamiento para la construcción de esta planta piloto.

Desde mayo este proyecto está en marcha. Y, 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 para ser reutilizadas, ya que habitualmente el tratamiento que utilizan y requieren, incluyen más personal y poseen una capacidad técnica más compleja.

La implementación de este tipo de tecnologías puede tener un impacto significativo en la gestión del recurso hídrico, especialmente en zonas donde se requiere un tratamiento más eficiente de las aguas residuales. Según explica la académica, “este proyecto es innovador y sostenible por su bajo costo energético, haciéndolo accesible a zonas con recursos limitados. Si bien, está en su etapa piloto, se proyecta como un aporte importante para la gestión sostenible del agua”, concluye la científica de la Facultad de Ciencias de la Vida.

La planta de tratamiento de aguas residuales tiene varios beneficios, entre ellos:

1. Mejora la calidad del agua: al degradar los contaminantes, se logra una mejora en la calidad del agua tratada, lo que permite su reutilización en diferentes procesos.

2. Reducción de la contaminación ambiental: al eliminar los contaminantes, se reduce la cantidad de sustancias tóxicas que se liberan al medio ambiente, lo que contribuye a la protección de la salud humana y del ecosistema.

3. Ahorro de energía: al utilizar la luz solar como fuente de energía para la degradación de los contaminantes, se reduce el consumo de energía eléctrica, lo que se traduce en un ahorro económico y en una reducción de la huella de carbono.

4. Innovación tecnológica: la planta de tratamiento de aguas residuales es una muestra de la innovación tecnológica en el campo de la degradación de contaminantes, lo que puede ser replicado en otras partes del mundo para mejorar la calidad del agua y reducir la contaminación ambiental.