AGUAS LATINOAMÉRICA

El magazine de los líderes del agua

GUAS LATINOAMÉRICA

I Julio de 2021 I Publicación Trimestral Número 17

Modelos tarifarios y desalación

Sostenibilidad agrícola: reúso y riego por goteo.

Proyecto ADAPTARES Macaronesia

INFO H2O P&G BerryMEX

INFO H2O

Índice 03 Editorial 04 País del mes México

06 Info H2O

Autogestión de proyectos de desalación Modelos tarifarios con desalación.

Experiencia Chilena.

Almar Water Solutions protagoniza los seminarios internacionales ¿Latinoamérica cumplirá con la meta de agua y saneamiento para el 2030?

Miembro de ALADYR gana concurso internacional

39 Papeles Técnicos y casos de estudio Potabilización y depuración en Latino América Beneficios del uso de un antiincrustante específico La radiación UV para sustitución de cloro y control de biofouling Consideraciones para la limpieza en sistemas de membranas Desalación mediante energías renovables Ensayos de cortinas de microburbujas

La salmuera es un recurso

Desalación de agua de mar como alternativa para disminuir la brecha hídrica en Chile

Sostenibilidad agrícola: reúso y riego por goteo

Avances en la regulación ambiental de los contaminantes emergentes

BerryMex, cosechando gestión eficiente del agua

Síntesis y aplicación antibacterial de nanopartículas

Dupont y P&G juntos por la economía circular del agua

37 Plantas

Planta desalinizadora SWRO de Torrevieja - ACCIONA

38 Opinión

91 Nuevos Socios Guerrero Olivos, Keepex, Weg, Hach

92 Responsabilidad Social

Artículo Olimpiadas 2021 - Ganadores Oferta Académica Panamá

Uso de aguas grises para diversificar nuestra matriz hídrica

10

Modelos tarifarios con desalación.

Experiencia Chilena.

Un modelo tarifario de suministro de agua es una estructura compleja compuesta de variables económicas, sociales, políticas, reglamentarias, ambientales y tecnológicas, sólo por

mencionar algunas. En este artículo de Aguas Latinoamérica abordamos cómo pueden determinarse las tarifas en un modelo que incluya a la desalación como una de sus fuentes

CO-EDICIÓN - Juan Miguel Pinto - Presidente. COORDINACIÓN EDITORIAL Y REDACCIÓN - Ragile Makarem Directora de Mercadeo y Comunicación. REDACCIÓN E INVESTIGACIÓN - Diego Ortuño - Coordinador de Publicaciones - Diseño, diagramación e ilustración - Martín Guerrero - Coordinador de Imagen.

3

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

EDITORIAL

ENHORABUENA encontrarnos nuevamente en estas líneas, espero te encuentres muy bien.

En esta edición del Magazine “AGUAS LATINOAMÉRICA” tenemos una variada parrilla de temas, nos enorgullece contar con cada vez mayor participación de nuestros socios, así como ir aumentando el número de lectores interesados en esta ventana de comunicación.

Temas como la tarificación del agua producto de la desalación, el cumplimiento del Objetivo de Desarrollo Sostenible 06 “Agua Limpia y Saneamiento”, papeles técnicos de empresas socias, entre otros; contribuyen a fortalecer nuestro propósito de “difusión oportuna del conocimiento y experiencias sobre las tecnologías de tratamiento de agua y efluentes” en aras de propiciar el acceso al agua potable para la región.

Seguimos trabajando para ofrecer a nuestros socios opciones de visibilidad, aprendizaje y captación de potenciales clientes; pero aún vemos con recelo los pasos a seguir para el 2022, el año pasado para esta fecha asumíamos que todo lo relacionado a la

Pandemia estaría resuelto y podríamos volver a la normalidad durante este año; no fue así… y la certeza nos queda corta para planificar nuestra acostumbrada agenda de eventos presenciales.

Aprovecho este espacio para abrir una línea de conversación cercana con quienes nos leen, socios y no socios, y les pregunto ¿cómo creen que avanzará el 2022?, ¿conciben posible que en el primer semestre del año podamos encontrarnos nuevamente sin la necesidad de plataformas online?, valoraríamos en gran medida tus respuestas y con ellas podremos probablemente plantear un escenario más concreto que nos permita seguir acercando información de valor para todos. ¡Gracias por leernos!

Juan Miguel Pinto Presidente

DEJA AQUÍ TUS COMENTARIOS NOTA: Si deseas ejercer un derecho a réplica o comentar sobre la información que encontrarás en nuestras páginas, sólo debes escribir a publicaciones@aladyr.net

4

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAÍS DEL MES

El sector privado mexicano se ve cada vez más obligado a incorporar la desalación y el reúso OPINIÓN Roberto Olivares: No hay políticas claras para enfrentar la sequía

México sigue siendo uno de los mercados latinoamericanos más importantes para las tecnologías de desalación y reúso de agua y efluentes. La tendencia es a la adquisición por parte de empresas y particulares que no ven un abastecimiento seguro en las redes municipales México enfrenta una de las sequías más intensas y generalizadas de su historia. Según la Comisión Nacional del Agua, Conagua, para el 30 de abril del año en curso, 87.5% del territorio padecía algún tipo de sequía y más de la mitad del país estaba en sequía severa. Las lluvias de la primera quincena de mayo aliviaron el panorama pero el problema promete agravarse con nuevos máximos históricos en cuanto a municipios afectados que este año llegaron a 1255 de 2469 que componen el mapa político.

De acuerdo al mismo organismo, alrededor de la mitad del agua potable distribuida no se contabiliza. En algunos estados como Puebla, el agua no contabilizada puede llegar al 70%. Adicionalmente, el consumo per cápita es de 380 litros por día, lo que está muy por encima de los 100 litros diarios que la Organización Mundial para la Salud considera necesarios para hidratación e higiene.

Los factores y variables para dibujar el preocupante cuadro de la situación hídrica de México pueden seguir mencionándose e incluir perspectivas de reducción de precipitación anual a causa del cambio climático, crecimiento poblacional y sobreexplotación y contaminación de fuentes, pero las advertencias han sido dichas de muchas formas y aún no se observa el viraje para hacer frente al problema.

Entre otros cargos y un impresionante recorrido en el ámbito del agua en México y el mundo, Roberto Olivares es gobernador del Consejo Mundial del Agua - organismo que se encarga de proponer políticas públicas a propósito de la seguridad, adaptación y sostenibilidad del agua- ; ex director general de ANEAS y representante de ALADYR para México. Olivares considera que el flagelo de la sequía es aún más encarnizado en México por la ausencia de planes y políticas públicas al respecto. “Desde el programa contra sequías en 2012 no ha habido otra iniciativa y mucho menos un esquema de anticipación o prevención” dijo.

Agregó que el agua no está entre las 25 prioridades del poder ejecutivo nacional anunciadas luego de las últimas elecciones presidenciales y que el otro “gran problema es que existe un sesgo dogmático contra la empresa privada”.

Hubo una serie de plantas y proyectos de desalación que merecieron la mención de Olivares entre las que destacaron las de Guaymas, Baja California, Hermosillo y Los Cabos, pero que varios procesos se han visto entorpecidos porque “este gobierno no cree en la participación privada.”

El sector privado Ante el abatimiento de los costos en membranas e insumos para la desalación y la incapacidad de las prestadoras de servicio de proveer el recurso de manera confiable, los sectores hotelero e industrial han encontrado en la desalación y el reúso una forma de abastecerse.

“Sí, la ineficiencia en la prestación municipal de servicio a las empresas y las condiciones de escasez se han convertido en una oportunidad para los proveedores de

5

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAÍS DEL MES

Baja California y Quintana Ro son las regiones pioneras en desalación

tecnologías y servicios de desalación y reúso de agua y efluentes” dijo.

se han constituido como casos de éxitos de mención internacional.

Expresó que teme por un estallido social que comprometa la gobernabilidad y que las protestas por la interrupción del servicio son cada vez más frecuentes. “Entonces, la desalación y el reúso hoy son alternativas indispensables y, en un futuro próximo, serán obligatorias.”

Afortunadamente, destacó, existe un buen clima para la adquisición de tecnologías por parte de la empresa privada. Un 40% de las aguas servidas se destinan para usos agrícolas e industriales. “Hay muchas oportunidades en medio de esta crisis.”

Su propuesta es la de un esquema de análisis en propósito de anticiparse a las condiciones previsibles, acompañada de políticas públicas, leyes y los canales para distribuir el presupuesto con las respectivas sanciones.

Por último, Olivares invitó a leer el documento denominado Apuntes Sobre la Gestión Hídrica y la Infraestructura Hidráulica del que participó en su redacción y que se le hizo llegar al ejecutivo nacional como forma de propuesta para la inversión. “Lo contenido en el documento no se ha visto reflejado en la implementación, pero es un buen inicio para cambiar las cosas”.

Como ejemplos replicables en la gobernanza hídrica señaló al del Río Bravo y el del Valle de Mezquital, que se hacen a través de los consejos de cuenca y que

El 40% de los efluentes recolectados son reusados

6

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Autogestión de proyectos de desalación Aguas Antofagasta comparte décadas de experiencia

Aguas Antofagasta exhibe varios hitos: ser pioneros en desalinización para fines potables en Chile y los mayores proveedores de agua potable mediante desalación en Latinoamérica están entre ellos. Pero su mayor logro ha sido el expertise adquirido al ejecutar los proyectos por sí misma Un proyecto de desalación constituye un enramado complejo de procesos tan disímiles entre sí que suelen delegarse a distintas organizaciones especializadas en cada etapa. No obstante en Aguas Antofagasta Grupo EPM prefieren involucrarse activamente desde la gestión de permisos hasta la puesta en marcha y operación de las plantas.

Este modelo denominado “autogestión” no está exento de contrataciones y consultorías externas pero implica que en la estructura organizacional de la empresa se halle talento humano capaz de liderar cada aspecto del proyecto.

Es así como Aguas Antofagasta, la empresa prestadora de servicio sanitario para la región homónima de Chile, se erigió como la pionera nacional en potabilización de agua de mar y, al poco tiempo de ser constituida, también se instituyó como la principal productora de agua potable mediante desalación de agua de mar en América Latina.

La región de Antofagasta es árida. Las fuentes continentales de agua no alcanzan para satisfacer la demanda de cerca de 600 mil habitantes. Entonces, ante el hecho de que el 70% de la población se concentra en centros urbanos costeros, la desalinización a gran escala fue la respuesta lógica para proveer el servicio de manera confiable, económicamente competitiva y ecológicamente sustentable.

Al momento de la redacción de este artículo, Aguas Antofagasta, parte del Grupo EPM de Colombia, produce 147 mil metros cúbicos de agua potable al día. El 60% de este volumen proviene del mar y el resto de la cordillera.

El respaldo de una fuente sobre otra dota confiabilidad y resiliencia al servicio.

La autogestión Quizás la mejor forma de describir a la autogestión en este ámbito, es mencionar sus ventajas claras como un alto control sobre el diseño y operatividad de la planta, know how de cada proceso del proyecto y que se pueden lograr ahorros importantes en el capex. Sin embargo esto requiere de personal especializado dedicado de manera exclusiva a las distintas partes del proyecto y se asumen riesgos relacionados a las tecnologías y los tiempos.

Cada iniciativa comienza con la gestión de permisos que es liderada por el equipo de proyecto y es acompañada por el área de gestión ambiental y por consultores. En este paso el equipo de ingeniería del proyecto proporciona la información técnica necesaria para las solicitudes.

El diseño, según Víctor Gutiérrez, jefe de proyectos de desalación de la empresa, es la parte más crucial. “Es la parte más divertida porque se generan ideas para tales o cuales problemas pero también es la más compleja porque de aquí debes salir con un proyecto ya armado y todos los cambios que quieras hacer se hacen en esta etapa” dice.

En este segmento se involucran el equipo interno para definir los criterios y gestionar el desarrollo de las ingenierías y los consultores especialistas para realizar el diseño de la planta. Como resultado se emiten las bases técnicas para licitaciones de suministros y construcción.

Luego, la gestión de suministros para las compras, licitaciones y demás procesos para equipar la planta se hace con personal propio. La construcción se externaliza pero también se gestiona con personal de Aguas

7

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Antofagasta y el equipo de ingeniería pasa a integrar al equipo de construcción, lo que permite que la visión sea más acorde con el resultado.

l/s cada uno y un sistema de limpieza química para las membranas, además de las bombas de alta presión y los recuperadores de energía.

Finalmente, las pruebas y la puesta en marcha son realizadas por personal de la empresa que estuvo presente en las fases de ingeniería y construcción para luego delegar por completo la planta al equipo de operaciones.

Para albergar todo este equipamiento se debió hacer otro edificio y se empleó una línea alterna desde la captación hasta la nueva instalación. La descarga de salmuera no requirió ser modificada.

Las plantas La Región de Antofagasta está integrada por nueve comunas o centros urbanos y la empresa sanitaria atiende a 6 de ellas. La capital homónima concentra la mayor población (361 mil hab.) y tiene una cobertura por desalación de agua de mar del 83% proveniente de la Planta Desaladora Norte, la mayor de América Latina para fines potables con una capacidad de 1056 litros por segundos.

Este gigante tuvo una capacidad inicial de 600 litros por segundo hasta que el Grupo EPM decidió ampliarla en varias etapas para alcanzar el record regional que ostenta hoy.

La última ampliación de 200 litros por segundos entró en operaciones en noviembre de 2016 y requirió una inversión de 28 millones 650 mil dólares para adecuar la infraestructura de captación de agua de mar, añadir una batería de filtros multimedia y de cartucho como pretratamiento, dos trenes de ósmosis inversa de 100

Este fue el primer gran reto de Aguas Antofagasta bajo la modalidad de autogestión, el cual no estuvo exento de dificultades por subestimar costos, omitir actividades en la planificación presupuestaria y retrasos en el suministro de la sala eléctrica de tipo modular.

“En general, respecto al presupuesto y al cronograma, nos perjudicó la falta de experiencia pero también aprendimos mucho. Quizás, lo más importante que aprendimos es que éramos capaces de construir una planta desaladora”, recordó Gutiérrez.

El siguiente paso de Aguas Antofagasta sería construir una planta desaladora desde cero, así que en julio del 2013 se embarcaron en la construcción de la Planta Desaladora de Tocopilla, la cual cuenta con una capacidad de 75 l/s ampliable a 100 l/s. Tuvo un costo de 44 millones 550 mil dólares y con su puesta en marcha en julio del año pasado Tocopilla se convirtió en la ciudad de mayor población (25.186 hab.) en abastecerse completamente de agua desalada en toda Latinoamérica.

F2: Maqueta 3D de la última ampliación de Planta Desaladora Norte de 200 l/s

8

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

F3: La Planta Desaladora Tocopilla satisface el 100% de la demanda de la ciudad homónima

En esta planta la empresa añade ultrafiltración al proceso previo a la desalación por ósmosis inversa. La OI está distribuida en 3 módulos de 25 l/s cada uno. Como post tratamiento al agua de permeado se usa remineralización por CO2 + Calcita para luego dosificar cloro y flúor para cumplir con la norma chilena de potabilización.

Cabe destacar que esta es la planta de Aguas Antofagasta con mayor grado de automatización. También se añade la posibilidad de monitoreo y control remoto desde la central de operaciones ubicada en la ciudad de Antofagasta a 190 km de distancia.

En esta oportunidad se subestimó el costo de las obras marinas lo que requirió una desviación menor al 20% de lo presupuestado. También se resalta que la mayor parte del cronograma fue consumido por la obtención de la concesión marítima, que tomó cuatro de los siete años que llevó el proyecto. La pandemia y condiciones impuestas por el oleaje supusieron algunos retrasos que corrieron la puesta en marcha unos siete meses.

La sanitaria también cuenta con la Planta Desaladora

Taltal para atender a la demanda del 31% de la población de esa comuna que tiene más de 13 mil habitantes.

Adicionalmente, para la comuna de Mejillones, destinan 37 l/s del suministro producido en la Desaladora Norte de Antofagasta, para abastecer al 100% de sus habitantes. Las comunas Calama y Sierra Gorda, que completan las operaciones que tienen en la región, aún no son abastecidas con agua de mar debido a su altura y distancia respecto a la costa.

Lo que viene Actualmente Aguas Antofagasta trabaja en una nueva ampliación para la Desaladora Norte para llegar al 100% del abastecimiento de la capital regional mediante agua de mar desalada y anticiparse al crecimiento de esta población y la de Mejillones.

El proyecto inició en septiembre de 2017 y aspira adicionar 634 l/s a la capacidad ya instalada. Se hará en tres etapas las cuales estarían en funcionamiento para el primer trimestre de 2028. La primera y más importante incluye la totalidad de las obras civiles, edificaciones,

F4: La Planta Desaladora Tocopilla es la primera en agregar de Aguas Antofagasta en integrar microfiltración

9

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

obras marítimas y suministro eléctrico para todo el proyecto, pero concluirá con una capacidad instalada de 380 l/s y debería empezar a operar hacia mediados de 2023. La inversión total está estimada en 115 millones 100 mil dólares.

La lección Para el equipo de proyectos de desalación de Aguas Antofagasta es clave que el plan de ejecución se defina de forma particular para cada caso. “No deben replicarse definiciones de otros proyectos sin mayor evaluación” enfatiza Gutiérrez y completa diciendo que debe evaluarse desde la adopción de la autogestión o la externalización de la planta, hasta definir el equipo de proyecto, cantidad de contratos en que dividirán las tareas o cómo solucionarán el suministro eléctrico, sólo por mencionar algunos ejemplos.

Son irreductibles en que la compañía se involucre en el proyecto. A propósito de esto es necesario destinar distintas áreas del organigrama a la dedicación exclusiva del proyecto, así como hacer partícipes a la mayoría de los tomadores de decisiones.

“Otra lección es que durante el diseño y la construcción se beneficie a la operatividad. Esto quiere decir que, aunque requiera una mayor inversión en el capex, la desaladora debe estar hecha para funcionar de manera cómoda, segura, confiable y durable”, puntualizó.

Luego, el equipo a cargo del proyecto de desalación debe ser multidisciplinario, poseer experiencia en dichos proyectos y tener dedicación exclusiva. “Esta es una lección que se aprende tempranamente”.

Por último, en lo que respecta a la gestión general, es primordial interiorizarse en la industria y mantenerse informado de innovaciones y desarrollos aplicables a la desalación. “Para esto aumentamos la participación en congresos internacionales, nos contactamos más con ALADYR y empezamos a identificar más a los actores de la industria. Tanto a nivel local como internacional” agregó.

Explicó que constantemente surgen innovaciones de desarrollo, de mayor o menor impacto, que mejoran algún aspecto de la desaladora y que en suma suponen una mejora sustancial.

Luego, involucrarse en cada etapa del proyecto ha dejado lecciones específicas para ser más eficientes, por lo que Aguas Antofagasta sigue incorporando a la experiencia como un activo intangible de alto valor que le permite mantenerse a la vanguardia de la prestación del servicio, siendo así un ejemplo replicable para toda la región sudamericana.

F5: La ampliación de 600 l/s de Desaladora Norte entraría en funcionamiento para el primer trimestre de 2028

10

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Modelos tarifarios con desalación. Experiencia Chilena Nota redactada a partir de la participación en el Foro ALADYR “Agua: Potabilización, Saneamiento y Gestión de Efluentes”

Un modelo tarifario de suministro de agua es una estructura compleja compuesta de variables económicas, sociales, políticas, reglamentarias, ambientales y tecnológicas, sólo por mencionar algunas.

En este artículo de Aguas Latinoamérica abordamos cómo pueden determinarse las tarifas en un modelo que incluya a la desalación como una de sus fuentes Los servicios de provisión de agua potable y recolección y tratamiento de aguas servidas (en adelante los servicios sanitarios) suelen escapar de los beneficios del libre mercado como la competencia por calidad de servicio y precios competitivos para captar la mayor demanda posible. El caso es que pocas veces hay muchos oferentes del servicio para una misma localidad. Por otra parte, el alto stock de inversiones hace en la práctica imposible que la tarifa provenga del equilibrio entre la oferta y la demanda.

A diferencia de otras industrias con miles de agentes de oferta como, por ejemplo, industria de la construcción, venta de artículos del hogar, servicios de limpieza, etc., la del agua potable tiene barreras de entrada casi infranqueables determinadas principalmente por la inversión en infraestructura o CAPEX. El ofertante suele ser uno y, por tanto, se habla de un mercado monopólico.

Si el mercado no estuviera regulado, la empresa sanitaria podría empujar el precio hasta la capacidad máxima de pago del usuario, y por tanto habría parte de la población sin acceso al servicio de agua potable.

Por otro lado, si el Estado determinara arbitrariamente el precio del agua, sin considerar los costos de la empresa, tendería a poner precios bajos para incrementar la

cobertura del servicio, lo que desfinanciaría a la empresa prestadora, y la calidad del servicio caería inevitablemente hasta provocar el colapso del sistema.

Es acá donde el sistema de regulación se convierte en un agente mediador. Efectivamente, un sistema de regulación equilibrado, donde la empresa pueda incorporar los costos de las inversiones necesarias, y los gastos eficientes para prestar el servicio, y por otro lado, el cliente (a través del regulador), pueda obtener un servicio de calidad, al menor costo posible e incorporando las mejores tecnologías, genera un sistema virtuoso donde, en un mercado monopólico, todos los agentes alcancen el equilibrio; empresas que pueden autofinanciarse, y clientes que reciben el servicio de alta calidad y a precios razonables. ¿Cómo debe ser una regulación?

Según el informe sobre tarifas (Lentini y Ferro) de la Comisión Económica para América Latina, CEPAL, las mismas deben ser económica y financieramente sustentables para cubrir los costos y asegurar las posibilidades de inversión, de mantenimiento y expansión.

Otra característica indispensable para un buen sistema tarifario tiene que ver con la eficiencia asignativa, que implica la distribución correcta de costos, y productiva para la mejor prestación posible del servicio al menor precio.

El tercer pilar corresponde a la equidad horizontal para los usuarios iguales entre sí, es decir que no haya discriminación, y equidad vertical para incluir con ayudas o subsidios a aquellos que no tienen medios para acceder al servicio.

Luego, hay distintos modelos regulatorios. Por ejemplo, en el Price Cap, el cual supone la fijación de precios máximos por parte de la autoridad o ente regulador por un lapso determinado de tiempo, sujeto a un índice de precios y respectivas depreciaciones. Otro factor que el regulador

11

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Tarifas de agua potable y saneamiento de diversas ciudades. Cortesía de ITECK (Presentación en Foro ALADYR “AGUA: POTABILIZACIÓN, SANEAMIENTO Y GESTIÓN DE EFLUENTES, mayo 2021)

emplea para obtener un precio competitivo corresponde a la captura de eficiencia en la prestación del servicio.

Las tarifas máximas fijadas por el ente regulador, acordes al factor de eficiencia deberían permitir al prestador obtener ingresos suficientes para cubrir los costos, las amortizaciones, los planes de inversión, y una rentabilidad razonable.

La empresa modelo. Sistema Tarifario Chileno.

El sistema chileno tarifica por el mecanismo de comparación, usando una empresa modelo eficiente. Es decir, se crea una empresa virtual, eficiente, que captura la última tecnología, pero respetando las condiciones del entorno, para simular un mercado competitivo; y el prestador de servicio (empresa real), debe igualar o mejorar la oferta que le plantea la empresa modelo.

Características de la regulación. Cortesía de ITECK (Presentación en Foro ALADYR “AGUA: POTABILIZACIÓN, SANEAMIENTO Y GESTIÓN DE EFLUENTES, mayo 2021)

12

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Para esta empresa modelo se estipula que su valor actual neto (VAN), a 35 años, y a una tasa de descuento de mercado (tasa libre de riesgo más una prima por riesgo), sea igual a cero. Lo que en otras palabras quiere decir que las inversiones serán recuperadas, pero no habrá sobrerenta. Este modelo garantiza que el VAN no sea negativo, lo que podría originar que la empresa real tenga pérdidas o no pueda cubrir las inversiones necesarias para el proyecto de expansión o para reposición de activos, lo que se manifestaría en una caída en la calidad del servicio y deterioro de la cobertura en el largo plazo.

La tarifa debe ser suficiente para el autofinanciamiento de la empresa, para lo que se toman los costos a largo plazo proyectados. En el caso chileno este plazo es de treinta y cinco años; los activos que sobrepasan esta vida útil se traspasan al modelo como un valor residual en el año 35; por otra parte, los costos del modelo son obtenido de licitaciones públicas llevadas a cabo en un periodo acotado de tiempo, normalmente cinco años, y el dimensionamiento de la infraestructura se proyecta con la demanda de los siguientes cinco años (promedio financiero).

Otro criterio de esta empresa virtual es que se diseña para una demanda de diseño igual a la oferta, implicando que no existe sobredimensionamiento de la infraestructura e inversiones que luego supongan un recargo innecesario en la tarifa.

Para cumplir con los criterios de equidad antes mencionados por la CEPAL, este modelo debe tener una señal que refleje los costos reales y la escasez del recurso en la zona abarcada por el servicio. En términos sencillos, se paga más donde hay menos agua y no puede haber gratuidad.

En la construcción del modelo también se toma en cuenta la adopción de la mejor tecnología existente en el mercado, se posiciona en el entorno real de la prestación del servicio y se depuran ineficiencias y duplicidades en la infraestructura, lo que coloca a la empresa real bajo la presión de ser óptima para favorecer al usuario. Un reflejo de esta condición es por ejemplo las pérdidas de agua, o agua no facturada, donde en las empresas reales suele estar por sobre el 30%, en la empresa modelo es de un 15%, ya que se condiciona el uso de redes nuevas, con mejor tecnología.

Algunos Aspectos Relevantes del Modelo Chileno • Responsable: Regulador (Superintendencia de Servicios Sanitarios) • Cada 5 años el Regulador y las empresas realizan estudios independientes sobre las mismas bases.

El estudio oficial es el del regulador, mientras que el estudio de la Empresa servirá para determinar las diferencias y así ésta podrá presentar sus discrepancias.

Ecuación PRICE CAP. Cortesía de ITECK (Presentación en Foro ALADYR “AGUA: POTABILIZACIÓN, SANEAMIENTO Y GESTIÓN DE EFLUENTES, mayo 2021)

13

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

POR QUÉ REGULAR. Cortesía de ITECK (Presentación en Foro ALADYR “AGUA: POTABILIZACIÓN, SANEAMIENTO Y GESTIÓN DE EFLUENTES, mayo 2021)

• Existe mecanismo de Arbitraje. Esto permite que si no hay acuerdo entre el Regulador y la Empresa, respecto de los costos de la prestación del servicio, se recurra a un panel de expertos, quienes deberán fallar técnicamente respecto de cada una de las discrepancias presentadas por la Empresa al modelo.

• Tarifas fijadas son las máximas. La Empresa podrá cobrar las tarifas que estime hasta el límite que entrega las tarifas reguladas.

• Hay subsidios estatales. Las tarifas reflejan el real y eficiente costo de prestar el servicio, así como entregan una señal de escases; la equidad vertical se logra con subsidios directos del Estado a las familias cuyas cuentas de agua potable, equivalentes a 15 m3/mes, superen un cierto margen del presupuesto familiar. Con esto se garantizan que las tarifas permitan el autofinanciamiento de las empresas, y a su vez que todos los hogares puedan acceder al servicio de agua potable.

Propiedades de las Tarifas en el Modelo Chileno • No se cobra ineficiencia (Empresa Modelo) • Refleja el costo marginal de proveer el servicio • Cubre costos eficientes y permite a las empresas financiar su desarrollo • Genera rentabilidad sobre los activos

• Permite una revisión periódica, especialmente de las bases comparativas • Promueve la operación eficiente de los servicios • Incentiva el uso racional de los recursos • El subsidio directo del Estado asegura acceso y estabilidad en la industria Para la Valorización Existe una formula denominada CTLP, Costo Total de Largo Plazo o costo equivalente anual de prestar el servicio durante los próximos 35 años. En ella existen ciertos componentes, como la rentabilidad sobre los activos, que incorpora una tasa de descuento de mercado; un componente que valoriza la inversión, que permite incluir la inversión eficiente necesaria para garantizar el servicio durante los próximos 35 años, con una demanda real para los próximos 5 años y el siguiente componente es el valor medio anual que se asigna; luego se encuentra el valor residual que refleja el diferencial de años disponibles de las instalaciones para prestar el servicio que exceden la planificación de los 35 años, esta diferencia se resta a la inversión inicial y finalmente se toman en cuenta la depreciación y los gastos de cubrir la operación y mantenimiento.

La tasa de costo de capital o de rendimiento de la inversión, se basa en un sistema financiero que se denomina CAPM (capital asset pricing model), que incluye

14

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

una tasa libre de riesgo, que para el caso chileno es menor de un 2% en términos reales (libre de inflación), más un premio por riesgo que va entre un 3% y 3,5%; la tasa calculada final está entre un 5 y 5,5%. No obstante, el sistema tarifario chileno garantiza una rentabilidad mínima sobre los activos del 7% en términos reales.

Los gastos se valorizan a partir de depurar los costos reales, revisando los eficientes y no eficientes. La inversión se valoriza a través de un diseño de cada una de las obras, para la demanda media proyectada de cinco años; las redes de distribución de agua potable o recolección de aguas servidas se obtienen de la empresa real, depurando las duplicidades; finalmente, en el diseño se incluye las opciones más eficientes, incluyendo eficiencia tecnológica.

Finalmente, se divide el costo anual promedio de la empresa modelo entre la cantidad de metros cúbicos proyectados, y esto arroja una tarifa. Este modelo lo debe proponer la autoridad; la empresa debe generar un modelo paralelo, se cruzan ambos modelos y sobre ello se van evaluando los supuestos y resultados que surgieron, la Empresa puede presentar discrepancias por componente que son evaluadas por el Regulador.

Si al cabo de un cierto periodo de tiempo no hay un acuerdo respecto de los resultados tarifarios entre ambas entidades, se llevan las discrepancias a un comité de expertos que deben fallar técnicamente para cada una de ellas. Las tarifas así determinadas estarán vigentes para los próximos 5 años.

Impacto en la desalación Los sistemas tarifarios en toda Latinoamérica, y gran parte del mundo, están levantados en base a la prestación de servicios tradicionales, sin incluir la desalación. A la vista de la evidencia práctica, se puede decir que existen tres modelos para tarificar la prestación de servicios mediante

el empleo de desalación, a parte, por supuesto, de un subsidio directo del Estado a las tarifas totales.

1. La empresa prestadora es capaz de construir una desaladora y prestar el servicio al sector doméstico y a su vez a uno o varios terceros industriales. Es decir, vender por fuera del servicio regulado. Cómo funciona: Se tiene una tarifa regulada incrementada por el uso de agua desalada, y cuando la empresa realiza la venta a un industrial como servicio no regulado, se realiza un descuento como fracción de la ganancia de la venta industrial al servicio doméstico. Con esto es posible mantener la tarifa “como si no incluyera agua desalada”, o minimizar su impacto. La proyección de ventas industrial y el descuento tarifario, es también parte de la Empresa Modelo, y por tanto se debe determinar en el proceso de fijación tarifaria.

2. La empresa prestadora no tiene cómo asumir los costos de la desaladora o no puede traspasarlos a las tarifas. En este caso el Estado se encarga de la construcción (CAPEX) y la Empresa se encarga de los costos de operación (OPEX). La dinámica sería la siguiente: En el cruce de CAPEX más OPEX no se incluye la inversión de la planta debido a que es asumido por el Estado, por tanto, la tarifa sólo se ve afectada por el costo de operación. En este caso no se reflejan los costos reales o totales de la inversión, por ende, no hay una efectiva señal de escases y de asignación de costos, distorsionando las señales que deben darse para áreas con escases.

3. Se construye una planta desaladora sólo como obra de seguridad para garantizar agua en ciertas épocas, por ejemplo, en verano. En este caso en la tarifa solo se carga el costo de CAPEX. Se usa la planta a demanda, y los costos de operación se van transfiriendo mediante un recargo por el uso del agua producida por la desaladora.

Como conclusiones: Es importante que los modelos:

Es necesario:

•Incorporen la señal de escasez

•Mejorar la asimetría de la información

•Las empresas se autofinancien

•Haya concordancia entre la calidad del servicio y los cargos tarifarios

•Haya señal de eficiencia •Haya equidad hacia los clientes Respecto de las nuevas fuentes:

•El modelo permita atraer inversiones que permitan aumentar coberturas y mejorar calidad

•Puedan ser incorporadas en el modelo en la forma más simple posible

•El Estado tiene un importante rol Regulador y de mejorar el acceso al agua potable

•Haya incentivo a la innovación y nuevas tecnologías de producción de agua

•Que las empresas puedan incorporar negocios derivados que generen beneficios al operador y a los clientes

•Se permita múltiples desarrolladores y competencia

15

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Almar Water Solutions protagoniza los seminarios internacionales del agua en el hub empresarial EuropaAmérica Latina de Madrid Platform

• Temas como el cambio climático, la seguridad hídrica y el valor del agua han centrado el diálogo de ambos días • Almar Water Solutions ha liderado los dos seminarios internacionales del agua, que han contado con la participación de ponentes de alto prestigio de organizaciones públicas y privadas Almar Water Solutions ha protagonizado los días 10 y 11 de mayo los seminarios internacionales del agua del hub internacional de negocios entre Europa y América Latina, organizado por Madrid Platform. El CEO y varios directores de la compañía han moderados ambas sesiones y han participado en los debates, aportando experiencia y conocimiento sobre los mercados del agua en ambas geografías.

En el primer día de las jornadas de Madrid Platform, la mesa redonda titulada “Cambios necesarios para afrontar los principales retos en el cambio climático y del agua”, cubrió distintos temas relacionados con el recurso: Agua y sostenibilidad (combinación de energías renovables y agua), hidrógeno verde, principales retos que vienen a las adaptaciones al cambio climático y cambios de comportamiento que el cambio climático está generando en la población y principales cambios que deben que ser implementados por los ciudadanos.

Además de Carlos Cosín, CEO de Almar Water Solutions, cuatro ponentes participaron en la sesión, exponiendo su visión y experiencia: Fernando Bernad, socio

director Cuatrecasas, Gonzalo de la Cámara, Head Water Economics Department, Instituto IMDEA Agua, Aziza Akhmouch, Head of Division OECD Cities, Urban Policies and Sustainable Development Centre for Entrepreneurship, SMEs, Regions and Cities, y Luis Torres, director de Desarrollo de Negocio, pHYnix, grupo francés Evergreen. Tal y como señalaba Carlos, siendo el agua el eje principal de la jornada: “Hay una falta de coherencia entre la importancia que le da todo el mundo al agua y la realidad. Pagamos felizmente por nuestro móvil cada mes, pero no por tener agua en nuestros grifos. Solo aquellos países que no tienen agua le dan el valor que tiene.” Para ver el seminario completo, pinche aquí.

Al día siguiente, en la tarde del martes 11 de mayo, tuvo lugar el segundo seminario internacional del agua bajo el título “Situación actual y grandes retos del mercado del agua en Latinoamérica”. Moderado por Arantxa Mencía, Global Business Development Director de Almar Water Solutions, este día también contó con la participación de grandes ponentes dedicados al sector del agua en el continente latinoamericano: Carlos de Cevallos, socio de Decoex, Gonzalo Gómez-Rodulfo, director de Servicios de Almar Water Solutions, Lucio Javier García Merino, especialista Senior Financiero & Institucional División Agua y Saneamiento, Banco Interamericano de Desarrollo, Karin Granda, directora de la Dirección Especial de Proyectos de PROINVERSION, José María González, socio de Cross-National Advisory Partners y Arturo Errazuriz, gerente general Errazuriz & Asociados.

En esta sesión se abordaron temas como los acuerdos público-privados y la necesidad de cambiar el modelo de trabajo de los últimos años. Tal como indicaba Carlos de Cevallos, socio Decoex “necesitamos un cambio de cultura y no esperar diez años para desarrollar proyectos de agua y saneamiento.” Por su parte, Karin Granda, Lucio

16

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Javier García Merino y Arturo Errazuriz ponían sobre la mesa problemas y soluciones del sector del agua tanto en Perú como Chile, trasladables al resto de países de Latinoamérica, así como proyectos actuales. Para finalizar José María González, de Cross-National Advisory Partners comunicaba: “La colaboración entre organismos públicos y empresas privadas es fundamental para mitigar el riesgo económico, social y tecnológico. Todos tenemos que aportar.” Para ver el seminario completo, pinche aquí.

Almar Water Solutions, con sede central en Holanda y Madrid, y su plataforma regional de Chile, conoce a la perfección el sector del agua en ambos continentes, tras liderar muchos proyectos y acuerdos sobre desalación, tratamiento de agua y reutilización. Recientemente, se han cerrado varios proyectos de la línea de servicios con empresas industriales en la región del norte de Chile y se ha participado en varios eventos en España, apoyando los presupuestos e iniciativas europeas.

ESPACIO PUBLICITARIO

18

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

¿LATINOAMÉRICA CUMPLIRÁ CON LA META DE AGUA Y SANEAMIENTO PARA EL 2030? ODS 6…cuánto NOS falta

A menos de una década para cumplir el plazo propuesto por los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU, vale la pena preguntarse cómo avanza Latinoamérica para llevar Agua Limpia y Saneamiento a cada uno de los sectores de las sociedades que la componen.

Es innegable que los ODS son parte de los discursos políticos y metas en los países latinoamericanos - y otras latitudes- y que, en términos generales, están presentes en el diseño de programas y planes de gobierno. No obstante, la región presenta obstáculos económicos, sociales e institucionales para poder cumplir con estos compromisos. En este artículo se pretende dar una mirada de cómo está la región de cara al ODS número 6 que se plantea llevar Agua Limpia y Saneamiento a la totalidad de la población para 2030.

A modo de una primera mirada es preciso mencionar que en Latinoamérica habitan alrededor de 650 millones de personas. El 81% de ellas se concentra en las zonas urbanas y de éstas un 30% se considera en situación de pobreza y en los sectores rurales se llega al 45%. La cobertura de agua y saneamiento de la región supera a la media global pero está rezagada respecto a los países desarrollados (CEPAL 2019).

Un estudio hecho por la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) en 2019 que incluyó a 38 países, entre ellos Argentina y Colombia, determinó que los principales problemas de gobernanza del agua tienen que ver con la dispersión institucional de los recursos hídricos entre distintos organismos, ministerios y niveles del gobierno. Además, se observó que existen intereses políticos que se anteponen al cuidado de las

cuencas que a su vez suponen la falta de continuidad de funcionarios responsables. Por último, advierte la ausencia de marcos legales para incorporar la participación de grupos de interés en el sector.

Según una ponencia del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) hecha en el congreso de la Asociación Argentina de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (AIDIS ARGENTINA) realizado en el pasado mes de abril y en el que estuvo presente ALADYR, 220 millones de latinoamericanos no cuentan con abastecimiento continuo y seguro de agua potable, 490 millones carecen de saneamiento y 20 millones aún defecan al aire libre.

El BID advierte que existe una dualidad con los parámetros con que los países se posicionan en la cobertura de AyS. Que suelen mostrar índices basados en los caducos Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM), según los cuales la región contaría con un 95% de abastecimiento de agua y 83% de alcantarillado cloacal pero que, si se mide con la vara de los vigentes ODS, con mayores exigencias como la calidad, asequibilidad y continuidad, entonces esos mismos índices se reducen al 65% y 22% respectivamente. Adicionalmente, el ODS 6 incorpora el tratamiento de las aguas residuales recolectadas que llega a un 20%.

En la misma ponencia el organismo destacó que la cobertura de agua mejorada alcanza 97% en las zonas urbanas pero el 84% en las rurales y que lo mismo sucede con el saneamiento básico en proporciones de 88% en las ciudades y 64% fuera de ellas.

Otra desigualdad que identificó el BID fue la brecha entre países. Por ejemplo, Chile posee un 100% de cobertura de agua y saneamiento en sus ciudades, mientras que en Haití los índices alcanzan 58% de agua y 22% de saneamiento. Agregaron que los sectores periféricos de las ciudades suelen tener un 30% menos de cobertura de AyS que los sectores urbanizados.

19

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Inversión meta Con el panorama un poco más claro, el BID se preguntó cuánta inversión haría falta para cumplir con la meta para 2030. La respuesta no es sencilla y menos alentadora. Para alcanzar el 100% de la cobertura de agua y saneamiento según los parámetros de los ODM, que son menos exigentes y no implican tratamiento de efluentes recolectados, se necesitaría triplicar el ritmo actual de inversiones pasando de 7 mil millones al año aproximadamente a 20 mil millones al año durante esta década. Aún así no habría garantías.

x3

Entre las recomendaciones del BID para superar la situación financiera está la de mejorar la gestión de la demanda para lograr mayor eficiencia y que con la misma infraestructura se beneficie a más personas.

Esto implicaría alcanzar la totalidad del servicio medido para que no cueste lo mismo consumir uno o 10 metros cúbicos de agua. En muchos países de la región el servicio medido no alcanza al 30% de los usuarios, lo que supone un desincentivo al uso eficiente del recurso. Otro factor referente a la demanda es el del agua no contabilizada (fugas, tomas ilegales etc.) que ronda el 40%. También sugieren planes para financiar a las viviendas por donde pasa la tubería pero que no están conectadas.

“Mejorar la gestión de la demanda para lograr mayor eficiencia y que con la misma infraestructura”

Para cumplir con los Objetivos de Desarrollo del Milenio Se necesita triplicar la inversión en agua y saneamiento De 7 mil millones al año a 20 millones durante 1 década

Si se tomaran los indicadores de agua y saneamiento seguros del ODS 6 que sí incluyen el tratamiento de los efluentes cloacales, entonces la cifra de inversión se hace astronómica. Según algunos expertos, aún contando con esta cifra impensable, llegar a la meta sería inviable sino existe un fortalecimiento de las instituciones acompañado de un aumento en las capacidades humanas y la actualización de los marcos normativos y las políticas públicas a largo plazo.

Para cumplir con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6: AGUA Y SANEAMIENTO La cifra de inversión sería astronómica El reúso y aprovechamiento del agua residual tratada y Y es necesario fortalecer las los derivados de sus procesos como los lodos son parte instituciones esencial de la visión del BID sobre la viabilidad del ODS 6 en América Latina. “Las plantas deben concebirse y apuntar en esta dirección (reúso y aprovechamiento)” porque de esta forma se protege al entorno de la contaminación y se generan recursos financieros.

Agua, Saneamiento y Pandemia

Durante la pandemia se LAS hizo recurrente escuchar lo EN PANDEMIA que la Organización Panamericana de la Salud (OPS) llevaba tiempo predicando: que el agua y saneamiento EMPRESAS PRESTADORAS constituyen la primera barrera de protección para la salud.

Basados en esto y las recomendaciones de lavado de DE SERVICIOS SANITARIOS manos, los gobiernos exigieron un esfuerzo adicional de las empresas prestadoras de servicio para llevar la cobertura a aquellas poblaciones que no la tenían.

20%

Para cumplir con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6: AGUA Y SANEAMIENTO La cifra de inversión sería astronómica Y es necesario fortalecer las instituciones

TUVIERON UN INCREMENTO DE LA DEMANDA

Las empresas vieron un incremento de su demanda de más del 20% junto a una reducción drástica de sus ingresos a propósito facilitar la asequibilidad al servicio y no interrumpirlo por facturas atrasadas. La mayoría de ellas no tenían planes de contingencia y por tanto su situación financiera se encuentra “muy comprometida” según considera el BID.

REDUCCIÓN DRÁSTICA DE INGRESOS

20

Para cumplir con los Objetivos de Desarrollo del Milenio necesita |triplicar la inversión Magazine AGUAS Se Latinoamérica El magazine de los líderesen del agua agua y saneamiento INFO H2O De 7 mil millones al año a 20 millones durante 1 década

Para cumplir con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6: AGUA Y SANEAMIENTO La cifra de inversión sería astronómica Y es necesario fortalecer las instituciones

EN PANDEMIA LAS EMPRESAS PRESTADORAS DE SERVICIOS SANITARIOS

20% TUVIERON UN INCREMENTO DE LA DEMANDA

Otro dato que desnudó la pandemia es que casi un 22% de los centros de salud de Latinoamérica y El Caribe carecen de fuentes de agua, 21% de servicios de saneamiento y 22% de servicios de gestión de desechos.

Entre las lecciones aprendidas durante el flagelo de la Covid-19 está la de fomentar la asociatividad entre prestadores del servicio pequeños con el fin de fortalecer sus capacidades administrativas, operativas y financieras, y reforzar la seguridad de las instalaciones y su personal para garantizar la provisión de los servicios. Además, los prestadores comprendieron que requieren de planes de contingencia para atender a las poblaciones más vulnerables incluso a través de soluciones alternativas como los camiones cisterna.

La innovación en los campos tecnológicos, sociales, de infraestructura e institucionales se hacen imprescindibles para avanzar en los indicadores de AyS. Desde el BID recomiendan un cambio total en el paradigma de la gobernanza del agua que incluya el enfoque de la economía circular para reducir la contaminación y aumentar el financiamiento de los sistemas de tratamiento.

REDUCCIÓN DRÁSTICA DE INGRESOS

Como conclusión cabe destacar que la pandemia sólo hizo visibles las carencias que solían ocultarse bajo el manejo conveniente de las cifras oficiales y la ineludible necesidad de fortalecer la gestión de las instituciones prestadoras de servicios sanitarios así como la inversión en infraestructura para garantizar el acceso al agua potable. Nos corresponde seguir acortando brechas con las opciones que ofrecen las tecnologías de tratamiento de agua y efluentes y repensar los escenarios posibles para cumplir la meta “AGUA LIMPIA Y SANEAMIENTO”

21

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Miembro de ALADYR gana concurso internacional del Massachusetts Institute of Technology (MIT) sobre sustentabilidad hídrica

Emprendedores de Antofagasta crearon ‘Bloom Alert’, proyecto que ganó el MIT Water Innovation Prize.

Enzo García, miembro de ALADYR, y Tomás Acuña son dos chilenos que dieron un golpe a la cátedra al ganar –con su proyecto ‘Bloom Alert’- el prestigioso concurso internacional ‘MIT Water Innovation Prize’. Esta iniciativa, impulsada por el Massachusetts Institute of Technology (MIT), otorga anualmente hasta 35 mil dólares a emprendedores emergentes que desarrollen soluciones innovadoras para la industria del agua.

Con este logro, los créditos nacionales -únicos representantes de Latinoamérica en el certamen- buscan transformar a Chile en “la capital sudamericana de la desalación a nivel mundial”.

Así lo consignó Enzo García, quien aprovechó la instancia para destacar el “apoyo de empresas locales como BHPMinera Escondida y el comité de desarrollo productivo regional de Corfo Antofagasta; entidades que colaboraron de manera decisiva en la implementación y desarrollo del proyecto (…) su apoyo ha sido fundamental para enfrentar esta etapa de alto riesgo para emprendimientos tecnológicos”.

Bloom alert y monitoreo de plantas desaladoras Cada día cerca de 300 millones de personas en todo el mundo dependen del agua desalada para su supervivencia. Este suministro es abastecido por más de

18.000 plantas desaladoras operativas en el planeta, con una capacidad de producción de aproximadamente 95,4 millones de metros cúbicos (m3) diarios de agua dulce.

El agua de mar es el principal suministro para este proceso, por lo que la contaminación costera es un constante riesgo a la sostenibilidad productiva de agua desalada. Se estima que anualmente la industria desaladora pierde hasta 3 billones de dólares por eventos de contaminación costera que no fueron previstos correctamente.

En relación al proyecto ‘Bloom Alert’, García explicó que se trata de “un emprendimiento tecnológico en ‘inteligencia satelital’, que configura un sistema de monitoreo oceanográfico en línea que permite a operadores de planta adelantarse a eventos de contaminación, evitando pérdidas de producción y salvaguardando la seguridad hídrica de miles de usuarios finales. De este modo potenciamos el rol de la industria desaladora como una solución viable a la crisis hídrica global”. ¿Cómo funciona bloom alert?

En concreto, la plataforma chilena ‘Bloom Alert’, creada en 2018, ofrece a las plantas desaladoras un sistema inteligente para la gestión del riesgo oceanográfico, a través de información elaborada a partir de distintas misiones satelitales de la NASA y de la Agencia Espacial Europea.

Estos datos, permiten detectar con antelación eventos de contaminación costera que podrían amenazar la producción de agua desalada, tales como derrames de petróleo, descarga de aguas residuales o la irrupción de marea roja.

Enzo García aseguró que la conveniencia de aplicar este

22

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

innovador emprendimiento en la industria hídrica radica -en términos económicos-, en que “en todo el mundo, más de 60 millones de m3 diarios de agua desalada son producidos mediante la técnica de ósmosis inversa de agua de mar. Lo anterior, a un coste medio de 0,5 USD por m3; lo que representa una inversión global de más de USD $10,9 mil millones al año, susceptibles de aumentar sus costos hasta en 30% debido a eventos oceanográficos nocivos”.

Importancia de ganar el MIT Water Innovation Price Respecto de la importancia de haber ganado el ‘MIT Water Innovation Prize’, Enzo García declaró que “por primera vez desde la creación de esta competencia el año 2015, un equipo latinoamericano llega a la final y se corona como campeón de esta convocatoria, y eso para todo nuestro equipo es un logro que nos llena de orgullo”.

Agregó que “como startup nacional, nos mueve el convencimiento que Chile debe posicionarse como líder en desalación en la región Americana, y para ello no solo

tenemos que ser punteros en producción de agua, sino también tener la capacidad de generar tecnología local con la capacidad de impactar los mercados mundiales.

Sin duda haber ganado esta competencia es una muestra de que estamos en la vía correcta”.

Con este hito, ‘Bloom Alert’ se posiciona en la ‘Primera División’ de los proyectos más innovadores del área.

“Durante los seis meses de competencia pudimos medirnos con más de 60 equipos internacionales, muchos de ellos formados en los mejores laboratorios de ingeniería e innovación tecnológica del mundo. En el proceso, además pudimos discutir nuestro proyecto con líderes de la industria del agua del área de Boston y Nueva York (…) Sin duda que contar con el respaldo y exposición a tan selecto ecosistema de innovación nos da la fuerza para poder medirnos cara a cara con las tecnologías globales que están transformando los paradigmas tecnológicos en materia de sostenibilidad hídrica”, cerró el innovador profesional.

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

LLAMADO Por último, los fundadores del proyecto, hacen un llamado al empresariado local a apoyar los emprendimientos tecnológicos en esta materia y confiar en las capacidades que tienen los desarrolladores nacionales para resolver los desafíos de sustentabilidad para la industria desaladora. “Desde afuera nos están dando los pulgares arriba, pero en Chile aún nos está costando mucho. Nos gustaría contar con el respaldo de la industria nacional para transformarnos en exportadores de calidad mundial”, puntualizó García.

23

24

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

La salmuera es un recurso El efecto de la disposición correcta de la salmuera en el medio marino a largo plazo es totalmente despreciable

E N C O L A B O R AC I Ó N C O

Los detractores de la desalación usan a la salmuera como argumento principal ignorando la evidencia científica sobre su afectación casi nula al medio marino, pero ¿qué hacer cuando se produce lejos de la costa? La comunidad científica del agua trabaja para disponerla correctamente y convertirla en un recurso. Aquí te presentamos varias propuestas En las páginas de este magazine ya se ha hablado sobre el impacto ambiental de la disposición de salmuera en el medio marino, que en palabras del presidente de AEDyR, Domingo Zarzo, “no es inexistente pero tampoco relevante”. No obstante, este subproducto sí tiene un impacto en la opinión pública y su aprovechamiento es uno de los objetivos más buscados en el ámbito de la desalación.

Según aquel mismo estudio del Instituto para el Agua, Medio Ambiente y Salud de la Universidad de la ONU (UNU-INWEH) (Jones et al, 2019) que fue usado por parte de la prensa para desacreditar a la desalinización, las desaladoras del mundo producen 145,5 millones de metros cúbicos de salmuera al día. El 86.6% de ella proviene de la desalación de agua de mar y el resto de agua salobre (7.9%), residual y de otras procedencias.

La investigación dice que aproximadamente un 80% de la salmuera se produce a menos de diez kilómetros de la costa. En este caso la opción más viable es el vertido al mar. Para el resto se buscan y practican alternativas que incluyen la inyección de acuíferos profundos confinados, vertido a la red de saneamiento, vertido al suelo o riego, descarga de líquido cero y las revalorizaciones que constituyen un campo experimental per se.

Respecto al vertido en el mar, Daniel Prats, catedrático de ingeniería química y coordinador de proyectos y desarrollo del Instituto del Agua y de las Ciencias Ambientales de la Universidad de Alicante - España, explica que las sustancias del pretratamiento de la ósmosis inversa no son tóxicas y tienen un impacto muy reducido.

Además, detalla que cada año el ciclo natural del agua toma 44 mil ochocientos kilómetros cúbicos de agua desalinizada por evaporación y los precipita sobre el continente, mientras que toda la capacidad instalada de para la desalinización de agua de mar llega a 21.9 kilómetros cúbicos al año. “Es evidente que el ciclo natural del agua desala hasta 2 mil veces más que todas las desaladoras combinadas” dijo.

También se dispuso a responder la pregunta ¿Cómo se modificaría la salinidad media del mar si se evitara que el total del agua dulce producto de la desalación retornara?

Al cabo de un año, la concentración salina oceánica pasaría de 35 mil miligramos por litro a 35 mil coma 00056 miligramos por litros. Es decir, una variabilidad aumentativa de 0,0000017% de la salinidad. En otras palabras: el efecto de la desalinización de agua de mar a largo plazo es totalmente despreciable.

Más allá de estos datos que afirman y reafirman que la desalación tiene una capacidad de afectación a la composición del mar casi nula, lo que ocupa a este artículo basado en las investigaciones del profesor de la Universidad de Alicante, es lo que se hace con el concentrado salino que se produce a partir de agua salobre y tierra adentro, que constituyen un 20% del total generado por las plantas.

La composición de agua de pozos salobres es tan variada que puede incluir metales pesados, boro y altas concentraciones de sílice por lo que su vertido al mar debe hacerse con medidas para evitar impactos como la eutrofización, que consiste en el enriquecimiento excesivo de nutrientes en el medio acuático. Para ello, en

25

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Foto de referencia: en la desaladora de Abrera - Barcelona mezclan la salmuera con otros vertidos como aguas residuales tratadas

la desaladora de Abrera - Barcelona mezclan la salmuera con otros vertidos como aguas residuales tratadas.

Otra forma es la inyección en acuíferos costeros poco profundos como sucede en las Islas Caimán.

Tierra adentro Cuando la desalación de agua proveniente de pozos salobres ocurre a más de diez kilómetros de la costa, una de las opciones de disposición es la inyección a pozos de más de 500 metros de profundidad. El pozo debe cumplir con las condiciones de aislamiento e impermeabilidad para evitar la infiltración salobre a otros acuíferos que sean susceptibles de explotación. Según la investigación Panagopulos y colaboradores de 2019 titulada Métodos de Disposición de Salmuera y Tecnologías de Tratamiento, el 17% de las salmueras totales de Estados Unidos se eliminan mediante este procedimiento. Su costo oscila entre 0,64 y 2,65 dólares por metro cúbico de salmuera.

El 25% de salmueras en ese país se vierten a la red alcantarillado. Este método puede implementarse cuando la descarga es pequeña comparada con el caudal de agua residual. Se deben cumplir los estándares de calidad de vertidos. Precauciones adicionales aplican para efluentes tratados que se usan para riego. Costo: 0,32 – 0,66 USD/ m3.

Otra opción es el vertido cero mediante evaporación que consiste en excavaciones impermeables simples de construir. La limitante suele ser la cantidad de superficie

que se requiere y amerita elevada irradiancia solar. Se trata de un procedimiento que se ha utilizado desde tiempos inmemoriales para obtener sal. El costo de este proceso es elevado por la necesidad de terreno. Costo: 3,3 – 10 USD/m3.

La descarga cero con la evaporación intensificada asistida por viento usa dispositivos con mallas que se van humedeciendo con salmuera y ésta se va evaporando con la brisa. Por cada metro cuadrado se pueden colocar hasta 20 de superficie mojada. La costra de sal se va desprendiendo espontáneamente por acción de la gravedad.

También existe un aprovechamiento energético de estanques con un gradiente de temperatura que se crea cuando estos tienen cierta profundidad. El fondo acumula una salmuera concentrada capaz de calentarse lo suficiente para generar energía. Existen ejemplos de este método en El Paso, Texas. Aún falta avanzar en su escalabilidad y competitividad económica respecto a las energías convencionales.

Uso de salmuera Es bien conocido el aprovechamiento por medio de los recuperadores de energía en la propia planta. Otra revalorización in situ es la de lavado y retrolavado de filtros, dado que la salmuera queda libre de sólidos y microorganismos.

26

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Foto referencial: Programa Agua Doce de Brasil empleó la economía circular con la salmuera

Otros usos directos tienen que ver con la recuperación de aguas estancadas, hidroterápia, salación de encurtidos, aportes de minerales y nutrientes a cultivos hidropónicos y de regeneración de humedales, entre otros.

La salmuera también se usa para riego de cultivos tolerantes y acumuladores de sales tales como la cebada, algodón, remolacha, trigo, espinacas, espárragos y alcachofas, además de algunos pastos de forraje.

Según investigaciones del International Center for Biosaline Agriculture (ICBA) realizadas en 2018, las salmueras de aguas residuales urbanas beneficiarían la cría de tilapias haciéndola rendir tres veces más por metro cúbico de biomasa. Este esquema fue empleado por el Programa Agua Doce de Brasil incluyendo la piscicultura y el cultivo de plantas halófitas que a su vez se usaban como alimento para los peces.

presenta este aprovechamiento es que se precisa que el cloruro sódico sea de una pureza elevada y para ello se requiere someter a la salmuera a un tratamiento que incluye nanofiltración, electrodiálisis, concentración por evaporación y tratamiento químico.

Cabe destacar que ambos compuestos, el cloro y el hidróxido de sodio, están entre los más utilizados como materia prima en el mundo con 70 y 65 millones de toneladas anuales respectivamente. El procedimiento de aprovechamiento es técnicamente factible y puede reducir la salmuera hasta en un 30%, aumentar la tasa global de recuperación de la ósmosis inversa hasta en un 58% y la producción de los compuestos generaría un ingreso adicional. Por ejemplo, una planta de 30 metros cúbicos al día podría producir 35 mil toneladas al año de hidróxido de sodio.

El agua marina está compuesta por un 96,5% de agua y un 3,5% por sales. El 65% de esas sales es cloro, seguido por el sodio con un 30,5% y en el resto se encuentran sulfato, calcio, magnesio, potasio y otros constituyentes (0,7%).

Casi todos los elementos de la tabla periódica pueden encontrarse en ese 0,7% que anteriormente identificamos como “otros constituyentes”. Uno de ellos es el óxido de magnesio, un compuesto con múltiples aplicaciones -desde la industria de la construcción hasta la farmacéutica- que puede recuperarse con un proceso de precipitación y calcinación que deviene en un producto de alta pureza.

Del efluente de la desalación se obtiene cloro e hidróxido de sodio mediante un proceso industrial de electrólisis por celda de membrana. La principal dificultad que

Otro elemento recuperable es el rubidio. Se trata de un material que hoy se cotiza por encima de los 13 mil dólares el kilo y cuya concentración en las salmueras de la

Extracción de productos valiosos de la salmuera

27

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Foto referencial: composición del agua marina

desalación es de 0,1 a 0,2 miligramos por litro. Para ello se ha evaluado la destilación por membranas con agentes que absorben el rubidio para luego concentrarse.

eléctrica. Los autores lograron una densidad de potencia de hasta 8,9 vatios por metro cuadrado en función del pretratamiento que le hicieron al rechazo usado.

El litio se encuentra en concentraciones de 0,3 y 0,5 miligramos por litro de salmuera y es recuperable mediante procesos eletroquímicos alimentados por energías renovables. Este elemento cotiza hoy a más de 13 mil dólares por tonelada y se espera que aumente por su demanda en el mercado tecnológico.

El crecimiento de la desalinización es inevitable y su sostenibilidad está intrínsecamente ligada al aprovechamiento rentable de la salmuera cuando esta se produce lejos de la costa. La meta debe ser el vertido de líquido cero con su aprovechamiento. Es de esperarse que las nuevas tecnologías traigan nuevas formas de rentabilizar el controvertido efluente.

Adicionalmente, la salmuera tiene concentraciones muy bajas de otros elementos como lantánidos y metales preciosos como el platino, pero los procedimientos para obtenerlos están lejos de ser rentables.

Finalmente, también se han hecho ensayos para el aprovechamiento energético de la salmuera mediante ósmosis retardada por presión en un proceso en el que se combinan los efluentes de una planta que trata aguas residuales urbanas con la salmuera de una de desaladora. Ambos se envían a un dispositivo que utiliza la diferencia de presión osmótica para generar energía

28

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Sostenibilidad agrícola: reúso y riego por goteo. Proyecto ADAPTARES - Macaronesia El futuro de la eficiencia alimentaria humana en toda su magnitud se manifieste en pequeñas casillas

La viabilidad de la civilización humana atraviesa una dura prueba, obtener alimentos bajo las condiciones impuestas por el cambio climático y el crecimiento poblacional. Hay que producir más, en el mismo espacio y con menos agua ¿la clave? El proyecto Adaptares cree tenerla.

El proyecto Adaptares de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria es una especie de laboratorio para el uso eficiente del agua y su reutilización, tiene como propósito responder a cómo nos adaptamos al cambio climático en zonas donde ya existía escases de agua. Sus experimentos se realizan en la región macaronésica de la comunidad europea y las conclusiones son tajantes: El reúso de efluentes tratados en la agricultura es seguro y sostenible económica, ambiental y socialmente.

Bajo la premisa de asegurar la salud y el medio ambiente, ADAPTARES analiza los beneficios y riesgos de la reutilización del agua en la agricultura, planteándose, siempre, las ventajas para el agricultor.

De acuerdo a la Unión Europea las principales barreras para la masificación del reúso de agua son los riesgos ambientales y humanos ligados a su mala gestión, los costos energéticos y la aceptación pública. Para dar respuesta a esto, ADAPTARES se dispuso a generar el conocimiento para manejar los riesgos, imputar los costes valorando los beneficios que la reutilización supone para la sociedad y diseñar las estaciones depuradoras de aguas residuales necesarias y más adecuadas para las condiciones agroclimáticas, económicas y sociales del lugar.

Según la profesora titular de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria e integrante del grupo de investigación

de ADAPTARES, María del Pino, las barreras para éxito agrícola con el agua regenerada deben verse según el agente implicado. Por ejemplo, los legisladores, en su afán de garantizar la salud y la sostenibilidad ambiental, suelen sobredimensionar los requerimientos para las instalaciones de riego; los operadores prefieren sistemas predecibles aún a costa de elevar los costos a niveles inviables para la agricultura; los agricultores a menudo se resisten a adaptar sus prácticas al nuevo recurso y los consumidores son susceptibles de informaciones que generan prejuicios.

La profesora Del Pino señala que sólo el 45% de los europeos ven apropiada la reutilziación para el riego de alimentos procesados y un 25% para alimentos crudos.

“El problema radica en que el agua que no se reutiliza a la final se vierte y el vertido tiene más problemas ambientales que la propia reutilización”.

Además, Pino indica que los legisladores -erróneamentesuelen dejar de lado los criterios de calidad del agua para el riego agrícola, a pesar de que la agricultura es el sector que más agua emplea. Esto probablemente se deba a que los criterios deben ser interpretados teniendo en cuenta el clima, la especie, manejo del agua y el suelo, en otras palabras “los tratamientos de agua se diseñan de espalda a lo que necesita el cliente”; para tener éxito es necesario mirar la calidad de agua que están produciendo las plantas depuradoras y adecuar el sistema de reutilización propuesto a las condiciones agroecológicas de la zona.

“En nuestra opinión, el planteamiento desde el punto de vista de la agricultura inteligente, es el de diseñar sistemas pilotos para la reutilización que integren todos los aspectos relativos a las condiciones agroclimáticas, de calidad del agua, del suelo y la gestión del riego para hacer una reutilización sostenible” dice la profesora. Entonces, las parcelas piloto se toman para la demostración y formación que son claves para la sostenibilidad del reciclaje de agua.

29

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Imágenes referenciales cortesía de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

Sobre la calidad del agua desde punto de vista sanitario, es fundamental entender cómo se produce la contaminación de los alimentos cuando se riega con aguas de reúso y es vital condicionar el manejo del riego.

“Cuando se refiere a aguas de reúso siempre será más seguro el riego por goteo que el riego sin restricciones” dice la profesora.

Opciones de reducción de agentes patógenos. Cortería de UPGC

Riego por goteo Otra de las conclusiones de ADAPTARES es que con el manejo del riego se pueden llegar a las mismas garantías sanitarias que con tratamientos costosos.

Pino explicó que las unidades formadoras de colonias o UFC (unidad de medida de contaminación orgánica) se reducen considerablemente con este sistema y que esto permite reducir costos en los tratamientos. Por ejemplo,

30

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

con el riego por goteo subterráneo y un tratamiento básico se puede llegar a una reducción de agentes patógenos en plátanos – sólo por citar un caso – superior a la de un cultivo de tubérculos regado sin restricciones o con riego convencional, con un tratamiento varias veces superior que además amerite la muerte de los patógenos en el producto por desinfección y su lavado antes de consumo.

Entonces, la garantía sanitaria con el riego en el que la tubería de goteo está enterrada a 20 centímetros de la superficie, es la distancia entre el agua y la planta.

Además, el riego por goteo, superficial o enterrado, es la tecnología que permite alcanzar la máxima eficiencia productiva por cantidad de recurso utilizado.

Beneficios generales del Riego por Goteo Superficial o Enterrado: • Mínimo riesgo sanitario • Permite máxima eficiencia en la producción de alimento • Integra las exigencias del legislador y las del consumidor • Facilita la labor del operario de las plantas de tratamiento, produciendo un agua de un coste no tan elevado • Y facilita el trabajo del agricultor con sistemas de fácil mecanización, reducción de consumo de agua, reducción de presencia de malas hierbas, mayor presencia de nutrientes.

Tecnología de riego de mínimo riesgo. Cortería de UPGC

El padecimiento necesario A los de ADAPTARES les ha pasado de todo en sus parcelas proyecto. Deben sufrir lo que el agricultor convencional para hacer recomendaciones sobre la base de la experiencia. Desde gallinas y cabras invasoras, hasta plagas, cortes eléctricos y crecimiento de algas en los depósitos reguladores de agua, son algunos de los percances que han venido moldeando el sistema que proponen.

Las instalaciones brillan por su relativa sencillez. Existe un sesgo cognitivo que impulsa al humano a creer que los grandes eventos tienen causas igual de tamaño. Por tanto, es difícil percibir que el futuro de la eficiencia alimentaria humana en toda su magnitud se manifieste en pequeñas casillas ubicadas en plantaciones remotas pero en este caso es así.

La tecnología de mínimo riesgo y máxima eficiencia en el uso del agua usada por el equipo consta de filtros de arena, lámparas ultravioleta, un programador para automatizar el sistema y líneas de riego autocompensantes y antidrenantes de un material específico para uso de aguas tratadas.

Las parcelas y los socios locales les han permitido a los investigadores medir el efecto del reúso en el agua, los acuíferos, el suelo y la emisión de gases de efecto invernadero además de la capacidad productiva y el valor nutritivo de esa unidad controlada sin descartar la evaluación económica para determinar la sostenibilidad de la práctica.

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Efluentes tratados vs. agua convencional; riego por goteo vs. convencional; goteo superficial o enterrado. Se hicieron comparaciones y los datos son prometedores.

El manejo del agua condiciona la emisión de gases de efecto invernadero, la puesta en riego modifica el suelo incrementando su fertilidad y humedad sin permear hasta los acuíferos, se obtiene mayor producción con un menor uso de agua y se mejora el rendimiento económico del cultivo.

“Soy una optimista compulsiva. Soy optimista respecto a la capacidad del ser humano para adaptarse al cambio climático. Por ejemplo, esta idea reutilizar el agua que ya pasó por nuestros hogares nos da un potencial magnífico para producir alimentos. Pero no sólo eso, si vemos la cantidad de alimentos que éramos capaces de producir hace cincuenta años y la comparamos con la de ahora por unidad de superficie, veremos que hemos avanzado mucho. Todo pasa por la generación de conocimiento y eso estamos”, concluyó María del Pino.

31

32

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

BerryMex, cosechando gestión eficiente del agua FRESAS Y BAYAS DEL DESIERTO Las claves del éxito de BerryMex Desalación de agua de mar Riego por goteo Producción orgánica Trabajadores con salario digno y productores asociados

Cosechar frutas en el desierto parecía algo de ciencia ficción hace unos años pero hoy no sólo es una realidad sino que además es rentable. BerryMex es pionera en la desalación de agua de mar para la agricultura en América Latina y comparte con la audiencia de ALADYR lo que sabe.

BerryMex mixicana destinada al cultivo de berrys; es pionera e innovadora al ostentar, desde 2019, la primera planta desaladora de agua de mar en América Latina dedicada exclusivamente a la agricultura. No obstante, las proyecciones en la reducción de las precipitaciones y la sobreexplotación de las fuentes naturales hacen pensar que la revalorización de terrenos desérticos a favor de la producción alimenticia será cada vez más frecuente gracias a las herramientas que la desalación, el reúso y las técnicas de hidroponía y riego por goteo suponen para el agricultor.

En el Valle de San Quintín (México), donde el clima es propicio para cultivar frutas pero el agua es escaza, la oportunidad de un modelo agrícola rentable y sostenible sólo es posible a través de la desalación.

Este lugar quizás represente una mirada al futuro de gran parte de la humanidad. El servicio de agua es deficiente, no llueve y los acuíferos están sobreexplotados. Su principal actividad es la agricultura y la única forma que encontraron para mantenerla fue desalar el agua de los pozos salobres. No existe otro lugar del país donde desalen para ese fin. Alrededor del 98% del agua que se emplea en los cultivos proviene de la desalación y el recurso es tan preciado que sólo se riega por goteo.

La escasez había diezmado la actividad agrícola del Valle pero hace 30 años se instaló la primera desaladora y hubo un punto de inflexión: cultivar volvió a ser posible.

Hoy existen cerca 80 desaladoras en la zona y en ocho mil hectáreas se produce lo que antes en 28 mil. La inversión en tecnología literalmente rindió sus frutos.

El proyecto de desalinización de agua de mar de BerryMex inició en 2011 y es resultado de la participación de docenas de expertos en el desarrollo de infraestructura sostenible y en mitigación de impacto al medio ambiente.

Se trata de una planta de ósmosis inversa que se abastece parcialmente de energía fotovoltaica.

La planta produce un flujo de 225 litros por segundo (lps) y aumentará su capacidad a 450 lps para diciembre y el próximo año esperan tenerla a una capacidad de 631 lps.

La salmuera se inyecta al subsuelo mediante tres pozos en los que se mezcla con el agua de mar para regrese al medio sin afectar el ecosistema.

Es importante destacar que el cultivo de las berries ha colocado a México como uno de los epicentros internacionales de producción -segundo productor a nivel global- con un valor de exportación que superó los 1700 millones de dólares en 2016 y un crecimiento anual en el valor de las exportaciones de 17% de 2008 a 2015. En este sentido, BerryMex se ha destacado como un jugador relevante por su estrategia de sostenibilidad ambiental que busca generar beneficios sociales y económicos en las comunidades en las que está presente.

Ernesto Guevara, director de Desarrollo de Negocios de la empresa considera que “la desalación de agua de mar es una realidad y el futuro de la región” y que es una opción sostenible para la recuperación de los acuíferos.

También dice que desalar agua de mar en San Quintín es particularmente “bello” por las condiciones del terreno.

Se trata de una zona volcánica separada del mar por un

33

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

acantilado de 30 metros de altura. Al perforar se dieron cuenta de fracturas que constituyen una conexión directa con el océano, lo que les permitió ahorrar en bombeo y, por si eso no fuera poco, la cantidad de sólidos disueltos es baja porque el agua viene relativamente prefiltrada.

Preguntas y respuestas ¿Cuánto incide sobre el costo el usar agua de mar desalinizada frente a las fuentes convencionales?

Para nosotros la fuente convencional son los pozos

salobres y nos dimos la sorpresa de que desalinizar agua de mar es más económico porque no necesitamos perforar 15 pozos con 15 bombas consumiendo energía para llegar a los volúmenes que necesitamos. ¿Qué más espera que la desalación haga por su negocio?

No sólo es indispensable para nosotros como negocio sino que esperamos que el sector público se ponga a la altura del sector privado en este sentido para poder llevar agua a la comunidad. Para nosotros la comunidad es muy importante y la desalinización permitirá suplir sus necesidades de forma sostenible.

34

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

¿Cuánto cuesta la hora de kilowatt en la zona?

¿Qué costo tiene el agua desalinizada?

Cuesta alrededor de 50 centavos de peso. Esto es porque el agua para riego agrícola tiene una tarifa especial en México. Además, nuestra planta tiene paneles solares y es parte de una estrategia para reducir nuestra huella de carbono. Estamos trabajando en ello.

La combinación entre las plantas que tenemos, ocho salobres y la de agua de mar, debe andar cerca de los 58 centavos de dólar por metro cúbico.

¿Qué contacto tuvieron con la comunidad para explicarle sobre la desaladora?

Fíjense que una desaladora no es noticia en San Quintín, existen 80. Lo único que tiene de nuevo ésta es que toma el agua del mar y por eso abrió la brecha para que otras plantas fueran proyectadas y para que el Gobierno se animara a considerar hacer la suya. Pero sí, tenemos un programa muy bonito en el que le enseñamos a los niños la importancia de la desalación. Desgraciadamente la pandemia lo interrumpió antes de empezar pero está listo para cuando los niños vuelvan a las aulas.

¿Qué consejo daría a pequeños productores?

Los que son asociados de BerryMex gozan de todo este paquete de sostenibilidad. Y los agricultores que no son asociados, solamente es cuestión de orientarlos y nosotros estamos en toda la disposición de compartir temas técnicos. Podemos acercar a los pequeños productores a las empresas que ya lo hacen, ese es el camino más rápido para crecer,

35

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

Dupont y P&G juntos por la economía circular del agua Procter & Gamble reusará 5.000 millones de litros de agua para el 2030

La megaempresa de productos de consumo masivo tiene como meta reusar cinco mil millones de litros de agua al año para 2030 y para ello consultaron al mercado sobre la tecnología de vanguardia. Compartieron con las audiencias de ALADYR el paso a paso de esta ambición de sustentabilidad.

Procter & Gamble es un gigante de productos de consumo masivo y su planta de detergentes de Vallejo en Ciudad de México es la más grande que tiene la compañía para producir este insumo. En 2009 se dispusieron a reducir la huella hídrica de cada producto en un 20%, meta que alcanzó con relativa rapidez, pero sus iniciativas de eficiencia hídrica van más allá.

Para 2030 esperan aumentar su eficiencia hídrica en un 35% y generar al menos 5 mil millones de litros de agua al año partir de fuentes circulares. Hugo Ruiz, director de ingeniería de detergentes para América Latina le dijo a ALADYR que para lograrlo, él lideró un grupo encargado de captar la tecnología de vanguardia en el mercado.

“Si ahorita, del 100% del agua que entra a la planta sólo el 40% se queda en el producto y el otro 60% se desperdicia, la meta es que un 75% o un 80% del recurso que usamos se vaya directo en el producto” lo que supondría mayor cantidad de detergente por litro de agua empleado.

A manera de referencia mencionó que en la elaboración del detergente en polvo se usan torres de evaporación porque su constitución inicial es una pasta con una humedad promedio del 30% cuya agua termina yéndose a la atmósfera. Entonces, parte de lo que busca la empresa es cómo recuperar esa agua evaporada o cómo reducir la humedad en su estado inicial. “El reto de recuperar

los 5 mil millones de litros año es el mayor. A la planta de Vallejo, por ser tan grande, le corresponde recircular unos 1500 aproximadamente”.

La ruta a las metas El primer paso de P&G para establecer y superar sus metas de eficiencia hídrica es el mapeo para entender el consumo del recurso. Para ello se emplean las 6W2H, que consiste en preguntarse a dónde se va el agua, quién la utiliza, cómo lo hace, qué cantidad, cuándo y por qué.

“Hay que comenzar por las piedritas. La sostenibilidad no se trata sólo de grandes inversiones sino de saber cómo se emplean los recursos” dice Ruiz. En su opinión esto es algo que cualquiera puede hacer sin necesidad de llenar de sensores la planta: “Se trata de agua y flujos, sólo hay que calcular para tener un acercamiento bastante real”.

“Debes inspeccionar cada uno de tus equipos desde el suministro hasta la descarga e ir colocando cada bloque como una unidad individual” agrega Erik Cañamar, líder de arranque para proyectos de agua en la planta de Vallejo.

El segundo paso tiene que ver con las condiciones básicas y consiste en diagnosticar los sistemas en busca de fugas e ineficiencias y obsolescencias. “Se trata de hacer seguimientos y trakear el agua” agrega.

El tercer punto tiene que ver con los expertos y para ello se acercaron a los líderes del mercado en tecnologías de agua y explicarle sobre sus condiciones, procesos y necesidades para poder obtener una asesoría completa.

La mayor parte del suministro de agua de la planta proviene de un pozo que es pasado por proceso de ósmosis inversa (OI) para ser empleada como agua de producto. Antes de aplicar las 6W2H los técnicos pensaban que las mayores pérdidas estaban en la evaporación para los detergentes en polvo o en el lavado y limpieza para los detergentes líquidos pero luego

36

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

INFO H2O

identificaron el rechazo de OI como la mayor oportunidad de reúso.

la calidad del agua alimentación para no tener tal incremento.

Según informaron, no se hacía más que donar el efluente de la OI al Gobierno pero luego que se dispusieron a hacer reúso contactaron a una de las compañías de Dupont, empresa socia ALADYR, para que los ayudara a integrar la economía circular a su gestión hídrica.

¿Con qué calidad de agua iniciaban como agua cruda y con qué calidad terminaban? Es decir TDS inicial y final.

Proceso de reúso La solución para revalorizar el rechazo de la ósmosis inversa consistió en determinar su calidad y solicitar el diseño a Dupont y se instaló un sistema de pretratamiento de filtros multimedia con una etapa de suavizado para que vuelva a pasar por la OI. El resultado fue un agua de alta calidad y muy baja conductividad que les permitió reintegrar el recurso al proceso de producción. “El equipo tiene una eficiencia mucho más confiable que tener dos o tres ósmosis en serie y nos está funcionando bien tanto en Brasil como en Vallejo” añadió Cañamar.

Para los siguientes años se enfocarán en la recuperación a partir de torres de secado, calderas y lubricación de equipos que usan agua. Para esto las plantas de P&G asumirán diferentes tareas experimentales para luego validados los procesos y tecnologías, se integren en el resto de las plantas.

Preguntas y respuestas ¿Han tenido problemas por la concentración de sales en la ósmosis inversa? ¿Han tenido que incrementar la frecuencia en las limpiezas químicas?

No hemos tenido problemas. De hecho, los últimos analíticos para descarga industrial han salido bien.

No hemos tenido alteraciones en la frecuencia de las limpiezas químicas para la OI. Sí debemos cuidar

Vemos la calidad en términos de conductividad. La de entrada está entre los 5 mil y 6 mil microsiemens y a la salida de todo el proceso sale en 500. ¿Qué concentración de sílice manejan?

Eso es lo que más padecemos. Llega a ser bastante alta en el concentrado de rechazo de la ósmosis con 250 a 300 partes por millón. A la salida del permeado sale a 10 o 20 partes por millón. ¿Con qué equipos están midiendo la calidad del agua para asegurar su retorno?

Estamos usando un equipo que se llama DR900.

Medimos la mayor cantidad de parámetros que podemos como cloro, ph, conductividad, hierro dureza y tenemos otros sensores en línea. Si la ósmosis detecta un ph muy alto se detiene para evitar daños. ¿En qué tiempo hacen el recambio de membrana de ósmosis?

En Brasil lo están haciendo cada seis meses con una extensión de cada caño. En nuestro caso como nuestra calidad de agua es un poco peor es cada tres o cuatro meses pero igual le estamos tratando de hacer una extensión.

37

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PLANTAS

Planta desalinizadora SWRO de Torrevieja La mayor de Europa

La megaplanta española será una de las visitas técnicas durante la capacitación efectiva que realizará ALADYR junto a la Universidad de Alicante y el Instituto Universitario del Agua y de las Ciencias Ambientales (IUACA) en octubre de este año.

La planta desalinizadora de agua de mar por proceso de ósmosis inversa (SWRO) de Torrevieja tiene una capacidad de 240.000 m3/día y está situada en Alicante, España, en la frontera sureste del país. Es la mayor de Europa y es considerada una de las más grandes del mundo.

La instalación fue proyectada para cubrir un déficit de riego en la zona agrícola del trasvase Tajo–Segura de 60 Hm3 /año y un déficit de abastecimiento en la “Vega Baja Oeste” de 40 Hm3 /año. La capacidad de 80 Hm3 /año tiene posibilidades de ampliación a 120 Hm3 /año.

En su construcción y equipamiento se utilizaron los últimos avances tecnológicos encaminados tanto a la protección de las membranas de ósmosis inversa (filtros sumergidos en la captación, filtración en dos etapas sobre lecho dual, reactivos como coagulantes, antiescalantes, desinfectantes...) como de reducción del consumo energético (bombas de alto rendimiento, recuperadores de energía por cámaras isobáricas, bombas de alimentación diferenciada...) Por otra parte, la planta se erigió no solo para producir un agua que cumpla la actual legislación en cuanto a abastecimiento potable sino también con niveles de exigencia (boro <0,5 mgr/l) que permiten su uso en todo tipo de riegos agrícolas.

La construcción estuvo a cargo de un consorcio español dirigido por Acciona Agua y equipada por Energy Recovery

(ERI) con más de 300 dispositivos de recuperación de energía ERI PX-220 Pressure Exchanger para producir una solución de agua confiable y asequible para la región.

El proyecto, que es el de mayor capacidad de ERI hasta la fecha, eleva la tecnología de la compañía a niveles sin precedentes puesto que un gran porcentaje de las nuevas plantas en España y en todo el mundo se están construyendo con dispositivos PX. Borja Blanco, Vicepresidente del Grupo de Grandes Proyectos de ERI, declaró que “estamos orgullosos de formar equipo con Acciona Agua en este proyecto tan significativo, ya que se trata de una empresa que combina una amplia experiencia en desalación de agua de mar con interés por el desarrollo sostenible. Nuestro objetivo es ofrecerles a ellos y a sus usuarios finales una solución ambientalmente responsable para sus necesidades hídricas.”

Esta planta forma parte de las visitas técnicas que tendrán lugar en la CAPACITACIÓN EFECTIVA EN DESALACIÓN que ofrecerá ALADYR junto a la Universidad de Alicante desde el 25 al 30 de octubre de 2021. Para más información visita: https://aladyr.net/eventos-anuales-presenciales/

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Cliente:

ACUAMED

Situación:

Torrevieja, Alicante

Población abastecida:

780.000

Capacidad total (m3/día):

240.000

Destino final del agua:

Agua Potable y Agricultura

Conversión:

45%

Número de Filtros (arena):

32 abiertos + 56 cerrados

Número de bastidores:

16

Producción unitaria Bastidor (m3/día):

15.000

Tipo de Membrana de Ósmosis Inversa:

Poliamida Aromática

Número de Membranas:

20.384

38

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

OPINIÓN

Uso de Aguas Grises para Diversificar nuestra Matriz Hídrica OPINIÓN Por: Francisca Pellegrini

Nuestro país tiene una gran desigualdad en la disponibilidad de agua: conforme a estudios publicados por The World Resources Institute1 , Chile es considerado como parte de un grupo de países que se encuentra en altos niveles de estrés hídricos, al extraerse una media de más del 40% del suministro disponible al año, estando al borde de caer en el grupo de estrés hídrico extremo.

Si bien la escorrentía media total es de es de 53.000 m3/persona/año -muy superior al valor de 2.000 m3/ persona/año que se estima como mínimo requerido para el desarrollo sostenible de cualquier país- en algunos sectores del norte del país es de 0,01 m3/s. Y ante un escenario de cambio climático, debemos implementar medidas para aumentar nuestra matriz hídrica con urgencia. Sobre este punto, buena parte de la solución se ha planteado en la instalación de plantas desaladoras.

Sin embargo, esta problemática debe ser abordada a partir de varias alternativas, incluyendo la reutilización de aguas grises y residuales, tal como lo plantea The World Resources Institute.

Diversos países (dentro de los que destacamos Australia, Israel y España) han aprobado cuerpos normativos admitiendo e incentivando el uso de aguas grises y residuales. En Chile, el año 2018 se promulgó la Ley Nº 21.075 que Regula la Recolección, Reutilización y Disposición de Aguas Grises. En términos generales, la ley establece la posibilidad de instalar sistemas de reutilización de aguas grises (aguas servidas domésticas residuales provenientes de tinas de baño, duchas, lavaderos, lavatorios y otros, excluyendo las aguas negras), previa autorización de la autoridad sanitaria.

La autorización deberá pronunciarse, junto a otros conceptos, sobre los estándares que deberán cumplir las aguas.

Benjamín Pérez

La ley indica además el destino que se le podrá dar a estas aguas, lo que incluye, entre otros, riego de jardines, áreas verdes públicas, procesos industriales no destinados a productos alimenticios y para fines de conservación, prohibiendo el uso de estas aguas para consumo humano, en establecimientos de salud, para el riego de frutas y hortalizas, su uso en piletas, piscinas y balnearios, entre otros. Finalmente, se establece que la instalación de estos sistemas será voluntaria, pero el artículo 14 de la ley contempla que la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones establecerá las edificaciones en que estos sistemas de reutilización serán obligatorios, no pudiendo exceptuarse a las unidades no habitacionales de cinco mil metros cuadrados o más.

Si bien esta ley es un notable avance en la materia, su entrada en vigencia se ha retrasado en demasía por la demora en la tramitación de su reglamento, el que lleva más de tres años en discusión. Cabe destacar que el pasado 12 de mayo de 2021 el Ministerio de Salud sometió a consulta pública el mencionado reglamento, por lo que esperamos que la autoridad, habiendo recibido y ponderado las observaciones ciudadanas, pueda aprobarlo y, finalmente, entre en vigencia la Ley Nº 21.075, ya que, si bien entendemos la relevancia de regular estos sistemas y la calidad del agua tratada para evitar escenarios de contaminación de napas, urge atender este problema antes de que sea demasiado tarde.

1 https://www.wri.org/insights/17-countries-home-one-quarter-worlds-population-face-extremely-high-water-stress. Artículo publicado el 6 de agosto de 2019 por Rutger Willem Hofste, Paul Reig and Leah Schleifer

39

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Potabilización y depuración en Latino América: Situación, tecnología y proyectos actuales A pesar de la gran dotación de agua del territorio latinoamericano, existen grandes desigualdades tanto en su reparto como en la infraestructura de potabilización y depuración disponible. Problemas como la falta de una red de agua potable de confianza, hace que la población tenga que depender de servicios como agua embotellada o camiones cisterna, los cuales tienen un alto coste económico. Otro aspecto aún sin resolver son las instalaciones de depuración de aguas residuales, según las estadísticas de los últimos años, apenas un 20% de las aguas residuales de Latino América se depuran.

Además, como consecuencia de esta falta de depuración, el sector de la regeneración de aguas depuradas se encuentra limitado, lo cual tiene un gran impacto en el riego para agricultura (principal consumidor de agua regenerada).

Aunque partimos de esta situación, numerosas entidades públicas y privadas están invirtiendo y estudiando modelos de gestión y tecnologías que se adapten a un sector en constante expansión y desarrollo como es el sector del agua. Veamos algunos de estos ejemplos.

El desafío de la potabilización El acceso al agua potable es algo que hoy en día se da por hecho, sin saber que hay un 29% de la población mundial sin acceso a agua potable. Esto significa que hay 2 billones de personas en el mundo que utilizan agua de una fuente contaminada. Esto conlleva a un alto riesgo de propagación de enfermedades y, con la pandemia del COVID-19, esta crisis se ha agravado aún más y hace evidente la necesidad de una intervención inmediata para garantizar el acceso de la población al agua potable.

Las tecnologías de potabilización más fiables pueden ser las de filtración por membranas, al tratarse de una separación mecánica de partículas. Para potabilización de una fuente de agua dulce se recomienda la utilización de membranas de ultrafiltración y para aguas salobres o de alta salinidad se pueden utilizar membranas de ósmosis inversa. En ambos casos el rendimiento de estas membranas, en términos de producción, calidad y durabilidad, se puede mejorar considerablemente con un pretratamiento adecuado, capaz de mejorar el agua de entrada a las membranas y así reducir su carga de trabajo.

Membranas de ultrafiltración Esta tecnología consiste en la separación mediante membranas porosas basadas en el mecanismo de Exclusión por Tamaño (0.03 – 0.08 micrón), siendo capaces de retener partículas, materia en suspensión (incluyendo virus y bacterias), materia coloidal y, en general, especies de alto peso molecular. La UF no retiene sales disueltas, iones, materia orgánica disuelta ni solutos de bajo peso molecular.

Antes de que tuviéramos esta tecnología, utilizada en todo el mundo, los sistemas de desinfección se basaban en el uso de productos químicos para eliminar la materia coloidal, los virus y las bacterias. También se cuenta con otras tecnologías como las lámparas UV o los sistemas de dosificación de Ozono, todas ellas con sus propias fortalezas y limitaciones.

Hoy en día, las tecnologías de purificación han tenido enormes desarrollos en términos de rendimiento, disponibilidad y de costos. Pero aun teniendo a este gran aliado que es la tecnología, por sí sola no es suficiente.

Como dijo Albert Einstein, la fuerza motriz más poderosa que existe es la VOLUNTAD.

La principal aplicación en los primeros años de esta membrana sintética fue como sistema de desinfección de efluentes de tratamiento secundario. Ahora podemos encontrar estas membranas en muchas otras aplicaciones que, combinadas con otras tecnologías, pueden dar como resultado una solución altamente confiable y eficaz para el agua potable o su reutilización para otros fines. Puede utilizarse como tratamiento final o como pretratamiento para ósmosis inversa y nanofiltración.

Tecnología actual

Membranas de ósmosis inversa

Hoy en día, las tecnologías disponibles permiten garantizar una calidad de agua potable a partir de cualquier fuente de agua dulce, agua salobre o agua de mar. La clave está en el diseño de los equipos, sabiendo qué tecnologías utilizar y cómo utilizarlas, de tal forma que, además de garantizar el suministro de agua potable, se minimice el consumo energético y de consumibles, y se alargue la vida útil de la planta y sus componentes.

Se utilizan para la eliminación de contaminantes disueltos en el agua (>99%) mediante el paso del agua a través de una membrana semipermeable, en la que se debe superar la presión osmótica de la membrana para que una parte del agua libre de sales fluya a través de la membrana y sea recogida en el tubo de permeado (producto o permeado). El resto del agua que no atraviesa la membrana circula paralelamente

40

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

arrastrando todas las sales retenidas en la membrana (concentrado). Dependiendo de la salinidad del agua, la posible presencia de ciertos iones (como el boro o el arsénico) y del tipo de membrana se obtiene un factor de conversión, logrando así un mayor o menor porcentaje de agua de permeado con respecto del agua de entrada a las membranas.

El diseño robusto y eficiente de estas plantas, adquiridas inicialmente para proporcionar suministro de agua potable durante situaciones de emergencia, han adquirido un nuevo propósito en los últimos meses. Con el objetivo de estudiar las necesidades de varias poblaciones, estas plantas se desplazan a los municipios y llenan sus depósitos de agua potable. Una vez finalizado el llenado, se transportan a la siguiente población para repetir la operación. De esta forma la misma planta puede dar servicio a varias poblaciones sin interrumpir el suministro en ninguna de ellas.

Las plantas potabilizadoras AZUD están diseñadas para su fácil operación con mínimos costes de mantenimiento y disponen de sistemas de autolimpieza de activación automática que garantizan el máxima rendimiento del tratamiento y alargan la vida útil de las plantas. Además, disponen de control remoto que permite el control y actuación de la planta desde cualquier punto.

La clave de este proyecto pasa por el uso de tecnologías de filtración mecánica que evitan la dependencia de químicos y consumibles, junto con la utilización de nuestro sistema innovador y exclusivo de filtración de discos auto limpiantes que protege eficazmente a membranas frente a aguas de mala calidad.

Potabilización en pequeños municipios de Chile, un proyecto con tecnología AZUD En el año 2019, AZUD suministró 16 plantas potabilizadoras al Gobierno Regional de Los Lagos para que sean utilizadas por la entidad a cargo de gestionar todas las emergencias a nivel país (ONEMI: Oficina Nacional de Emergencias del Ministerio del Interior).

El proyecto contemplaba dos tipos de plantas: • 8 plantas potabilizadoras móviles solares para agua de mar, agua salobre y agua dulce contaminadas.

• 8 plantas potabilizadoras portátiles para agua de mar.

En una emergencia, podemos estimar una dotación de unos 10 litros/persona-día para necesidades básicas de supervivencia. Cada planta potabilizadora solar tiene una producción máxima de 1.500l/h y podría abastecer una población de 3.600 personas, y en total de las 8 plantas, se puede abastecer agua potable a 30.000 personas.

Por otro lado, cada planta potabilizadora portátil permite una producción máxima de 100 l/h, y así abastecer una población de 240 personas cada planta, y en total de las 8 plantas, a 2.000 personas.

En AZUD, nuestro objetivo es combinar estas tecnologías para desarrollar plantas de tratamiento de agua compactas para superar los retos que imponen los problemas de agua ya sea en una situación de emergencia, en poblaciones aisladas o en cualquier tipo de comunidad o industria. Nuestra apuesta es optimizar los diseños para maximizar los rendimientos y garantizar la calidad del agua potable, mediante plantas automatizadas con control remoto e instalación Plug&Play.

El reto de la depuración en América Latina La situación de la depuración está lejos de ser ideal, con más de 106 millones de personas sin saneamiento, existe un gran déficit en la ejecución de instalaciones de depuración. Además, esta falta de actuaciones tiende a concentrarse en pequeñas poblaciones de hasta 15.000 habitantes donde la construcción de una instalación convencional como las EDAR/PTAR presenta ciertos inconvenientes de escala e inversión.

En muchos de estos casos, encontramos el problema añadido de que estas poblaciones se sitúan cerca de la costa, de recursos hídricos de alto valor o de zonas naturales protegidas. En un territorio como América Latina, con una de las mayores reservas de biodiversidad y parajes naturales del mundo, controlar los vertidos de aguas residuales sin tratar es de una importancia capital.

Además, no podemos olvidar que este también es un factor de riesgo en la lucha contra el COVID-19. Como destacaba Juan Miguel Pinto, presidente de ALADYR, en una entrevista reciente: “la actual crisis sanitaria pone en

41

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

evidencia la necesidad de actualización de los sistemas de depuración de aguas residuales en toda Latinoamérica y que es imprescindible avanzar para evitar en lo posible que el agua sea otra fuente de enfermedades”.

escasas y son, básicamente, la recogida de forma mensual de los fangos del espesador mediante un gestor autorizado y mantenimiento visual semanal acompañado de una toma de muestras mensual.

Regeneración, un punto de inflexión para la agricultura En 2020 se publicó un nuevo Reglamento europeo para regular los parámetros de calidad del agua regenerada para riego en agricultura. Aunque esta práctica lleva siendo utiliza durante muchos años, la armonización de estos criterios marca un antes y un después en el comercio internacional de productos agrícolas. Las aguas regeneradas aportan numerosos beneficios a los agricultores, como su menor precio, mayor contenido en N y P y mayor disponibilidad. Por otro lado, permite reducir la presión sobre los recursos hídricos, lo cual es especialmente importante en aquellos países con un acusado estrés hídrico y sobreexplotación de acuíferos.

Soluciones descentralizadas: menor inversión, mayor eficiencia Ante estos problemas, se hace evidente la necesidad de buscar soluciones que se adapten a las condiciones especiales de estos municipios con un coste de inversión asumible. Para estos casos, las soluciones descentralizadas, como la tecnología MBBR contenerizada, destacan por su bajo consumo energético, gran adaptabilidad ante cambios de carga y caudal de hasta un 30% y bajas necesidades de espacio (50-80 m2) en comparación con instalaciones convencionales (5001000 m2).

Además, uno de los aspectos más limitantes en los pequeños municipios es la necesidad de personal cualificado de forma constante que mantenga la planta.

En el caso de la depuración contenerizada con MBBR, estas necesidades de mantenimiento son realmente

Sin embargo, para regenerar es necesario contar con instalaciones de depuración. Por esa razón, invertir en instalaciones de depuración podría ser una gran apuesta para el desarrollo sostenible del sector agrícola.

Es especialmente interesante cuando se plantean ambos sistemas a la vez, ya que añadir una planta de regeneración a una planta depuradora MBBR supone un incremento del presupuesto total entorno al 20%.

AZUD y el desarrollo del sector del agua en América Latina Ya sean soluciones de potabilización, depuración o regeneración, desde AZUD nuestra prioridad es resolver las necesidades de nuestros usuarios. Por eso nuestros diseños cuentan con tecnologías fiables y robustas, fáciles de operar y mantener. Numerosos municipios confían ya en la tecnología de AZUD para instalar, mejorar o ampliar sus instalaciones, cumpliendo la normativa aplicable, protegiendo a su población y contribuyendo a una gestión más sostenible del ciclo del agua urbano.

ESPACIO PUBLICITARIO

Tecnología MBBR: Depuración al alcance de todos

Sistemas descentralizados de depuración que garantizan el cumplimiento de la normativa y el cuidado del medio ambiente.

La tecnología MBBR es capaz de adaptarse a la variabilidad poblacional manteniendo la calidad de agua de salida constante.

www.azud.com/contacto

ESPACIO PUBLICITARIO

Potabilización descentralizada: Acceso a agua potable segura

Desde hace 40 años, AZUD está comprometido con los pequeños municipios proporcionando soluciones autónomas descentralizadas.

Soluciones tecnológicas capaces de tratar un amplio rango de contaminantes, garantizando la seguridad de las personas y la calidad del agua.

www.azud.com/contacto

44

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

BENEFICIOS DEL USO DE UN ANTIINCRUSTANTE ESPECÍFICO PARA SULFATO CÁLCICO Autores/Authors: Nuria Peña García (Responsable Asistencia Técnica/Laboratorio, Genesys Membrane Products, S.L. npena@genesysro.es) , Raúl Díaz (Asesor de Aplicaciones, Genesys Membrane Products, S.L. rdiaz@genesysro.es), Fernando del Vigo (Director Técnico, Genesys Membrane Products, S.L. fvigo@genesysro.es), David Golding (Business Development Manager Middle East, Genesys International Ltd.), Stephen Chesters (Managing Director, Genesys International, Ltd).

Resumen:

INTRODUCCIÓN

Un factor limitante en la eficiencia de la operación de las membranas de ósmosis es la tasa de conversión que puede llegar a alcanzarse en el tratamiento de agua salobre. Una alta tasa de conversión provoca un aumento en la concentración de sales en el agua de rechazo y, si se excede el producto de solubilidad de algunas de las especies, puede resultar en la precipitación de las mismas y la formación de incrustaciones. Este potencial de incrustación es especialmente importante en plantas de vertido cero.

Los sulfatos se pueden encontrar en casi todas las aguas naturales y es uno de los principales componentes disueltos en el agua de lluvia. Algunos suelos y rocas contienen minerales de sulfatos y determinados componentes, como el agua subterránea, se mueven a través de las rocas provocando que se disuelvan en el agua. Por ello, es muy común encontrar sulfatos en agua de pozo, por ejemplo.

Por ello, la disponibilidad de antiincrustantes diseñados específicamente para evitar la precipitación de algunas sales es fundamental para el tratamiento de las aguas más difíciles.

La extracción de agua subterránea, por ejemplo, a menudo resulta en aguas con un alto nivel de iones sulfato. También en los procesos mineros es habitual tener que trabajar con aguas con muy elevadas concentraciones de sulfatos (1). Cuando se forman incrustaciones de sulfato cálcico en la superficie de las membranas, suelen hacerlo en forma de dihidrato (CaSO4.2H2O) que se caracteriza por tener cristales en forma de cuchillas que pueden dañar irreversiblemente las membranas. Por otro lado, las características de este tipo de incrustaciones hacen que su limpieza suela ser bastante complicada, lo que convierte al sulfato de calcio en una de las especies incrustantes más dañinas.

Con el uso de antincrustantes específicos, las plantas con problemas de precipitación de sulfatos se pueden llegar a operar con tasas de conversión más altas y con menos problemas operacionales que conllevan ahorros de energía en las bombas, racionalización del uso del producto químico y una mayor vida de las membranas que suponen un ahorro de costes global muy significativo.

En este trabajo se tratarán la química y morfología de las incrustaciones de sulfato de calcio y los detalles de operación de sistemas de ósmosis inversa en los que la utilización de un antiincrustante específico para sulfatos aportó múltiples beneficios.

Palabras clave: Sulfato cálcico, membrana, antiincrustante, minería, vertido cero

Por otro lado, otra forma de encontrar sulfatos en aguas potables y residuales es por el vertido de procesos industriales, entre los que destacan las aguas de minerías. En el tratamiento de aguas procedentes de procesos mineros se suelen tener altas concentraciones de sólidos disueltos totales (TDS), principalmente debido a la presencia de sulfatos, metales, carbonatos y calcio. En estos procesos, es común que los sulfatos se produzcan por la oxidación de minerales piríticos (1).

El nivel máximo de sulfato sugerido por la OMS en las Guías para la calidad del agua potable es de 500 mg/L, aunque las normas de la UE son más estrictas y sugieren un máximo de 250 mg/L de sulfato en el agua, valor que coincide con el RD 140/2003. Además de los posibles usos para agua potable, también existen valores máximos de sulfatos como parámetro de contaminación en vertidos de aguas residuales.

Así pues, la problemática de la presencia de sulfatos en agua abarca muchos sectores de la industria y la agricultura. Algunas de las actividades más comunes donde puede resultar de especial interés la eliminación de sulfatos del agua serían (2): • Minería • Siderurgia • Alimentación • Agua de pozo para agricultura • Agua de pozo para industria • Agua de consumo humano • Laboratorios • Cosmética y etc.

Adicionalmente, conviene destacar la alta concentración de sulfatos que puede ser necesario eliminar en los tratamientos con membranas que se utilizan en procesos

45

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

de recuperación o reutilización ZLD (zero-liquid discharge) (3). En estos sistemas la utilización de membranas es especialmente atractiva porque disminuye de forma bastante significativa los gastos de operación comparados con el tratamiento de salmueras con concentradores/ evaporadores. A pesar de esta principal ventaja, las membranas de ósmosis tienen una limitación de salinidad que en el caso de los sulfatos hace especialmente necesario el uso de antiincrustantes con características especiales.

Por todo ello, la eliminación sulfatos en aguas es uno de los problemas más comunes en los proyectos de tratamiento de agua. Esta eliminación se puede realizar de las siguientes formas:

En el tratamiento de aguas por tecnología de membranas es importante conocer muy bien el comportamiento de los sulfatos como agente incrustante.

La solubilidad del sulfato cálcico es similar a la del carbonato cálcico en cuanto a que disminuye cuando aumenta la temperatura. Pero, si bien la precipitación del carbonato cálcico puede minimizarse disminuyendo el pH del agua de alimentación, la solubilidad del sulfato cálcico es independiente del pH. Por ello, al contrario que el carbonato cálcico, el sulfato cálcico no puede eliminarse utilizando productos ácidos y la disminución del pH para evitar la formación de la incrustación no es efectiva.

En la siguiente figura se ha representado la solubilidad de las diferentes especies del sulfato cálcico (4).

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

específicos que permitan que las plantas con problemas de precipitación de sulfatos se puedan llegar a operar con tasas de conversión más altas y con menos problemas operacionales.

2. RESULTADOS 2.1. Autopsias de membrana Las autopsias de membranas son una herramienta fundamental para poder determinar cuál es la principal causa de fallos operacionales de las membranas y poder establecer soluciones a los problemas que se plantean en las instalaciones bajo determinadas circunstancias.

En los laboratorios de Genesys Membrane Products, S.L. se han llevado a cabo ya más de 1300 autopsias de membranas y, durante las mismas, el 15% presentaron una incrustación significativa de las que aproximadamente el 3% corresponden a sulfatos.

Además de los principales ensuciamientos que se identifican en las membranas, es muy importante también tener en cuenta los principales componentes secundarios, entre los que se detectó presencia significativa de sulfato en el 2% de las membranas.

La siguiente figura representa gráficamente los porcentajes de las diferentes especies identificadas durante las autopsias, dentro del porcentaje de membranas con presencia significativa de ensuciamiento y con incrustación como componente principal. Como se puede observar, las incrustaciones por sulfato representan casi el 20% y, dentro de este porcentaje, el 78% corresponde a sulfato cálcico y el 22% a sulfato de bario. En la figura 4 se puede comprobar el aspecto característico de este tipo de sales estudiadas por microscopía electrónica.

Según estos resultados, la incrustación por sulfato cálcico no es uno de los tipos de ensuciamiento más identificados durante este tipo de estudios, pero si presentan unas características y un impacto sobre las membranas que merece ser estudiado en profundidad, principalmente con el objetivo de ser evitado.

Figura 1. Solubilidad de las diferentes especies del sulfato cálcico

Cuando se forman incrustaciones de sulfato cálcico en la superficie de las membranas, suelen hacerlo en forma de dihidrato (CaSO4.2H2O) que se caracteriza por tener cristales en forma de lajas que suelen dañar irreversiblemente las membranas. Los estudios realizados durante autopsias de membrana sirven de referencia para estudiar el efecto de las incrustaciones de sulfato cálcico en las membranas de nanofiltración y ósmosis inversa y demuestran la necesidad de disponer de antincrustantes

Figura 2.- Representación gráfica del porcentaje de membranas autopsiadas con diferentes incrustaciones como principal componente del ensuciamiento

2.2. Características de las incrustaciones por sulfatos -

46

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

efecto en las membranas Las membranas incrustadas por sulfatos autopsiadas en nuestros laboratorios procedían mayoritariamente de plantas de tratamiento de agua salobre que ocupaban las últimas posiciones de segundas etapas en las instalaciones.

Estos elementos incrustados suelen presentar detalles muy característicos como un elevado peso (>20 kg) y presencia de incrustación incluso en los extremos del elemento. Por otro lado, la incrustación de sulfato cálcico no suele adherirse especialmente a la propia superficie de la membrana, sino que se adhiere más al material espaciador. Esto ocurre principalmente porque los cristales laminados que se forman, suelen hacerlo en los puntos de menor caudal (ver figura 3).

Esta particularidad hace que se cree una compactación especial de las hojas de membrana en el elemento y suele hacer difícil el muestreo de membrana, llegando a dañarla de forma significativa.

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

Precisamente las características de estas estructuras cristalinas hacen que las incrustaciones de sulfatos sean especialmente dañinas para la integridad de la membrana, provocando daños irreversibles en la superficie de las membranas. En las siguientes microfotografías de la figura 5 se pueden comprobar las marcas de abrasión tan profundas que pueden llegar a provocarse con estas incrustaciones. Además, estos daños pueden verificarse e incluso cuantificarse comprobando la topografía de la membrana por AFM (Figura 6: Microscopía de Fuerzas Atómicas, ref. 5) o por microscopía en 3D (figura 7).

Figura 5.- Microfotografías de marcas de abrasión provocadas por sulfato cálcico en la superficie de las membranas

Figura 6.- Imagen y perfil obtenidos por AFM en superficie de membrana dañada por incrustación con sulfato cálcico

Figura 3.- Diferentes características de los elementos incrustados con sulfato cálcico: Presencia masiva de incrustación y especial adherencia al material espaciador

A continuación, se incluyen unas microfotografías obtenidas por microscopía electrónica de barrido (SEM) de incrustaciones de sulfato cálcico y sulfato de bario, donde se puede comprobar la estructura en forma de láminas/ lajas característica de los sulfatos.

Figura 7.- Imágenes tomadas por microscopía 3D en superficie de membrana dañada por incrustación con sulfato cálcico (zonas azules: hendiduras provocadas por los cristales de sulfato)

2.3. Acciones correctivas

Figura 4.- Microfotografías de sulfato cálcico (izquierda y centro) y sulfato de bario (derecha)

La presencia de sulfato cálcico en la superficie de las membranas suele provocar una disminución significativa en el caudal de permeado y en la retención de sales, lo que hace imprescindible poder aplicar un protocolo de limpieza lo más efectivo posible.

47

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Dado que las incrustaciones por sulfato cálcico son masivas en muchas ocasiones, hay elementos por los que no puede circular el agua y que ni siquiera pueden ser utilizados en las células de flujo que suelen utilizarse durante las autopsias. En estos casos, las pruebas de limpieza solo pueden realizarse en el propio material espaciador o incrustación, realizando ensayos por pesada.

Como ya se ha comentado durante la introducción, la solubilidad del sulfato cálcico es independiente del pH y no puede eliminarse utilizando productos ácidos, por lo que normalmente es necesario utilizar productos multifuncionales que contengan agentes quelantes y tensioactivos. Además, necesitan en muchos casos de mayores tiempos de contacto (2-8 horas) y altas concentraciones.

A pesar de que existen productos de limpieza que pueden llegar a eliminar de forma muy significativa las incrustaciones de sulfato cálcico, los daños provocados por los cristales que se han comentado anteriormente suelen hacer inviable la recuperación de los parámetros de diseño originales. Por ello, es imprescindible aplicar los procedimientos de limpieza a tiempo y evitar así los daños irreversibles que pueden llegar a sufrir las membranas.

Así pues, aunque las incrustaciones de sulfato cálcico puedan llegar a eliminarse de forma efectiva, las acciones correctivas deben intentar evitarse en la medida de lo posible aplicar medidas preventivas que eviten la formación de este tipo de incrustaciones.

2.4. Acciones preventivas En el tratamiento de aguas por membranas, las acciones preventivas siempre tienen que ver con el pretratamiento y una buena operación del sistema, utilizando elementos de buena calidad. En el caso de las incrustaciones por sulfato cálcico, para las aguas con un algo potencial incrustante de esta sal, siempre se deberían tener en cuentas los siguientes factores: • Comprobar si el agua de alimentación a las membranas está libre de núcleos de precipitación de sulfato cálcico. De ser así, estos deberían ser eliminados en la etapa previa del proceso y, en último

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

término, durante la microfiltración previa.

• Elegir el antiincrustante y dosis óptimas para evitar la precipitación del sulfato cálcico en la superficie de las membranas.

• Asegurar caudales de recirculación adecuados.

• Aplicar procesos de flushing con agua de buena calidad en los períodos de parada.

Dentro de todos estos puntos conviene destacar la necesidad de elegir un antiincrustante adecuado ya que, como se comentó anteriormente, la solubilidad del sulfato no depende del pH y será el antiincrustante el único producto que pueda inhibir la precipitación de forma adecuada.

Los principales tipos de antiincrustantes disponibles tradicionalmente en el mercado producen los siguientes efectos (6): La mayoría de los antiincrustantes que se formulan actualmente están basados en fosfonatos, polímeros o formulaciones basadas en ambos grupos. Desde que los primeros fosfonatos y polímeros fueron fabricados, ha habido una mejora muy importante en su efectividad, principalmente gracias a que, aunque los principios activos en muchos de ellos son los mismos durante décadas, algunos fabricantes han trabajado en proporcionar productos cada vez más puros y activos y que sean aplicables en casos específicos (sílice, sulfatos, fosfatos, etc.).

Para inhibir la formación de cristales de sulfato cálcico, entre una alta variedad de especies antiincrustantes, se deben utilizar los productos que combinen los tres efectos que se acaban de describir.

Los inhibidores de incrustación basados en mezclas ofrecen ventajas sobre los inhibidores que solo contienen un componente activo (6). Por ejemplo, una mezcla de poliacrilatos de bajo y alto peso molecular proporcionará buenas cualidades dispersivas e inhibitorias.

Por otro, la mezcla de fosfonatos y acrilatos de alto peso molecular supondrá también un compuesto de muy buenas características inhibidoras y dispersivas.

48

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

para controlar el potencial incrustante con carbonatos y sulfatos, que disminuye con la dosificación tanto de un antiincrustante convencional como de un antiincrustante específico.

Según estos resultados, el porcentaje de saturación del sulfato cálcico del agua tratada con un antiincrustante convencional disminuye a un 87%, mientras que con el antiincrustante específico se puede disminuir hasta un 30%.

Aunque estos resultados ponen de manifiesto lo adecuado del uso de un antiincrustante específico para el tratamiento de un agua de estas características, a continuación, se mostrarán los resultados de casos reales

Tabla 1.- Resultados análisis de un agua con alto potencial incrustante por sulfatos y carbonatos

Finalmente, en una mezcla de inhibidores, uno de los compuestos siempre ayudará a prevenir la posible precipitación del otro producto y la concentración de cada producto siempre podrá ser menor que siendo utilizados de forma individual.

Para poder seleccionar el producto antiincrustante más adecuado, es imprescindible tener un análisis detallado del agua que incluya un balance iónico y que permita prever el potencial de incrustación del agua en las condiciones de operación de la instalación en cuestión.

A partir de estos análisis, la mayoría de fabricantes de productos antiincrustantes disponen de un software de cálculo que permite elegir el producto más adecuado y la dosis óptima para que la planta pueda operar sin problemas de precipitación de sales, basándose en los equilibrios de solubilidad de las diferentes sales (7).

Para poder comprobar la diferencia entre dos tipos de antiincrustante, a continuación, se incluyen los datos de proyección de antiincrustante para ósmosis inversa obtenidos con un software de cálculo.

La siguiente tabla incluye las concentraciones de diferentes componentes de una muestra de agua y que se utilizarán para determinar el potencial incrustante de esta agua.

Tomando como referencia estos valores, en la figura 8 se ha realizado una proyección de antiincrustante para determinar el potencial incrustante de esta agua.

Como se puede observar, las características de esta agua hacen necesaria la dosificación de un antiincrustante

Figura 8. Proyecciones con un antiincrustante convencional (gráfico superior, 8.a.) y con un antiincrustante específico (gráfico inferior, 8.b.).

3. CASOS PRÁCTICOS 3.1. CASO PRÁCTICO 1. Industria alimentaria Tipo de agua: salobre Capacidad/características: 7,000 m³/día 1 pasos con recirculación (ver Figura 9) Datos: 2 bastidores con configuración 20:10 de 6 elementos/PV 360 membranas Hydranautics CPA 3 Caudal producción 143 m³/hr, tasa conversión diseño: 63.5% Dosificación de antiincrustante convencional y reducción de pH de 7.5 a 7.1.

Datos agua alimentación:

49

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

Figura 9. Esquema de la planta

Detalles operación • Rápida formación de sulfato cálcico • Operación al 48% en vez de 63.5% de diseño.

• Operación a una presión de 12.5 bar en vez de 10 bar (diseño).

• Limpieza parcial de membranas cada 4 semanas • Reemplazo de membranas anual • Dosificación de 132 kg/día de ácido clorhídrico • Dosis de antincrustante convencional de 4.2 mg/L • Recirculación inoperable por rápida formación de sulfato cálcico A partir de los problemas identificados en la instalación, se realizaron diferentes cambios en la planta, entre ellos el cambio a la utilización de un antiincrustante específico para sulfatos. A raíz del cambio de antiincrustante, se observó lo siguiente:

Como se puede observar, con el cambio de antiincrustante y algunas otras variaciones como eliminación de la dosificación de ácido, por ejemplo, se observó un aumento significativo en el factor de conversión.

50

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

2.2.

CASO PRÁCTICO 2. Minería

Tipo agua: Salobre Capacidad/características: 3 etapas con recirculación de rechazo a balsa, 5 bastidores Caudal producción por bastidor: 250 m³/hr, Dosificación de antiincrustante convencional.

Como ya se ha comentado durante la introducción, la industria minera es uno de los ámbitos en el que la presencia de sulfatos es bastante habitual. En este caso práctico, el proceso de OI se diseñó para recuperar el concentrado al circuito de lixiviación, asumiendo que con el tiempo aumentaría la concentración de TDS y sulfatos en la solución recirculada.

Además, se obtuvo un ahorro de más de 1 millón de m3 de agua al año y la frecuencia de las limpiezas pasó de ser mensual a anual.

Todos estos cambios en factores tan fundamentales en la operación de la planta, conllevan ahorros muy significativos. En la siguiente tabla se puede comprobar el ahorro resultante de los cambios basados fundamentalmente en el cambio de antiincrustante a un producto específico.

En la siguiente tabla y en la figura 10 se puede observar la evolución de algunos parámetros característicos del agua con los años.

Detalles operación • Problemas con antiincrustante convencional por el aumento progresivo en la concentración de sulfatos: incrustaciones en 2ª y 3ª etapa

Figura 10. Evolución del TDS, concentración de calcio y concentración de sulfatos con los años y características generales del agua a tratar

51

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

• Limpieza de membranas cada 3-6 días con productos agresivos y protocolos largos.

• Cambios de membranas de ósmosis cada 6-12 meses • Baja disponibilidad de planta, • Operación de la planta con valores de pH > 8.7: problemas carbonatos • Operación con tasas de conversión variables según

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

bastidor: problemas hidráulicos además de químicos.

Con la planta trabajando en estas circunstancias, se realizó una autopsia de membrana. A continuación, se recogen las diferentes imágenes y microfotografías realizadas durante el estudio de la membrana autopsiada.

A partir del estudio minucioso de la planta y la detección

Figura 11. Presencia significativa de incrustación en la superficie de la membrana y en el material espaciador. Período de operación con antiincrustante convencional

Figura 12. Microfotografías superficie membrana última posición, última etapa. Presenta el aspecto cristalino característico de incrustación de sulfato cálcico y daños por abrasión en la capa de poliamida. Período de operación con antiincrustante convencional

Figura 13.- Tasas de conversión de diferentes bastidores durante el tratamiento con antiincrustante convencional. Problemas hidráulicos, además de químicos

52

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

de los puntos y componentes a revisar para poder optimizar el funcionamiento del proceso, además del reemplazo del antiincrustante, se hicieron las siguientes recomendaciones: • Reemplazar antiincrustante convencional por un antiincrustante específico.

• Dosificar ácido para operar a valores de pH <8,5.

• Utilizar la presión diferencial y la conductividad del permeado y rechazo para determinar la necesidad de limpiar.

• Aplicar limpiadores menos agresivos, más específicos y de menor tiempo de actuación.

• Optimización de caudales de operación.

Si bien fueron necesarias diferentes acciones, además del reemplazo del antiincrustante, a partir de los cambios realizados según las recomendaciones descritas se consiguieron mejoras significativas en la operación de la planta.

A pesar de la necesidad de realizar limpiezas con una elevada frecuencia, con el uso del antiincrustante específico se consiguió reducir la frecuencia de forma significativa. En la siguiente figura 18 se puede comprobar cómo se consiguió disminuir la frecuencia de limpiezas de limpiezas diarias a limpiezas cada tres días, lo que,

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

para una instalación de estas características, supuso una mejora muy importante y un ahorro muy significativo.

Además del cambio en la frecuencia de las limpiezas, con el cambio de antiincrustante se consiguieron los siguientes resultados: • Aumento de conversión promedio de menos del 45% al 66% • Ahorro de más de 1 millón de m³ de agua al año • La frecuencia de las limpiezas se redujo a la mitad.

• Se triplicó el tiempo de vida de las membranas.

• Se redujo en más de un 50% el coste energético de operación Así pues, aunque fueron necesarias algunas acciones adicionales al cambio de antiincrustante, el cambio a un producto específico supuso una mejora muy significativa en el modo de operación de la planta que, evidentemente tuvo una repercusión económica muy positiva que se mantiene hasta la fecha.

Figura 14.- Ciclos de limpieza antes y después del uso del antiincrustante específico

53

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

G

E

N

E

S

Y

S

INTERNATIONAL

CONCLUSIONES La selección del tratamiento químico adecuado y el empleo de antiincrustantes específicos puede resultar especialmente efectivo para: • Optimización de la tasa de conversión para minimizar el consumo de energía de las bombas • Mantenimiento de la superficie de las membranas limpia y reducción en la frecuencia de las limpiezas.

• Aumento del tiempo de uso de las membranas reduciendo los gastos de reemplazo.

• Eliminación de grandes volúmenes de productos químicos lo que reduce los gastos de operación y elimina el riesgo de manipulación, almacenamiento y problema medioambiental.

Así pues, el desarrollo de antiincrustantes específicos para diferentes incrustaciones permite que sea viable económicamente el uso de aguas de muy mala calidad o elevada salinidad.

REFERENCIAS (1) Membranes and minewater-waste or revenue stream. Stephen P. Chesters, Phil Morton, Max Fazel. IMWA2016 Annual Conference, July 11-15, 2016, KUBUS Leipzig, Germany.

(2) Zero-liquid discharge (ZLD) technology for resource recovery from wastewater: A review. Muhammad Yaqub, Science of the Total Environment, 681 (2019) 551-563.

(3) www.plantasdeosmosis.com (4) Cost saving case study using a calcium sulphate specific antiscalant. Stephen.P. Chesters, Matthew.W. Armstrong, David A. Golding, Hussain Ostovar. IDA World Congress – Atlantis, The Palm – Dubai, UAE November 7-12, 2009 (5) A study of the physical and chemical damage on reverse osmosis membranes detected by autopsies. N. Peña García, F. del Vigo, S.-P. Chesters, M. Armstrong, R. Wilson, M. Fazel. The International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse 2013 / Tianjin, China. IDAWC/TIAN13-184 (6)

Polymer and Separations. Polysep UCLA

(7) The Role of Antiscalants and Cleaning Chemicals to Control Membrane Fouling. L. Y. Dudley and J. S. Baker, PermaCare.

(8) The role of chemicals in this thirsty planet. E.G. Darton. IDA World Congress/Perth, Western Australia.

September 4-9, 2011.

ESPACIO PUBLICITARIO

Genesys The Complete Solution G

E

N

E

S

Y

S

I N T E R N A T I O N A L

El poder de las limpiezas con microburbujas

Genesys Desarrollo de Tecnologia para Mejorar su Operación

Nuevo enfoque revolucionario para la limpieza de membranas de ósmosis inversa

www.genesysro.es

55

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

La radiación UV para sustitución de cloro y control de biofouling en plantas de desalación de agua de mar Carlos Alberto Rivas Nuevas Aplicaciones Radiación UV – Sudamérica crivas@atlantium.com Introducción: Una de los problemas más comunes para las membranas de ósmosis inversa radica en la posibilidad de biofouling que afecta la performance por disminución del caudal de permeado, mayor caída de presión, mayor frecuencia de lavado y menor vida útil de las mismas Dada la gran expansión de la desalación de agua de mar existen numerosas investigaciones enfocadas en el proceso de formación de biofilm y los métodos para su minimización El bio-film está formado en un 85-90% por sustancias segregadas por los microorganismos para su protección y desarrollo, las Sustancias Poliméricas Extracelulares o EPSs. Por tanto, una estrategia adecuada para el control de biofouling debe privilegiar su reducción.

Pero no es ésta la única consideración. Se está imponiendo un cambio de paradigma procurando un abordaje más integral de todos los factores que intervienen en la formación y crecimiento del biofilm que implica evaluar el “potencial de crecimiento bacteriano” en el agua de alimentación para lo que debe considerarse: • Microbiología: recuento microorganismos heterotróficos • Las mencionadas sustancias poliméricas extracelulares que los mismos generan • Presencia de nutrientes expresado como “carbono orgánica asimilable- AOC” :

Desarrollo de microorganismos anaeróbicos

No todos los compuestos de carbono orgánico presentes en el agua están sujetos a la asimilación por bacterias, sino que sólo una fracción de bajo peso molecular se puede biodegradar. La materia orgánica biodegradable se puede descomponer y convertir en biomasa o ser mineralizados por bacterias y son las fracciones de principal interés, ya que sirven como fuente principal de nutrientes y fuente de energía para bacterias heterótrofas.

La cloración-decloración: La presencia de compuestos asimilables facilita el “recrecimiento bacteriano” lo que nos lleva a cuestionar el empleo de la cloración que es la forma habitual para la desinfección del agua de alimentación a las plantas desaladoras, ya que un efecto secundario es la oxidación de la materia orgánica disuelta aumentando la fracción orgánica “asimilable”, lo que aumenta el “potencial de crecimiento bacteriano” Dosis tan pequeñas como 0,5 ppm de cloro libre puede aumentar hasta 80% el contenido de carbono asimilable (Maria Kennedy, IHE Delft) Adicionalmente la dosificación de un reductor de cloro como el metabisulfito de sodio, que suele dosificarse en exceso, secuestra simultáneamente el oxígeno disuelto y al no tener protección microbiológica se genera un ambiente propicio para el desarrollo de microorganismos anaeróbicos, lo que se ilustra en la siguiente figura:

56

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

La aplicación de la radiación UV de media presión: Por el contrario, la radiación UV en dosis relativamente bajas como las que corresponde aplicarse para control de biofouling no tiene efecto sensible sobre el contenido de materia orgánica degradable.

Adicionalmente el empleo de lámparas de media presión consigue la inactivación celular inhibiendo la reproducción y simultáneamente afectando funciones vitales como la excreción de EPSs, provocando una reducción del bio-volumen.

Los resultados obtenidos muestran que la radiación MP-UV impacta fuertemente en las características del bio-film que se forma sobre membranas, traduciéndose en constancia del flujo, con la consiguiente mejora de performance:

La aplicación de radiación UV para control de biofouling permite los siguientes beneficios en las plantas desaladoras: • Mantiene el caudal a menor presión de operación = ahorro energético • Se requieren menos procesos de CIP, que resultan más efectivos permitiendo mayor vida útil de las membranas • Aumenta la vida útil de microfiltros • Permite sustituir cloración previa o biocidas

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Caso de estudio: Para ejemplificar lo descripto anteriormente, mostramos un caso real de un ensayo llevado a cabo en India por Atlantium en una planta desaladora en India apta para producir 100.000 m3/día con 12 skids OR. En uno de ellos fue instalado un equipo HOD UV previo a los cartuchos de microfiltración (ver fotos) de modode permitir comparar durante un año los costos operativos verificados en el mismo skid el año anterior, así como en un skid vecino operando en simultaneo Se observaron las siguientes mejoras (promedio) :

Conclusión: Todas las mejoras de performance descriptas se traducen en ahorros de OPEX que permiten retornos de la inversión en períodos tan cortos como 1,5-2 años, siendo así especialmente interesante para los usuarios de plantas de desalación que, a partir de una revisión de la performance actual, deseen comparar con las mejoras que puede significar la incorporación de un sistema de radiación UV para control de biofouling.

Convidamos a todos los interesados a tomar contacto con nuestros especialistas para evaluar su caso a partir de datos operativos reales actuales y garantías de performance futuras.

57

ESPACIO PUBLICITARIO

59

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Consideraciones para la limpieza en el lugar (CIP) en sistemas de membranas de nanofiltración y ósmosis inversa Si bien el éxito de un sistema de membranas de ósmosis inversa o nanofiltración depende de que se respeten los parámetros operativos y se asegure la calidad de agua sugeridos por los fabricantes de membranas, la duración o vida útil de los elementos de membrana también se ve afectada sin un adecuado y oportuno procedimiento de limpieza de las membranas.

Palabras clave: CIP, Limpieza, Membranas, Incrustación, Ensuciamiento biológico, ensuciamiento coloidal.

Introducción En muchas de las plantas de tratamiento de agua en donde se cuenta con sistemas de membranas, se realiza el procedimiento de limpieza sugerido por el proveedor de los productos químicos. Es importante para los operadores y personal relacionado, con la operación de los sistemas de membranas, entender qué cambios pueden hacer en las condiciones operativas del sistema y las consecuencias que pueden tener estos cambios. ¿Por qué y cuándo hacer una limpieza o CIP de un equipo de OI o NF? Durante la operación normal de un sistema de separación por presión con membranas, con el paso del tiempo, sobre la superficie de las membranas se presenta la acumulación gradual de todo tipo de sustancias presentes en el agua de alimentación. Esta acumulación y la formación de películas de sustancias extrañas se conoce como “fouling”, si este ensuciamiento es severo puede generar daños irreparables en las membranas y hacer más difícil las limpiezas.

Las sustancias que más frecuentemente causan el ensuciamiento se pueden clasificar en 5 grandes grupos: Metales: Los metales que más comúnmente generan ensuciamiento son el hierro y el manganeso que se encuentran principalmente en aguas de pozo en forma divalente y que puede oxidarse generando precipitación sobre las superficies de las membranas. El hierro también puede derivarse de procesos de corrosión en los cabezales o tuberías del sistema de ósmosis, o ser un residual de los procesos de clarificación y/o filtración donde se pueden usar productos derivados del hierro.

También se puede presentar ensuciamiento con óxidos de aluminio comúnmente producidos por los residuos sólidos de los procesos de clarificación con coagulantes a base de aluminio.

Sedimentos: Los coloides y el sedimento son los ensuciantes más comunes, se incluyen las arcillas, la

sílice coloidal, y las bacterias. Los coloides son partículas de menos de 0,45 micrómetros de diámetro, y que permanecen en suspensión aún en aguas quietas.

Ensuciantes químicos: Normalmente son el resultado de la incompatibilidad química de dos o más químicos alimentados al sistema de separación por membranas; el ejemplo más común es la precipitación de antiincrustantes poliméricos por los coagulantes orgánicos.

Ensuciantes orgánicos: la materia orgánica de origen natural (NOM) como los ácidos húmicos y fúlvicos resultantes de la degradación de material vegetal, y que están presentes con frecuencia en aguas superficiales y pueden provocar ensuciamiento severo de membranas, según su naturaleza exacta y la composición iónica del agua de alimentación. La severidad del ensuciamiento es proporcional al peso molecular de los ácidos orgánicos.

Los iones de calcio y magnesio pueden contribuir al ensuciamiento con ácidos húmicos y fúlvicos al aglutinar grupos aniónicos de membranas y ácidos. Los ensuciamientos de origen biológico incluyen la babaza que exudan las bacterias y hongos filamentosos, así como los microorganismos mismos. La babaza contiene componentes de polisacáridos y proteínas, y aunque puede originarse en el agua de alimentación y ser llevado aguas abajo a los sistemas de separación por membranas, con más frecuencia se forman en el lugar mismo, por el desarrollo de microorganismos sobre las superficies de las membranas.

Incrustación: La solubilidad limitada de algunas sales puede generar su saturación al momento de producir el permeado, y concentrar las sales en el rechazo, una vez se saturan dichas sales se produce su precipitación sobre la superficie de la membrana generando incrustación.

Las principales sales que más frecuentemente generan incrustación son carbonados de calcio, los sulfatos de calcio, bario y estroncio; y las que con menor frecuencia lo hacen son la sílice y el fluoruro de calcio.

Ocasionalmente, el ensuciamiento de las membranas se debe a: • Sistemas de pretratamiento deficientes o alteraciones en las condiciones del pretratamiento.

• Fallas en los sistemas de dosificación.

• Inadecuada selección de materiales en bombas o tuberías.

• No realizar o realizar un enjuague inadecuado antes de las paradas de planta.

• Acumulación paulatina de precipitados por largos

60

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

periodos de tiempo.

• Control inadecuado de la operación.

• Contaminación biológica en las aguas de alimentación.

• Cambios en la composición del agua de alimentación.

El equipo de limpieza La figura 2 muestra el diagrama con el equipo necesario para la limpieza. Que incluye: el tanque de CIP con sistema de calefacción y mezcla, carcasa de microfiltración de CIP, bomba de CIP, tuberías de interconexión e instrumentación asociada.

El ensuciamiento se puede evidenciar de diferentes maneras de acuerdo con el tipo de sustancia que lo causa, las evidencia o principales síntomas del ensuciamiento son: • Disminución del caudal de permeado.

• Incremento en el paso de sales.

• Aumento de la presión diferencial.

La limpieza se debe llevar a cabo cuando los valores llegan a ciertos límites (tabla 1), previamente a una parada prolongada o como parte de una rutina de mantenimiento del sistema.

Figura 2. Diagrama típico de un sistema de limpieza

Tabla 1. Variación típica de los parámetros que indican la necesidad de realizar una limpieza

El objetivo de la limpieza química es llevar las condiciones de operación del sistema de membranas a la condición que tenía con las membranas nuevas o a la condición más limpia posible. No realizar una limpieza adecuada puede conllevar a la acumulación paulatina de ensuciamiento o incrustación haciendo cada vez más difícil la limpieza y acortando la vida útil de las membranas. En la figura 1 se observa el comportamiento que se puede tener por limpiezas inadecuadas. Si se espera demasiado tiempo para realizar la limpieza una vez que se ha llegado a los valores sugeridos se dificulta que la limpieza permita recuperar las condiciones iniciales.

Para el tanque de CIP deben seleccionarse materiales resistentes a la corrosión, se puede incluir un sistema de calefacción con sus controles de temperatura, es conveniente que el tanque tenga tapa y que esté ubicado en una zona bien ventilada.

Para el dimensionamiento del tanque de CIP, se recomienda, como regla general usar un volumen de tanque similar al volumen total del sistema: volumen de membranas, volumen de carcasa y volumen de tuberías.

Para determinar el volumen de solución del contenido en las membranas se tiene en cuenta el número de elementos y el diámetro según la tabla 2. El volumen allí indicado es el volumen mínimo sugerido para el cálculo del volumen del tanque de limpieza. Este volumen puede ser mayor si el nivel de ensuciamiento es elevado.

Tabla 2. Volumen mínimo de solución de limpieza por elemento de membranas

El volumen total de solución en las membranas de la etapa se hace de la siguiente manera:

Figura 1. Consecuencias de las limpiezas inadecuadas

Donde: PV; cantidad de tubos de presión en la etapa

61

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

EM; cantidad de elementos de membrana en cada tubo de presión.

agresiva y minimizar el tiempo de contacto siempre que sea posible.

VM; Volumen de solución de limpieza por elemento de membrana de la tabla 2.

El cálculo del volumen de solución de limpieza en las tuberías se puede hacer a partir de la longitud total y el diámetro de las mismas, o se puede estimar entre el 15% y el 20% del volumen de las membranas.

El volumen de la carcasa se puede calcular a partir de sus dimensiones. Con estos valores se obtiene el volumen sugerido de tanque de CIP:

De preferencia, la bomba de limpieza es una bomba centrífuga y su material es acero inoxidable 316 u otro resistente a la corrosión; y su caudal y presión de operación deben fijarse de acuerdo con el tamaño del sistema a lavar como se verá más adelante.

A la descarga de la bomba de CIP se instala un sistema de microfiltración con cartuchos de 5 micras para remover los sólidos que se remueven con la limpieza y evitar que retornen a las membranas.

Si el sistema de limpieza es móvil y se conecta con mangueras a la unidad de membranas que se va a limpiar es necesario asegurar que las conexiones son herméticas y que resisten la presión a la que serán sometidas para evitar accidentes.

Tabla 3. Rango de pH para limpieza a diferentes temperaturas máximas de solución para membranas de poliamida CPA

Se debe monitorear el pH de la corriente de alimentación y el de la solución de limpieza. Los medidores de pH deben ser calibrados frecuentemente para asegurar la precisión de la medición. Es típico recircular los productos químicos a través de las membranas por una hora, pero este tiempo cambia según la temperatura y pH de la solución de la tabla 3: Con los valores de pH límites a 40°C el tiempo de contacto se limita a 60 min, a temperaturas mayores a 40°C, el tiempo de exposición se limita a 30 min. El remojo extendido es posible, pero a valores de pH menos agresivos.

Adicionalmente, al realizar las limpiezas en la secuencia correcta (Primero Alcalina), la selección del pH de limpieza es crítica para la óptima remoción del ensuciamiento por la solubilidad de la sustancia ensuciante. Por ejemplo, la limpieza a pH 12 es efectiva para la remoción de biopelículas, mientras limpiar a pH 10 tiene poco efecto, y el CaCO3 se remueve mejor a pH bajo a temperaturas mayores a 25°C. En la figura 3 se observa la solubilidad del carbonato de calcio en función del pH.

El sistema de limpieza debe contar con las válvulas que permitan dirigir, aislar y regular el flujo y la presión de operación del CIP; y debe tener la instrumentación necesaria para confirmar que las condiciones se mantienen: incluyendo por lo menos la presión de los cartuchos y de entrada de la solución de CIP a las membranas, y el caudal de recirculación de esta solución.

Temperatura y pH de la solución de limpieza La limpieza es más efectiva si la temperatura de la solución de limpieza se hace a temperaturas entre 30°C y 40°C. Con temperaturas inferiores a 20°C la cinética de reacción de los productos químicos es muy lenta, y algunos productos de limpieza que pueden precipitar.

De acuerdo con la temperatura a la cual se lleve a cabo la limpieza, se debe limitar el pH de las soluciones, como se ve en la tabla 3 en la que se presenta el rango de pH para las membranas tipo CPA, se debe consultar el rango de pH según el tipo de membranas que se estén usando.

La limpieza en condiciones extremas puede permitir mejores resultados, pero también acorta la vida útil de los elementos de membranas al producir hidrólisis de la superficie de las membranas. Para optimizar la vida útil de las membranas es conveniente usar la solución menos

Caudal de y presión durante la limpieza En función del diámetro de los elementos a limpiar se define el caudal de recirculación de la solución de limpieza en cada uno de los tubos de presión o “housing” (Tabla 4), y con el número total de estos, se determina el caudal de la bomba de limpieza.

En los casos en que la caída de presión es extremadamente alta, el caudal de limpieza inicial debe ser la tercera parte del caudal calculado a partir de la tabla 4, esto ayudará a evitar el telescopeo del elemento de membrana y el desplazamiento del espaciador. En la

62

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

medida que el ensuciamiento se remueve, el caudal de limpieza puede llevarse lentamente al caudal normal de limpieza. Durante el enjuague antes y después de las limpiezas, el caudal debe ser la mitad del caudal listado en la tabla 4.

3- Recircular la solución de limpieza a través de los tubos de presión por el periodo de tiempo deseado.

Para evitar diluir la solución de limpieza se debe tener presente para el cálculo de las cantidades de químicos el volumen total de solución en el sistema (tanque, tuberías y membranas); o usar el volumen del tanque únicamente y drenar el agua desplazada cuando se inicia la recirculación.

También puede ser conveniente drenar la primera parte de la solución de limpieza (cerca del 20%) al drenaje antes de recircularla ya que presenta un ensuciamiento elevado.

Tabla 4. Caudales de limpieza por tubo de presión según el diámetro de los elementos de membrana

Procedimiento de limpieza y enjuague La limpieza de los elementos que se realiza a baja presión y un caudal, relativamente alto, puede variar según cada situación y el tiempo requerido para limpiar cada una de las etapas puede variar entre 4 y 8 horas. Es importante recalcar que se deben limpiar cada una de las etapas por separado.

Para determinar la eficiencia de la limpieza se deben analizar los datos normalizados de la operación del sistema antes y después de la limpieza. También puede ser conveniente tomar estos datos iniciando la operación del sistema luego de la primera limpieza, sea alcalina o ácida, para establecer la eficiencia de los químicos de cada limpieza por separado.

El procedimiento general para la limpieza de los sistemas de membranas es el siguiente: 1- Realizar un enjuague a menos de 60 psi de los tubos de presión con agua limpia del tanque de CIP descartando esta agua de enjuague para desplazar el agua de alimentación/rechazo contenida dentro del sistema de membranas.

La calidad del agua usada para el enjuague debe ser la mejor disponible, de preferencia permeada de ósmosis inversa o desmineralizada, libre de dureza, metales de transición y de cloro.

No se debe olvidar que las válvulas de permeado siempre deben permanecer abiertas para evitar que la presión de la línea de permeado sea igual a la presión de la alimentación, ya que esto puede conllevar la delaminación de las membranas finales de cada etapa y daño irreversible de estos elementos.

2- Preparar la solución de limpieza en el tanque de CIP, y ajustar la temperatura y el pH de la solución de limpieza.

Se debe iniciar la recirculación a la tercera parte del caudal de limpieza total y por los primeros 5 minutos se debe incrementar paulatinamente el caudal hasta llegar a las dos terceras partes del caudal de limpieza, de esta manera se evita el taponamiento de la alimentación con ensuciamiento desalojado. Durante los siguientes 5 minutos se debe incrementar el caudal lentamente hasta llegar al caudal máximo.

Se debe ajustar el pH de la solución si se observa un cambio mayor a 0,5 unidades. La temperatura se debe controlar y mantener en el valor máximo permitido durante todo el ciclo de limpieza. Se deben monitorear la conductividad, turbidez y el hierro de la solución de limpieza, si se observan que estos valores se incrementan significativamente en comparación con los valores iniciales de la solución de limpieza se debe drenar la solución y preparar una fresca para mejorar la eficiencia de limpieza.

4- Se puede usar una secuencia de recirculación y remojo durante la limpieza. El tiempo de inundación puede variar de 30 minutos a 8 horas e incluso hasta 15 horas dejando la solución de limpieza durante la noche, esto según las recomendaciones del fabricante o del proveedor de los químicos. Usualmente la limpieza se recircula por 30 minutos y se deja en inundación por otros 30 minutos. Se debe realizar al monitoreo del pH y la temperatura durante todo el proceso, y si el periodo de inundación es prolongado puede recircularse a bajo caudal (aproximadamente la décima parte del caudal total) para mantener la temperatura de la solución en contacto con las membranas.

5- Una vez terminado el tiempo de limpieza, se debe realizar el enjuague de la solución de limpieza con agua limpia (permeada o desmineralizada: libre de dureza, hierro y metales de transición y cloro). Con este enjuague se remueven las trazas de químicos del sistema de CIP y de las membranas. Se debe enjuagar el tanque de CIP y llenarlo nuevamente con agua limpia y se debe enjuagar el sistema. Si es requerido, en este punto se puede iniciar una nueva limpieza.

63

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

6- Finalizado el enjuague total del sistema de membranas con agua limpia del tanque de limpieza, se puede hacer un enjuague a baja presión (max 60 psi) con agua pretratada de alimentación. Este enjuague se hace hasta que el agua saliente esté libre de espuma o residuos de químicos, lo que usualmente tarda de 15 minutos a 1 hora. Se debe muestrear el agua de enjuague para verificar la ausencia de espuma, la conductividad y el pH 7- Una vez se han limpiado todas las etapas y los químicos se han enjuagado, se puede iniciar la operación del equipo de membranas y ponerlo en servicio. El agua permeada debe ser desechada al drenaje hasta que se verifique que cumple con las condiciones de calidad requeridas (pH, conductividad, etc.). No es inusual que tarde de pocas horas a algunos días que la calidad del permeado se estabilice, en especial luego de limpiezas a pH alto.

Consejos de limpieza • Como se mencionó previamente se deben limpiar cada una de las etapas del sistema de membranas por separado para evitar que la suciedad desalojada de la primera etapa sea empujada a la segunda.

Se puede hacer el enjuague inicial de todas las etapas del sistema al mismo tiempo, pero las etapas deben ser limpiadas por separado y preparando una solución de limpieza fresca para cada etapa, en especial cuando se observa incremento en la turbidez o cambios de color de esta. Si la diferencia de los caudales requeridos entre la primera y la última etapa es muy grande, se puede requerir una bomba de limpieza para cada etapa.

• Las membranas que presenten ensuciamiento con materia orgánica, aceite o que tengan ensuciamiento biológico deben ser limpiadas siempre primero con la solución alcalina. Esto debido a que los limpiadores ácidos reaccionarán con las sustancias orgánica y la sílice presente sobre las membranas, generando geles que son más difíciles de remover. La limpieza ácida se puede usar inicialmente sólo si hay certeza de que el único ensuciamiento es con carbonato de calcio y/o óxidos de hierro.

• La limpieza y los enjuagues se deben hacer en la misma dirección de la alimentación para evitar problemas de telescopeo de las membranas y daño de los elementos. En algunos casos de ensuciamiento muy elevado puede hacerse limpieza en la dirección opuesta, lo que debe ser revisado en cada caso y ajustado según sea necesario, y siguiendo las recomendaciones que aplica para evitar daños en las membranas.

• Nunca se deben limpiar las membranas desde el lado el permeado, esto puede llevar al deslaminado de las membranas y un daño irreversible.

• Si el sistema presenta ensuciamiento biológico, se puede considerar la aplicación de un biocida para sanitizar las membranas antes y después de una limpieza; así como complementar con dosificaciones periódicas de biocida durante la operación normal del sistema. Se deben usar biocidas compatibles con las membranas y evitar químicos oxidantes.

• Por seguridad se debe confirmar qué tuberías y membranas pueden trabajar a las temperaturas, presiones y pH que se usan durante las operaciones de limpieza.

• Es importante el uso de los elementos de protección personal (guantes, gafas, etc.) y guardar todas las precauciones para la manipulación y preparación de los productos químicos. Y no mezclar productos químicos incompatibles.

• Llevar a cabo las limpiezas preventivas a tiempo, evitando extender los tiempos de operación y la acumulación de suciedad más allá de los limites recomendados, o en lo posible adoptando limpiezas de mantenimiento predictivo, antes que se cruce el umbral recomendado.

• Permitir la acumulación excesiva de suciedad hará que las limpiezas sean menos efectivas y puede exigir el uso de protocolos de limpieza más agresivos que terminaran reduciendo la vida útil de las membranas.

• La frecuencia de limpieza de los sistemas de membranas puede reducirse si se hacen los ajustes correctos en el pretratamiento.

Identificación del tipo de ensuciamiento.

Monitorear el desempeño total de la planta periódicamente es el primer paso para reconocer cuándo las membranas están siendo afectadas por el ensuciamiento, los cambios generalmente son progresivos y dependiendo del grado y su ubicación se puede tener una idea del tipo de ensuciamiento. Para esto es necesario llevar un registro de la operación y normalizar los datos para eliminar los efectos de los cambios de temperatura de la operación, esto se puede hacer con las hojas de cálculo que los fabricantes de membranas tienen.

Una caracterización completa del agua de alimentación permite tener una mejor idea de la sustancia que genera el ensuciamiento.

Ensuciamiento de aspecto cristalino y blancuzco es indicativo de una posible incrustación, mientras que un residuo con aspecto de gel puede evidenciar ensuciamiento biológico.

64

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Si es posible hacer una autopsia de la membrana y raspar de la superficie el residuo que genera el ensuciamiento se tendrá la mejor identificación del tipo de sustancia a limpiar.

El ensuciamiento de las membranas se puede evidenciar con la caída de presión, el incremento de la presión de alimentación y el paso de sales; los mismos parámetros con que se toma la decisión de realizar una limpieza.

Dependiendo de la naturaleza del ensuciamiento se puede observar en una etapa específica del sistema de membranas (tabla 5).

Tabla 6. Principales soluciones de limpieza con productos químicos genéricos.

Los productos químicos formulados son la mejor alternativa para realizar las limpiezas ya que son productos químicos diseñados específicamente para sistemas de membranas, por lo que se asegura que no hay efectos secundarios sobre las membranas, y ofrecen una mejor relación costo/beneficio sobre las limpiezas y la vida útil de las membranas. Para su uso es necesario asesorarse de la empresa o proveedor de los productos para la correcta selección, preparación y uso de los mismo.

Conclusiones.

Tabla 5. Efecto y posible ubicación de los principales tipos de ensuciamiento

Productos químicos de limpieza.

La correcta selección de los productos químicos en función de la naturaleza del ensuciamiento De la sustancia a limpiar es fundamental para el éxito de las limpiezas y redundará en la vida útil de las membranas.

Las dos opciones de productos químicos para membranas son los productos químicos genéricos y las especialidades formuladas.

Si se usan productos químicos genéricos, es preferible que éstos sean grado alimenticio, ya que los productos químicos industriales tienen una pureza menor y dentro de las impurezas pueden contener metales pesados y subproductos orgánicos que conllevarán otros problemas.

Si bien, muchas veces los productos químicos de limpieza se escogen por el menor precio, se debe tener en cuenta que el uso de productos de baja calidad o menor pureza puede llevar a daños irreparables en las membranas y la necesidad del cambio de estas.

En general las principales soluciones de limpieza recomendadas por los fabricantes son

• La vida útil de las membranas de un sistema de ósmosis inversa depende de una correcta operación del sistema, esto incluye la adecuada selección de los productos químicos y de las condiciones de limpieza del sistema de membranas. Para una adecuada selección de los productos químicos se debe llevar un registro de la operación que permita identificar en dónde se está presentando el ensuciamiento, así como determinar cuándo se debe llevar a cabo la limpieza.

• Adicionalmente se debe poder revisar las condiciones a las cuales se debe llevar a cabo el procedimiento de limpieza y ajustarlos en función de los requerimientos del sistema y de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes de las membranas.

• En lo posible se debe buscar el asesoramiento de empresas que puedan ayudar a dar soluciones a la medida, de acuerdo con el tipo de ensuciamiento y con la adecuada selección de los productos químicos, o haciendo ajustes en el procedimiento de limpieza de acuerdo a la infraestructura existente, buscando optimizar los recursos y prolongar la vida útil de las membranas.

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Acerca del Grupo Mathiesen GRUPO MATHIESEN es un holding de capitales europeos, líder en el suministro de soluciones y materias primas para la industria.

Fundada hace más de 70 años, GRUPO MATHIESEN se ha convertido en una red global que provee productos y servicios de distribución a todos los sectores productivos de la región a través de más de 20 oficinas comerciales a lo largo de toda Latinoamérica, España y China.

La División MATHIESEN WATER CARE está orientada hacia la búsqueda de soluciones innovadoras, eficientes y amigables con el medio ambiente; soportadas permanentemente por un equipo de líderes altamente capacitados que trabajan comprometidos en promover el crecimiento sostenible de nuestros clientes con un portafolio integral de productos de alta calidad para cumplir con las necesidades de los diversos sectores industriales de la región.

MATHIESEN WATER CARE está conformado por un equipo de profesionales dispuestos a brindar la asesoría técnica y realizar las pruebas de tratabilidad necesarias para entregar una solución química de tratamiento, adecuada a cada proceso y tipo de agua

65

ESPACIO PUBLICITARIO

QUIÉNES SOMOS

GRUPO MATHIESEN es un holding de capitales europeos, líder en el suministro de soluciones y materias primas para la industria.

Fundada hace más de 70 años, GRUPO MATHIESEN se ha convertido en una red global que provee productos y servicios de distribución a todos los sectores productivos de la región a través de más de 20 oficinas comerciales a lo largo de toda Latinoamérica, España y China.

La División MATHIESEN WATER CARE está orientada hacia la búsqueda de soluciones innovadoras, eficientes y amigables con el medio ambiente; soportadas permanentemente por un equipo de líderes altamente capacitados que trabajan comprometidos en promover el crecimiento sostenible de nuestros clientes con un portafolio integral de productos de alta calidad para cumplir con las necesidades de los diversos sectores industriales del país.

DÓNDE ESTAMOS

PORTAFOLIO DE PRODUCTOS • • • • •

Coagulantes inorgánicos y orgánicos Floculantes Medios de filtración Carbón activado Resinas de intercambio iónico

• • • • •

Membranas (OI, UF, NF, MF y MBR) Biocidas Inhibidores de corrosión Antiescalantes Especialidades

SOLUCIONES A LA MEDIDA DE CADA CLIENTE MATHIESEN WATER CARE está conformado por un equipo de profesionales dispuestos a brindar la asesoría técnica y realizar las pruebas de tratabilidad necesarias para entregar una solución química de tratamiento, adecuada a cada proceso y tipo de agua.

WWW.GRUPOMATHIESEN.COM/PRODUCTOS-INDUSTRIAS/TRATAMIENTO-DE-AGUAS

ESPACIO PUBLICITARIO

SOLUCIONES EN TECNOLOGIA DE MEMBRANAS

Hydranautics es una empresa líder en la investigación de las tecnologías de membranas de ósmosis inversa, nanofiltración ultrafiltración y microfiltración. GRUPO MATHIESEN como distribuidor regional de Hydranautics cuenta dentro de su portafolio con membranas de la familia SWC que son ampliamente usadas en la desalinización de agua de mar.

LA PRIMERA ALTERNATIVA PARA DESALINIZACIÓN

La familia de membranas SWC permite lograr un excelente desempeño sin paralelo. La alta capacidad de producción de las membranas SWC ofrece un agua permeada pura con bajo consumo de energía en los diferentes niveles de salinidad del agua de mar presentes a nivel mundial.

APLICACIONES PARA LAS MEMBRANAS SWC

- Sistemas convencionales e híbridos de desalinización en plantas de agua de mar.

- Reducción de sólidos disueltos para agua potable y en usos agrícolas.

LA FAMILIA SWC

- SWC4: membranas con el mayor rechazo de sales para tratar agua de mar con diversas salinidades y producir agua permeada con bajos SDT. SWC4 son comúnmente usadas para tratar agua salobre con muy altos niveles de salinidad.

- SWC5: membranas que proveen óptimos rechazos de sales y flujos de permeado. Se prefieren cuando se requieren SDT más bajos y menores presiones de alimentación. Ofrecen menor costo y mayor eficiencia en grandes plantas de desalinización.

- SWC6: son las membranas de mas baja presión de alimentación, ofreciendo un menor consumo de energía. Se prefieren cuando la temperatura del agua de alimentación es baja y se requieren altas presiones de alimentación.

Todas las membranas están disponibles en dos versiones diferentes: LD y Max. La tecnología LD con el que se minimiza el ensuciamiento coloidal cuando el sistema de pretratamiento es convencional, logrando la menor caída de presión y menor frecuencia de limpieza. Los modelos Max tienen 440 ft2 (40,9 m2) de superficie activa de membranas, proveen excelente desempeño con altos SDT y en la remoción de boro en aguas templadas.

Las membranas SWC se encuentran en diámetros de 4” y 8”.

MATHIESEN WATER CARE está conformado por un equipo de profesionales dispuestos a brindar la asesoría técnica y realizar las pruebas de tratabilidad necesarias para entregar una solución química de tratamiento, adecuada a cada proceso y tipo de agua.

WWW.GRUPOMATHIESEN.COM/PRODUCTOS-INDUSTRIAS/TRATAMIENTO-DE-AGUAS

68

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Desalación mediante energías renovables Angélica Rivera, Area Manager - Central & South America Es conocido por todos el gran incremento a nivel mundial en el uso de la desalinización, especialmente en los últimos años, para obtener agua potable. Si bien es cierto que la mayor parte de las plantas desaladoras están en Oriente Medio, donde cuentan con un fácil acceso a los combustibles fósiles necesarios para proveer de energía a la plantas convencionales; hay otras muchas zonas del planeta donde el acceso a estos recursos no está a su alcance a lo que debemos sumar, que en una mirada hacia el futuro, estos combustibles, inevitablemente, se acabarán.

Ante este escenario debemos plantearnos reducir estos consumos y optar por el empleo de recursos naturales ilimitados, es decir, el uso de las Energías Renovables y modificar el rumbo de nuestro mercado hacia un uso inteligente, sostenible y provechoso de los mismos.

En Latinoamérica afortunadamente contamos con numerosas horas de sol, por lo que debemos beneficiarnos de este recurso y sacar el máximo partido a la energía solar.

Desalación y Energía Pero la cantidad de energía requerida para desalinizar el agua de mar depende de la salinidad del agua utilizada en la alimentación por lo que no todas las Energías Renovables son válidas para todo tipo de desalinización

o bien en determinados casos es mejor dirigirnos a las que nos dé mayores ventajas por lo que hay que tener en cuenta las distintas combinaciones de tecnología de Desalinización y ER. En tecnologías de Desalinización por medio de destilación, si nos referimos a procesos de pequeña escala podemos hablar de los procesos de humidificación - deshumidificación HDH, donde su operación a baja temperatura permite el uso de la energía solar convencional o la destilación por membranas MD, donde al trabajarse con temperaturas entre 60 y 85ºC, el uso de colectores solares planos generarían el calor suficiente para que tenga lugar el proceso.

Siguiendo con tecnologías de destilación pero a una mayor escala, debemos hablar de la MED. El proceso de destilación multiefecto que se está convirtiendo en la tecnología de desalinización térmica más eficiente, sobretodo cuando se acopla a bombas de calor, energía solar o fuentes de calor residual. Con esta tecnología, se utiliza el calor generado mediante los colectores solares (estanques, colectores planos o colectores parabólicos) como fuente principal de energía convirtiendo la radiación solar en calor útil, consiguiéndose así de un modo sostenible el calor suficiente para la evaporación del agua de mar en el primer efecto y dada su funcionamiento, no es necesario ningún otro aporte de calor adicional a lo largo del resto del proceso.

69

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

aunar ambos conceptos de 2 formas distintas: trabajando en aislado o estando conectadas a la red eléctrica.

Las plantas de Ósmosis Inversa y más en concreto el propio proceso de la Ósmosis, requieren de un gran aporte de energía. Las bombas de Alta Presión que impulsan en agua de mar a través de las membranas son el mayor consumidor de energía de la planta. Su diseño y tecnología está muy desarrollada y se alcanzan ya rendimientos del 90% lo que junto a la instalación de dispositivos recuperadores de energía y una mejora también en las membranas, ha hecho que el consumo en una planta se haya reducido en los últimos años alrededor de 3kWh/m3, pero aún así, los consumos obtenidos no pueden suplirse solo con células fotovoltaicas.

Diagrama de proceso de destilación multiefecto o MED

Respecto a la Ósmosis Inversa, la tecnología de desalinización más extendida en nuestros días y con tecnología más avanzada y con mayores plantas de capacidad instaladas a lo largo del mundo, debemos hablar de la alianza con las Energías Renovables.

Con esta técnica de desalinización, la mejor combinación posible y con más futuro es la Ósmosis Inversa unida a la Energía Fotovoltaica: La Energía Fotovoltaica se basa en la conversión eléctrica de la radiación solar en una célula solar por medio del efecto fotovoltaico. Así, se pueden

Diagrama de Energía Fotovoltaica

Es por esto que la opción de trabajar en aislado sólo sería posible para plantas de pequeño tamaño, donde los consumos son mucho menores, pero también debemos tener en cuenta los efectos negativos de operación y sobre las membranas, al tratarse de una fuente variable de energía. Sin embargo, si optamos por la combinación de OI y Fotovoltaica conectada a la red, se trabajaría con todas las ventajas de una planta de OI convencional, donde se reduciría el porcentaje de combustibles fósiles al ser sustituida una parte de la energía consumida por la generada por nuestra Energía Fotovoltaica. Pero tenemos un largo camino que recorrer, indudablemente debemos dirigirnos hacia una desalinización más sostenible y que aproveche los recursos naturales de manera eficiente.

70

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

La eficiencia de conversión de energía en fotovoltaica es aún baja, entre un 10 y un 20%,el sistema eléctrico requiere que se incluyan inversores para así transformar el voltaje de Corriente Continua del campo fotovoltaico en Corriente Alterna de las cargas y a pesar de múltiples ventajas, es una tecnología cara , los costos de inversión del campo fotovoltaico son semejantes a los de la propia planta desalinizadora, lo que hace que la producción de agua potable de este modo siga estando por encima de los 4 euros/m3.

Estas son solo unas de las opciones futuras para el uso de las Energías Renovables en los procesos de desalinización, existen otras también interesantes como la Desalación con Energía Geotérmica, que se puede combinar con Plantas de Desalinización por membranas o por procesos térmicos y que cuenta aún con rendimientos inferiores al 30%; la Desalación con Energía Undimotriz mediante la cual se podrían aprovechar los 2 TW que se estima explotables que disponemos en el mundo y de la que existen ya diferentes prototipos para poder llevarlo a cabo, la Ósmosis Inversa con el apoyo del Ciclo Rankine, principio termodinámico básico de las plantas termoeléctricas, el cual, utilizaría la energía solar para conseguir el calor necesario para generar el vapor y así accionar la turbina del Ciclo Rankine que provocaría el

movimiento de las bombas de Alta Presión de la planta desaladora, etc.

Debido a la situación actual de los proyectos de Energías Renovables, de las inversiones y dedicación de cada país en investigación y desarrollo, pero también por la posición favorable al uso de estas energías en nuestro continente, es necesario seguir desarrollando y estudiando estas opciones. Queda patente que los combustibles fósiles tienen los días contados, se agotan y su consumo perjudica a nuestro planeta. Sigamos mejorando nuestras tecnologías y aprovechando los recursos para avanzar de un modo sostenible y beneficioso para todos.

71

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Ensayos de cortinas de microburbujas para mitigación de florecimientos algales nocivos Daniel Nieto Díaz-Muñoz PhD y Bruno López Aedo.

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE - PSP SOLUCIONES – PLANCTON ANDINO Low O2 es una empresa chilena que desarrolla tecnologías de aireación y biológicas que permiten recuperar áreas marinas y lacustres, controlar derrames de combustibles y mitigar el paso de blooms de algas, microorganismos y medusas que afectan operaciones de industriales, desaladoras y mineras en zonas costeras.

Sus desarrollos han sido efectivos y comprobados, recientemente refrendado por investigaciones realizadas en conjunto con la Universidad Austral de Chile y el laboratorio Plancton Andino, especialistas en el estudio y monitoreo del fitoplancton y blooms de algas nocivas.

Las dos tecnologías principales de Low O2 son cortinas de micro burbujas y discos de aireación y surgencia.

Estas tecnologías que ya han sido probadas y empleadas de manera intensiva en la industria acuícola en el sur de Chile, hacen posible que bahías o zonas portuarias altamente impactadas puedan recuperarse. Además, contribuyen a que las operaciones industriales, mineras y constructivas sean más sustentables y logren una mayor legitimidad social en sus áreas de influencia directa.

Universidad Austral de Chile en Valdivia, a la empresa Plancton Andino SpA para realizar los ensayos.

EL CANAL DE ENSAYOS El Canal tiene una longitud de 45 metros junto a una sección transversal de 3m de ancho y 2m de profundidad, lo que permite realizar distintos tipos de ensayos con modelos a escala. Cuenta además con un carro de aluminio el que suele utilizarse para remolcar modelos de embarcaciones, no obstante, puede ser usado también como plataforma para el montaje de instrumentos de medición. El Canal, único en su tipo en Chile, también está provisto de un generador de olas irregulares (Figura 1).

El éxito obtenido en las diferentes experiencias y proyectos de Low O2 en instalaciones salmoneras del sur de Chile, ha permitido su empleo en la construcción de una desaladora para una importante compañía minera presente en el norte de Chile. El estudio que se presente a continuación avala la eficiencia y utilidad de estas tecnologías.

INTRODUCCIÓN El uso de cortinas de burbujas para las más diversas actividades marinas y acuáticas en general es una práctica creciente en operaciones tan diferentes como la mitigación del impacto causado por un bloom de microalgas en un cultivo de peces en jaulas en el mar, y la mitigación del ruido submarino creado durante el hincado de pilotes de muelles y plataformas marinas; este ruido afecta negativamente la interacción poblacional de las ballenas y delfines a cientos de kilómetros de distancia.

En los lagos eutroficados los FAN (Florecimiento Algas Nocivo, Bloom) de cianobacterias pueden causar serios daños y hasta la muerte por sus hépato y neuro toxinas.

Sin embargo, no existe información relativa a la cuantificación objetiva del impacto de estas tecnologías, en cada caso. Para generar una línea base de información medible basada en un modelo a escala, la empresa PSP Soluciones contactó en torno al Canal de Pruebas Hidráulicas de la Facultad de Ingeniería Naval de la

Figura 1: Vista longitudinal del Canal

OBJETIVO DEL ESTUDIO El Objetivo es constatar y registrar la eficiencia de las microburbujas empleando un colorante sintético inocuo como simulación de un bloom de fitoplancton o FAN. La resultados a obtener aportarán valor a la mirada que se tiene de estas prácticas al generar datos para los análisis comparativos y las proyecciones que pueden derivar de las tendencias observadas. Una vez estructurados los protocolos se llevaron a cabo ensayos para la efectividad de distintas configuraciones de cortinas de burbujas y a distintas velocidades de corriente para desplazar o mitigar un colorante disuelto.

72

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

MATERIALES Y METODO a) Medición del tamaño de partículas (colorante): Durante los experimentos se utilizaron las pastillas colorantes para simular un bloom de algas. Con el objetivo de fundamentar esta analogía se realiza un experimento utilizando FlowCam. Este instrumento permite analizar las partículas que se encuentran en el agua, pudiéndose obtener parámetros morfológicos como perímetro, área, diámetro, circularidad, entre otros.

Metodología del ensayo:

1. Dilución de la Pastilla colorante azul (1.215 g) en agua destilada (AD – 600 mL);

2. Después de 1 minuto de iniciado efervescencia, fueron retiradas alícuotas de 1 mL en cuatro diferentes tiempos, para análisis por el citómetro de flujo, con adquisición de imágenes (FlowCam):

20 segundos

40 segundos

60 segundos

300 segundos

3. Por la FlowCam fueron analizados 1 mL de la solución en modo Auto Image, con celda de flujo de 120 µm y aumento de 10 x. El rango de partículas analizadas fue de 10 a 120 µm.

Figura 3: Ejemplo de partículas encontradas en el agua

El Resultado de esta medición se sintetiza en La Tabla 1 que muestra los diámetros promedio de las partículas del ensayo, llegando a un tamaño promedio de las partículas que se encontraron en el agua de 20.28 [µm]. Este resultado primero indica que sí existen partículas en el agua, y el rango de tamaño está en el orden de magnitud de una célula de fitoplancton.

Tabla 1: Diámetro promedio de partículas

b) Los 3 difusores fueron proporcionados por PSP (Fig. 2) y se conectan a una estructura de sujeción de acero (Fig. 3), montada en el carro de arrastre del Canal de Ensayos (Fig. 4). Un compresor conectado con 3 mangueras a través de válvulas y flujómetros suministró aire de calidad. Se utilizó colorantes inocuos en tabletas solubles azules (Crayola Bath Dropz), lo que ha entregado resultados satisfactorios en ensayos previos. Para el registro de ensayos con colorantes se usó una cámara en la ventana de observación del canal, además, una cámara submarina montada en el costado opuesto. Para los ensayos con partículas se instaló una cámara sobre el carro y otra debajo de éste. Plancton Andino realizó muestreos y mediciones para los ensayos con colorantes.

Figura 2: Toma de muestras para ensayo FlowCam

La Figura 3 muestra un ejemplo del resultado del ensayo de FlowCam, en la imagen se muestran las diferentes partículas detectadas durante el ensayo. Cabe destacar que, para cada una de las partículas detectadas, se obtienen sus parámetros morfológicos (diámetro, área, perímetro, etc). El valor de estas imágenes está en la observación de los diferentes tamaños, formas y volúmenes que la barrera puede retener.

Figura 4: Esquema de los tres difusores ensayados

73

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Fig. 5: Difusores montados en la estructura de acero.

Fig. 6: Difusores montados en carro de arrastre

Metodología de los ensayos: Se preparó un diseño experimental para distintas velocidades y configuraciones de difusores. Previo a los ensayos se realizaron pruebas de calibración para las distintas tareas y configuraciones asociadas a cada ensayo. En base a dichas pruebas de calibración se definieron los siguientes detalles.

Síntesis de Ensayos con colorante Vertido y disolución de tabletas colorantes en el agua del canal. 2. Colecta de muestras discretas de agua (P. Andino) 3. Medición en línea y en tiempo real con sensores ópticos de la señal del colorante (P. Andino) 4.

El tiempo de dilución total del colorante posterior a cada ensayo fue de un mínimo de 5 minutos, (condición para realizar el siguiente ensayo) y varió en función del caudal de aire y velocidad del carro.

Nomenclatura de los ensayos: Cada ensayo es identificado mediante un Código que indica; Velocidad V1, 0.1 m/s; V2, 0.2 m/s; V3, 0.3 m/s, cantidad de difusores (D1, D2, D3) y repetición (R1, R2, R3). El registro audiovisual fue con 3 cámaras en distintas posiciones.

Figuras 7 (a, b, c, d): Secuencia de imágenes registradas con cámara 1 durante la dilución y antes, durante y después del paso de la cortina de burbujas

74

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Figura 8: Captura con cámara 3 durante el desplazamiento de las partículas del colorante

Aparte de las muestras discretas de agua para Absorbancia en espectrofotómetro de doble haz, también se realiza mediciones con sensor Trilux de Chelsea Technology el cual tiene la capacidad de medir cada 2 segundos señales ópticas del agua. El sistema desarrollado se llama Bio-Óptical Aqua Sensor (BAS) el cual permite capturar datos en tiempo real y la validación de la correcta (o errónea) ejecución de las pruebas in situ. El BAS es un equipo fluorométrico que mide parámetros bio-ópticos, tales como clorofila a, ficocianina y turbidez. Mediante pruebas preliminares en ensayos experimentales en Plancton Andino, se determinó que el BAS detecta señal de color de las pastillas colorantes, en particular, el sensor de ficocianina mide claramente la señal óptica azul disuelto de las pastillas utilizadas en los experimentos (Clément, com per).

Análisis de espectrofotómetro: Se analiza la absorbancia de las muestras de agua mediante un Scan en un rango del espectro entre los 350 y 750 nm; y el principal peak de absorbancia se detecta cercano a los 630 nm.

Figura 10: Espectros para 3 periodos; (t0) trazo azul es el momento de aplicación del colorante, (t1) trazo naranjo corresponde justo después del paso de la cortina de microburbujas y (t2) trazo gris representa el espectro luego que disminuye turbulencia del agua. Eje X Longitud de Onda en nm y eje Y la Absorbancia

Donde: P_x: Absorbancia máxima en la longitud de onda igual a 630 nm para el tiempo x

Figura 11: Las mayores eficiencias de bloqueo se observan en velocidad 1 con 2 difusores, y menor eficiencia con velocidad 1 y un difusor. Con velocidad 3 y 3 difusores se genera un flujo muy turbulento en las condiciones experimentales

Figura 9: Muestras de agua en distintos periodos para análisis de Absorbancia o Densidad Óptica

La eficiencia de bloqueo se determina en función de la amplitud de la Absorbancia de cada espectro, y cabe destacar que se utiliza la Absorbancia como un proxi a la concentración del colorante en el agua.

El porcentaje de bloqueo se calcula según la siguiente ecuación que relaciona los peaks que se observan en los espectros:

Figura 12: Curvas obtenidas por el BAS, siendo la azul datos brutos y se eliminan valores cuando se movió el sensor del agua, debido al paso de la estructura que sujeta la cortina en el canal; y curva naranja corresponde a media móvil

75

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Conclusiones generales

BIBLIOGRAFIA

Los resultados de la eficiencia de bloqueo de las cortinas de microburbujas, indican valores mayores del 80 % en Canal de Ensayos Hidrodinámicos, lo que, sin duda, es considerado muy adecuado.

Clément, A., & Lembeye, G. (1994). Intergovernmental Oceanographic Commission IOC Regional Science Planning Workshop on Harmful Algal Blooms.

En base a estos auspiciosos resultados en un sistema controlado y de fácil operación es relevante trasferir este conocimiento y experiencia a situaciones reales en centros de cultivo en el mar, e idealmente medir señales de fitoplancton en condiciones de primavera, con floraciones inofensivas y no una situación extremo stress cuando ocurren los eventos FAN. Por otra parte, se observa una menor eficiencia del tratamiento de V3D3, resultado esperable, pues a la velocidad de la cortina y los 3 difusores encendidos crearon una turbulencia considerable en el agua, generando mezcla y permitiendo que la colorante pasara la cortina principalmente por la zona superior del sistema.

COMENTARIO FINAL Mediante las pruebas realizadas con mangueras de alta tecnología se logró determinar en forma cuantitativa la alta eficiencia de las cortinas de burbujas en un sistema artificial para mitigar y bloquear un colorante (partículas de menor o igual tamaño que las microalgas). Los resultados permiten asumir, bajo diversas condiciones, porcentajes de eficiencia variable pero siempre importante en el manejo de Florecimientos Algales Nocivos (FAN), medusas, basura, semillas, larvas, algas, zooplancton y otros. Los protocolos iniciales de trabajo también demostraron que en el logro de la mayor eficiencia las variables calidad de aire y % de caudal de aire son determinantes.

Acá algunos links para ver la tecnología en operación: https://www.linkedin.com/feed/update/ urn:li:activity:6798207551885369344/ https://www.linkedin.com/posts/luis-andressep%C3%BAlveda-3a39512_barrerasdeburbujas-intakedesalination-activity-6803284058135674881-Zb5D https://www.youtube.com/watch?v=dlTuRtqOVjU&ab_ channel=AgenciaPublisur https://www.youtube.com/watch?v=8ZVdnfcIVVs&ab_ channel=TodoporlaCiencia

Haberlin, D., McAllen, R., & Doyle, T. K. (2021). Field and flume tank experiments investigating the efficacy of a bubble curtain to keep harmful jellyfish out of finfish pens.

Aquaculture, 531(September 2020), 735915. https://doi. org/10.1016/j.aquaculture.2020.735915 Agradecimientos Agradecemos especialmente al Dr.-Ing. Gonzalo Tampier Brockhaus, Administrador del Canal de Ensayos Hidrodinámicos Instituto de Cs. Navales y Marítimas Universidad Austral de Chile y su equipo humano, a los Srs. Alejandro Clement y Alvaro Jorquera de Plancton Andino y al equipo de ingenieros y biólogos de PSP Soluciones, todos de excelente disposición a colaborar con cada detalle de las pruebas; por su importante contribución a generar datos que orientan la vocación de mejora continua de PSP. Todo el detalle de esta investigación se divulgará en papers y presentación en un Seminario.

76

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Desalación de agua de mar como alternativa para disminuir la brecha hídrica en Chile. Industria minera AUTOR: Ignacio Hernán Monardes Santander / Estudiante de la Universidad Técnica Féderico Santa María – Chile. Representante del Comité de Jóvenes Líderes de ALADYR. Profesor Guía: Patricio Antonio Mártiz Vega /Gerente de desarrollo ITECK

Resumen La población de los países aumenta año a año y constantemente se busca mejorar la calidad de vida de sus habitantes, además, cualquier proceso de desarrollo requiere incrementar la disponibilidad de agua para alimentar los procesos productivos. Estas son algunas de las principales razones de por qué la brecha hídrica es creciente en el tiempo.

En los últimos años Chile ha logrado un crecimiento económico importante teniendo una clara tendencia a la exportación de productos donde sus procesos requieren de grandes fuentes de agua, especialmente en la minería. También, se han generado demandas cada vez mayores sobre los recursos hídricos por parte de los diferentes tipos de usuarios. Aunado a ello, los nuevos proyectos o extensiones de operaciones de los proyectos actuales requieren ingresar al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), donde en la práctica se ha ido restringiendo cada vez más la extracción de caudales de fuentes continentales en el país debido al exceso en la entrega de Derechos de Abastecimiento de Agua (DDA) y la sobreexplotación de los acuíferos, es por esto que es necesario buscar nuevas alternativas que sean sostenibles.

Debido a que los avances tecnológicos han permitido aumentar la eficiencia de la desalación considerablemente en los últimos años, en muchas partes del mundo se han desarrollado proyectos de construcción de plantas con esta tecnología, haciendo que los costos de producir agua desde el mar sean cada vez más abordables por las comunidades y la industria.

Palabras claves: brecha hídrica, desalación, sustentabilidad, desarrollo.

Evaluación del impacto económico del uso de desalación Se analiza el impacto del costo total del agua desalada (CAPEX y OPEX), para la industria minera donde se comparan los costos de producción de agua desalada respecto de los precios de venta del cobre.

Costos de inversión y operación para el estudio Los costos de producción del agua desalada, tanto en la componente inversión como de explotación, se estiman en base a la experiencia que tiene la empresa ITECK evaluando y desarrollando proyectos de desalinización, principalmente cubicando las grandes partidas y usando curvas de costos en base al tamaño de la planta. Por

Figura 1. Extracción de agua en minería del cobre según fuente de extracción Regiones XV, I, II, III, IV y V. Fuente: Elaboración propia a partir de la información del Anuario de estadísticas del cobre y otros minerales 2000-2019 (Cochilco, 2019)

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

otra parte, los costos de transporte del agua desalada se estiman en base a la modelación del caudal transportado, también usando curvas de costos desarrolladas por ITECK. Tendencias del uso del agua en la minería del cobre Se puede observar en la Figura 1 que, de las regiones en estudio, la extracción de agua en la minería del cobre se ha realizado en mayor medida desde aguas subterráneas; sin embargo, el uso de agua de mar desalada para abastecer las demandas de la extracción de cobre ha aumentado constantemente en el transcurso de los años, junto con la extracción total de agua para uso minero. Esto se explica por la necesidad de crecimiento en la producción de cobre del país, que requiere mayor demanda de agua y los recursos naturales convencionales son limitados. Es decir, que para cualquier aumento en la producción de cobre en el futuro se va a requerir el uso de agua desalada.

Por otro lado, en el caso de la industria minera, básicamente, se pueden obtener dos tipos de productos del proceso de extracción del cobre: óxidos de cobre (hidrometalurgia) o sulfuros de cobre (concentradora), donde si bien el proceso de extracción del mineral es muy similar en ambos casos, la gran diferencia se presenta en el proceso de concentración y obtención final del metal refinado, lo que incide en la cantidad de agua requerida para llevar a cabo cada proceso. El proceso que considera sulfuros de cobre requiere un uso más intensivo del agua por unidad de cobre producido, en comparación con el otro proceso.

C jóvenomité de es líd eres

En la figura siguiente, se puede observar que en la producción de cobre predominan los sulfuros y, además, tiene una clara tendencia al crecimiento. Por otro lado, los óxidos son cada vez son más escasos.

El make up es un indicador que muestra la eficiencia del proceso en materia de recursos hídricos. Considera el total de agua que entra al proceso, independiente del origen, excluyendo las aguas recirculadas, para procesar una tonelada de mineral. El make up promedio para el proceso de concentración es de 0,52 [m3/ton] y para el proceso de hidrometalurgia es de 0,136 [m3/ton] (Cochilco, 2020). Por lo tanto, para los sulfuros el make up es casi cuatro veces mayor que para los óxidos.

Modelamiento de un suministro hacia una minera e impacto en la operación Se determinan los costos de inversión y operación de una planta desaladora “tipo” de 1.000 [l/s] con 5 módulos de ósmosis inversa de 200 [l/s]. También se determinan los costos de la impulsión hasta un yacimiento minero “ficticio”, el cual se encuentra a una distancia de 140 [km] y a 1.750 [msnm], considerando una tasa de descuento de 10%, una vida útil de 25 años y un precio de energía monómico de 80 [USD/MWh].

Figura 2. Producción de cobre según tipo de producto.

Fuente: Elaboración propia a partir de la información del Anuario de estadísticas del cobre 2000-2019 (Cochilco, 2019)

77

78

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Tabla 1. Costos asociados a una planta desaladora de 1.000 [l/s] para la industria minera.

Fuente: modelo de la empresa ITECK

Por lo tanto, el costo de construir una planta desaladora de 1.000 [l/s] e impulsar el agua producida hasta la minera modelada es de 3,52 [USD/m3].

El costo de impulsión es más relevante que el de desalar agua y será mayor aún si la faena minera se encuentra más alejada de la costa y a una mayor altura con respecto al mar.

Impacto en la industria del cobre Hay diversas maneras de clasificar los costos, tal como: costos de producción, costos de distribución y costos de administración. Los costos de producción son todos aquellos relacionados en la elaboración del producto, ya sea de manera directa o indirecta, los costos de distribución y administración son aquellos necesarios para lograr la venta del producto.

En la industria del cobre es reconocida la terminología de clasificación de costos a través de los conceptos C1, C2 y C3, en especial para realizar comparaciones de la posición competitiva de las distintas faenas. El cash cost o C1 agrupa los costos incurridos a través de todo el proceso minero hasta su comercialización, y su objetivo es determinar la curva de oferta de corto plazo

del cobre, siendo un indicador del costo marginal de las empresas. El costo C2 corresponde al mismo costo C1, pero agregando costos de depreciación y amortización.

Por último, el costo C3 incluye costos indirectos y gastos financieros (Rojas Seguel et al., 2015). Para efectos de análisis, se va a considerar el costo C1 debido a que muestra la competitividad en el corto plazo de la industria minera chilena y, además, por ser un indicador ampliamente utilizado.

El costo C1 de cada minera depende principalmente de la ley del mineral1 y del tipo de proceso de extracción, que determina que tan rentable puede ser la producción de cobre de la minera. Según un estudio realizado por COCHILCO, la ley promedio de cobre en mineral tratado fue de 0,68% en el año 2019 (Cochilco, 2019).

Se determina el cash cost asociado a la producción de cobre de las mineras que hay en Chile, mediante un documento publicado por COCHILCO, donde se entregan los distintos costos de producción de cobre por minera.

Cabe mencionar que el cash cost determinado en la Tabla 6, se mide mediante un análisis de datos desde el tercer trimestre del 2016 hasta el segundo trimestre del 2017.

En la Figura 3 se puede observar que las empresas

1 Porcentaje de cobre que encierra una determinada muestra. Por ejemplo, una ley del 1% significa que cada 100 kilogramos de roca hay 1 kilogramo de cobre puro.

Figura 3. Costos de producción por libra de cobre en función de la producción total por minera del país.

Fuente: Elaboración propia a partir de la información publicada por COCHILCO (Cantallopts, 2017)

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

C jóvenomité de es líd eres

mineras que tienen los mayores costos son las de menor producción.

De la Tabla 2 se puede observar que el costo C1 de una minera a otra varía considerablemente, donde hay empresas

Tabla 2: Costos de producción de cobre por minera (tercer trimestre del 2016 al segundo trimestre del 2017).

Fuente: Elaboración propia a partir de la información publicada por COCHILCO (Cantallopts, 2017)

mineras como Collahuasi que le cuesta 99 centavos de dólar producir una libra de cobre y otras como Quebrada Blanca que le cuesta 2,61 dólares, es decir, a Quebrada Blanca le cuesta 2,6 veces más que a Collahuasi producir cobre.

Además, la minera con mayor producción en el país es Minera Escondida, con una producción acumulada de 193 [ktmf] de cobre, por otro lado, la minera de menor producción es Quebrada Blanca con una producción acumulada de 8 [ktmf]. Al calcular el promedio ponderado de todas las mineras en Chile se obtiene un cash cost de 1,381 [USD/lb].

Con el modelo antes descrito, el costo de producir e impulsar 1.000 [l/s] de agua desalada a una minera tipo es de 3,52 [USD/m3]. Además, se asume el make up promedio de 0,52 [m3/ton] considerando que la minera produce cobre por concentración, y usando una ley promedio de 0,68%, se determina que el costo del agua desalada representa 0,122 dólares por libra de cobre producido.

Para hacer un análisis del impacto que genera el costo adicional de utilizar agua desalada respecto del costo C1, se dividen las mineras de la Tabla 6 en cuartiles respecto del costo de producción, ordenando la serie de menor a mayor costo. En cada cuartil se calcula el promedio ponderado del costo C1 de cada minera.

Luego se determina el margen operacional de las empresas mineras por cuartiles, según la siguiente ecuación:

79

80

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Margen operacional=precio de venta del cobre-C1 (1) Para los cálculos, el precio de venta del cobre se considera como el promedio desde el año 2016 hasta el año 2020. Con esto el precio de venta utilizado es 2,697 [USD/lb].

Tabla 3. Impacto en los costos asociados a la instalación de una planta desaladora de 1.000 [l/s] en la industria minera por cuartiles.

Desde el aspecto económico, es necesario revisar caso a caso la rentabilidad de la instalación de una planta desaladora ya que requiere de una gran inversión inicial y costos de operación permanente, en especial de uso de energía.

Figura 4. Precio de venta de una libra de cobre, desde el año 2016 hasta el año 2020.

Fuente: Anuario de estadísticas del cobre (Cochilco, 2019).

Finalmente, se determina el impacto del uso de agua desalada en el proceso minero, como el porcentaje del margen operacional que debe destinarse a pagar el agua desalada, según la siguiente ecuación: Impacto=Costo desalación e impulsión/Margen operacional (2) En la Tabla 3 siguiente se muestran los resultados obtenidos, donde se puede observar que el impacto en los costos de producción es menor al 12% del margen operacional para el primer cuartil, segundo cuartil, tercer cuartil y el promedio ponderado total. Por otro lado, el cuarto cuartil tiene un impacto en el margen operacional de 21% que, a pesar de ser casi el doble del impacto del tercer cuartil, sigue teniendo un impacto potencialmente abordable en la industria minera. De este resultado, también se desprende que el incremento de costo por el uso de agua desalada no es marginal ni menor, que las empresas mineras sí requieren hacer esfuerzos para su uso, ya que el impacto puede llegar a casi 21% del margen operacional para empresas de bajo rendimiento.

Cabe mencionar que el margen operacional determinado está asociado, solamente, a los costos de producción y existen otros costos que no se están considerando (C2 y C3), por lo tanto, el margen mencionado no corresponde a la utilidad real.

Análisis

En el caso de las mineras, un aspecto crítico, además de la producción del agua, es la distancia y diferencia de altura desde el lugar donde se pretende construir la planta hasta el yacimiento minero. Así, con yacimientos de baja producción y gran altura geográfica, como Quebrada Blanca o algunas minas de oro en la Región de Atacama, el impacto del uso de agua desalada se ve incrementado notablemente por la conducción. Por otra parte, el impacto real en los costos dependerá también de su estructura de producción y caracterización del mineral, como por ejemplo la ley, el tipo de mineralogía, si el agua desalada reemplaza actuales fuentes de suministro (continentales) o permitirá ampliar la producción, etc.

Conclusiones Se confirma que hay margen para que la desalación de agua de mar sea una alternativa viable para disminuir la brecha hídrica en el país. La industria más viable es la minería.

La desalación de agua de mar por osmosis inversa posee un alto grado de madurez, lo que hace que la tecnología sea más confiable y permite disminuir la dependencia de las fuentes continentales, en especial para proyectos futuros, por lo tanto, es la principal alternativa para abastecer las demandas hídricas en la zona centro-norte de Chile.

Finalmente, aprovechar la economía de escala de las plantas desaladoras permite generar modelos de inversión escalable con las necesidades, además de integrar a consumidores menores dentro de planta de grandes consumidores.

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

C jóvenomité de es líd eres

Catastro de proyectos de desalación en Chile

Catastro de plantas desaladoras en la Región de Arica y Parinacota, Región de Tarapacá y Región de Antofagasta.

81

82

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Referencias Arellano, N. (2003). LA PLANTA SOLAR DE DESALACIÓN DE AGUA DE LAS SALINAS ( 1872 ). LITERATURA Y MEMORIA DE UNA EXPERIENCIA PIONERA. 1872, 229–251. https://upcommons.upc.edu/ handle/2099/11722?locale-attribute=es Aznar-Sánchez, J. A., Belmonte-Ureña, L. J., & Valera, D. L. (2017). Perceptions and acceptance of desalinated seawater for irrigation: A case study in the Níjar district (southeast Spain). Water (Switzerland), 9(6). https://doi. org/10.3390/w9060408 Cantallopts, J. (2017). Chilean copper mining costs.

Chilean Copper Commission. https://www.cochilco.cl/ Presentaciones Ingls/Chilean Copper Mining Costs.pdf Cifuentes, L., & Meza, F. (2008). Cambio climático: consecuencias y desafíos para Chile. https:// politicaspublicas.uc.cl/wp-content/uploads/2015/02/ cambio-climatico-consecuentas-y-desafios-paras-chile.pdf CNID. (2016). Ciencia e innovación para los desafios del agua en Chile. https://www.cnid.cl/wp-content/ uploads/2017/04/Ciencia-e-innovación-para-los-desafíosdel-Agua-en-Chile-VF.pdf Cochilco. (2019). Anuario de estadísticas del cobre y otros minerales. https://www.cochilco.cl/Lists/Anuario/ Attachments/23/AE2019WEB.pdf Cochilco. (2020). Consumo de agua en la minería del cobre al año 2019. https://www.cochilco.cl/Listado Temtico/2020 10 30 Consumo de agua en la mineria del cobre al 2019_version final.pdf Crespo, A., & Fernández, C. (2008). El agua, recurso único. http://www.wasa-gn.net/private/admin/ficheiros/ uploads/5102a7ddd4479d58dc78d4aeaf17683a.pdf DGA. (2016). Atlas del Agua. https://dga.mop.gob.cl/ DGADocumentos/Atlas2016parte1-17marzo2016b.pdf Directemar. (2015). Directrices para la evaluación ambiental de proyectos industriales de desalación en jurisdicción de la autoridad marítima. Ekp, 13(3), 1576–1580. https://www.directemar.cl/directemar/site/ artic/20170125/asocfile/20170125122344/directrices_ desaladoras.pdf Estevan, A., & García, M. (2007). El consumo de energía en la desalación de agua de mar por ósmosis inversa : situación actual y perspectivas. Ingeniería Civil, 148, 113–121. https://hispagua.cedex.es/sites/default/files/ hispagua_articulo/Ingcivil/2007_148_113.pdf Fundación Chile. (2018). Radiografía del agua. https:// fch.cl/wp-content/uploads/2019/12/resumenradiografia-del-agua-1.pdf GWI. (2020). DESALINATION MARKET UPDATE.

C jóvenomité de es líd eres

Hedin, L. E., Illergård, K., & Elofsson, A. (2011). An introduction to membrane proteins. Journal of Proteome Research, 10(8), 3324–3331. https://doi.org/10.1021/ pr200145a IDA. (2018). YEARBOOK. https://doi.org/10.21055/03701069-2018-1-44-49 IDA. (2020). Water security Handbook 2019-2020.

In Water Well Journal (Vol. 56, Issue 3). https://doi. org/10.1201/9780203878057.pt2 IPCC. (2014). Climate Change 2014. https://epic.awi.de/ id/eprint/37530/1/IPCC_AR5_SYR_Final.pdf Ministerio del medio ambiente. (2019). Quinto reporte del estado del medio ambiente. https://sinia.mma.gob.cl/ quinto-reporte-del-estado-del-medio-ambiente/ Ministerio del Medio Ambiente. (2013). Reglamento del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental. Biblioteca Del Congreso Nacional. https://www.bcn.cl/leychile/ navegar?idNorma=1053563 Ministerio Secretaría General de la Presidencia.

(2020). Ley 19300. https://www.bcn.cl/leychile/ navegar?idNorma=30667 Rojas Seguel, D., Castillo, E., & Cantallopts, J. (2015).

Caracterización de los costos de la gran minería del cobre. Cochilco, 39. https://www.cochilco.cl/Listado Temtico/Informe_caracterizacion_de_los_costos.pdf Sarricolea, P., & Meseguer-Ruiz, Ó. (2015). Sequías en Chile central a partir de diferentes índices en el período 1981-2010. https://investigacionesgeograficas.uchile.cl/ index.php/IG/article/view/41178/42715 SISS. (2018). Informe de gestión del sector sanitario. https://www.siss.gob.cl/586/articles-17722_recurso_1. pdf Wood, R. (2014). Final Biological Opinion re: EPA Final Rule - Cooling Water Intakes - May 19, 2014. 316. https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-04/ documents/final_316b_bo_and_appendices_5_19_2014. pdf World Bank Group. (2019). The Role of Desalination in an Increasingly Water-Scarce World. March. https://doi. org/10.1596/31416 Zarzo, D. (2020). La Desalación del Agua en España. https://documentos.fedea.net/pubs/eee/eee2020-22. pdf

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Avances en la regulación ambiental de los contaminantes emergentes en agua, revisión de cinco disruptores endocrinos AUTOR: López-Velázquez Khirbet, Guzmán-Mar Jorge L. Estudiante de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Químicas. Av. Universidad s/n, Ciudad Universitaria, C.P. 66455.

San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México / Representante del Comité de Líderes Jóvenes de ALADYR. Autor de correspondencia: Villanueva-Rodríguez Minerva / minerva.villanuevardr@uanl.edu.mx Contaminantes emergentes Los denominados “contaminantes emergentes” (CE) son un amplio grupo de sustancias presentes en el medio ambiente, tanto en agua, aire y suelo. Los CE son sustancias de origen antropogénico y en su mayoría carecen de regulación ambiental, a pesar de que pueden provocar graves efectos adversos en distintos organismos acuáticos y terrestres. El término “emergente” o de preocupación emergente, también se atribuye al reciente descubrimiento de los posibles efectos perjudiciales

que pueden provocar en los seres vivos. Además, otra característica de los CE es que su uso extendido y frecuente ha ocasionado su introducción constante en el ambiente a traves de múltiples rutas, principalmente por las descargas de agua residual tratadas y no tratadas, las cuales provienen de las actividades domésticas, industriales, hospitalarias, incluso de las actividades agrícolas y ganaderas. En la Figura 1 se representan las principales rutas de emisión y distribución de los CE en el medio ambiente.

Figura 1. Origen y distribución de los CE en el medio ambiente.

83

84

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

En el agua, los CE se encuentran principalmente en el orden de µg/L o ng/L y muchas de estas sustancias destacan por su elevado potencial para actuar como disruptores endocrinos (DE) tanto en organismos acuáticos y terrestres, provocando distintos efectos adversos tales como feminización y masculinización, deficiencias en el desarrollo sexual, prostático, cerebral e inmunológico, atrofia gonadal, infertilidad y pubertad precoz; incluso, se ha reportado que los DE pueden estar asociados con el desarrollo de distintos tipos de cáncer (próstata, testículos, mama, ovarios, ente otros) [1]–[3].

Entre las múltiples sustancias catalogadas como DE se encuentran las hormonas estrogénicas como el 17β-estradiol (E2) y 17α-etinilestradiol (EE2), plastificantes como bisfenol A (BPA) y surfactantes como 4-nonilfenol (4NP) y 4-tert-octilfenol (4TOP). Estos compuestos, han sido clasificados como potentes disruptores endocrinos, capaces de provocar graves efectos adversos en organismos acuáticos y terrestres, incluyendo al ser humano, como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1.- Efectos adversos de los DE en distintas especies

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

En la actualidad, algunos organismos internacionales se han dado a la tarea de proponer y establecer los límites máximos permisibles para este tipo de sustancias peligrosas y se tienen algunos avances en materia de regulación ambiental aplicable a los cuerpos de agua superficial para la protección de la vida acuática y la salud humana. En este trabajo, se presenta la revisión de los niveles máximos admisibles propuestos por organismos de América y Europa para E2, EE2, BPA, 4NP y 4TOP. Regulación ambiental en América de los DE en agua A pesar de que la normativa de los países latinoamericanos en cuanto al aprovechamiento y cuidado del agua es muy extensa, aún no existe ninguna reglamentación acerca de los distintos DE y de sus respectivas niveles máximos permisibles. La normativa existente se ha enfocado en definir los límites máximos de los principales indicadores de calidad del agua (e.g. DQO, DBO5, pH, ST, SST, SDT, dureza, alcalinidad, turbidez y metales pesados, entre otros). Sin embargo, algunos organismos norteamericanos como la Agencia de Protección al Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) y el Ministerio de Medio Ambiente y Cambio Climático de Canadá han desarrollado distintas estrategias para el control de éste tipo de sustancias peligrosas en el ambiente, estableciendo límites máximos en agua superficial para la protección de la vida acuatica.

Estados Unidos En el caso de los Estados Unidos, la EPA publicó la guía EPA-822-R-05-005, la cual indica que el ambiente acuático superficial es seguro en tanto que los niveles de 4NP no excedan 28.0 µg/L (promedio de una hora) más de tres veces cada tres años y 6.6 µg/L (promedio de cuatro días consecutivos) más de una vez en tres años [13], exceptuando por supuesto, las regiones donde existan especies acuáticas importantes con mayor sensibilidad a 4NP, en ese caso los estados deberán designar otros criterios particulares.

Hasta el momento, no se ha encontrado alguna otra recomendación de la EPA para el resto de los DE estudiados en este trabajo. Sin embargo, es importante mencionar que esta agencia se encuentra actualmente trabajando en una lista de candidatos a contaminantes del agua potable (https://www.epa.gov/ccl). En esta lista de posibles contaminantes se incluyeron 97 sustancias, entre ellas E2, EE2 y 4NP, a la espera de definir sus niveles máximos permisibles en agua potable.

Por el momento, la EPA sigue recopilando informacion, realizando y apoyando la investigación para proceder a una determinacion regulatoria.

Canadá El Ministerio de Medio Ambiente y Cambio Climático de Canadá (MMACC-Canadá) ha tenido notables avances en cuanto a la reglamentación de distintas sustancias peligrosas en el ambiente. Desde el año 2009, esta agencia incluyó a EE2 en sus pautas del calidad del agua, indicando que la concentración de EE2 en agua superficial no debe exceder 0.5 ng/L (promedio mensual) ni 0.75 ng/L (medición puntual) para la protección a la vida acuática [14] y en la actualización del 2019, estos valores se mantienen vigentes [15].

En 2018, el MMACC-Canadá estableció las pautas federales para el control de BPA en el ambiente, con un máximo de 3.5 µg/L en agua superficial y 25 µg/ kg (peso seco) en sedimentos [16] y en el 2020, estos valores fueron actualizados a 0.9 µg/L y 0.025 µg/ kg, respectivamente [17]. Además, cabe destacar que en el caso de 4NP, se ha definido 1.0 µg/L como la concentración máxima para la protección de la vida acuática [17]. Hasta el momento, no se encontró información recomendada por el MMACC-Canadá para la regulación de E2 y 4TOP en agua superficial.

Regulación europea para DE en agua La Unión Europea (UE) es la entidad con mayor avance respecto a la regulación de sustancias peligrosas para el medio ambiente. La UE aprobó en diciembre del 2000 la Directiva Marco del Agua 2000/60/CE [18] y a través de la DECISIÓN No 2455/2001/CE se estableció la primera lista de 33 sustancias peligrosas prioritarias, entre las que se incluyeron 4NP y 4TOP [19], sin establecer las normas de calidad ambiental (NCA) que se definen como la concentración máxima admisible de una sustancia potencialmente tóxica. En 2008, a través de la DIRECTIVA 2008/105/CE, se fijó la NCA de 2.0 µg/L para 4NP y 4TOP en aguas superficiales. En ese mismo documento, se propuso la revisión de BPA para ser incluida como posible sustancia prioritaria peligrosa [20]. En el año 2011, la propuesta COM(2011)876 extendió la lista de 33 a 45 sustancias prioritarias, incluyendo a E2 y EE2, con NCA de 0.4 ng/L y 0.035 ng/L, respectivamente; mientras que BPA fue excluida de esta lista [21]. En 2013, la DIRECTIVA 2013/39/UE excluyó a E2 y EE2 de la lista de 45 sustancias prioritarias y fueron puestos en la lista de observación para darles seguimiento y evaluar su posible reincorporación [22]. Recientemente, en el año 2018, a través del comunicado COM(2017)753 se incluyó a E2, BPA y 4NP como sustancias prioritarias peligrosas para la vida acuática por recomendación de la OMS, definiendo NCA de 0.001, 0.01 y 0.3 µg/L para E2, BPA y 4NP, respectivamente [23]. Cabe destacar que EE2 ni 4TOP fueron incluidos en la propuesta COM(2017)753 y es probable que no sean incluidos próximamente debido que la OMS considera que los DE en el agua no representen

85

86

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

un riesgo para la salud humana, calificándolo como una fuente de exposición menor. Incluso, las NCA recomendados para E2, BPA y 4NP se basaron solamente en el principio de precaución, sugiriendo que realizar un control rutinario de un amplio número de DE es una tarea dificil, costosa e ineficaz para prevenir la contaminación del agua [23]. En la Tabla 2 se resume las NCA existentes para los DE estudiados en este trabajo.

Tabla 2.- Niveles máximos de concentración de cinco DE en agua superficial para la protección de la vida acuática

Conclusiones En esta breve revisión, se recopilaron las NCA establecidas por distintos organismos internacionales para el control de E2, EE2, BPA, 4NP y 4TOP en agua superficial, para la protección de la vida acuática.

Esta información recabada puede ser de utilidad para el mejoramiento de los sistemas de tratamiento de agua residual y como base para determinar los límites permisibles en el vertido de residuos en los paises en vías de desarrollo. De igual forma, esta información puede utilizarse para la evaluación de la calidad del agua, en programas de monitoreo ambiental y como orientación en la generación de políticas públicas nacionales e internacionales para el abatimiento de la contaminación del agua.

Referencias

Annu. Rev. Physiol., vol. 73, pp. 135–162, 2011.

[1] K. F. Roby, “Endocrine disruptors,” in Ovarian Toxicology, Second Edition, 2nd editio., P. B. Hoyer, Ed. CRC Press, 2013, p. 387.

[4] M. Leavy et al., “Effects of Elevated β-Estradiol Levels on the Functional Morphology of the Testis - New Insights,” Sci. Rep., 2017.

[2] E. R. Kabir, M. S. Rahman, and I. Rahman, “A review on endocrine disruptors and their possible impacts on human health,” Environmental Toxicology and Pharmacology. pp. 40(1), 241-258., 2015.

[5] B. Huang et al., “Effects and bioaccumulation of 17β-estradiol and 17α-ethynylestradiol following longterm exposure in crucian carp,” Ecotoxicol. Environ. Saf., 2015.

[3] C. Casals-Casas and B. Desvergne, “Endocrine Disruptors: From Endocrine to Metabolic Disruption,”

[6] R. K. Bhandari, F. S. Vom Saal, and D. E. Tillitt, “Transgenerational effects from early developmental

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

exposures to bisphenol A or 17α-ethinylestradiol in medaka, Oryzias latipes,” Sci. Rep., 2015.

[7] T. O. Luna, S. C. Plautz, and C. J. Salice, “Chronic Effects of 17α-Ethinylestradiol, Fluoxetine, and the Mixture on Individual and Population-Level End Points in Daphnia magna,” Arch. Environ. Contam. Toxicol., 2015.

[8] A. J. Lora, A. M. Molina, C. Bellido, A. Blanco, J. G. Monterde, and M. R. Moyano, “Adverse effects of bisphenol A on the testicular parenchyma of zebrafish revealed using histomorphological methods,” Vet. Med. (Praha)., 2016.

[9] A. Hatef, S. M. H. Alavi, A. Abdulfatah, P. Fontaine, M. Rodina, and O. Linhart, “Adverse effects of bisphenol A on reproductive physiology in male goldfish at environmentally relevant concentrations,” Ecotoxicol.

Environ. Saf., 2012.

[10] M. Forte et al., “Nonylphenol effects on human prostate non tumorigenic cells,” Toxicology, 2016.

[11] S. Senthil Kumaran, C. Kavitha, M. Ramesh, and T. Grummt, “Toxicity studies of nonylphenol and octylphenol: Hormonal, hematological and biochemical effects in Clarias gariepinus,” J. Appl. Toxicol., 2011.

[12] X. Y. Li, N. Xiao, and Y. H. Zhang, “Toxic effects of octylphenol on the expression of genes in liver identified by suppression subtractive hybridization of Rana chensinensis,” Ecotoxicology, 2014.

[13] EPA, “Aquatic life ambient water quality criteria – nonylphenol,” Epa-822-R-05-005, p. 96, 2005.

[14] N. M. C. Nagpal, “Water Quality Guidelines for Pharmaceutically-active Compounds (PhACs): 17 α-ethinylestradiol (EE2). MINISTRY OF ENVIRONMENT PROVINCE OF BRITISH COLUMBIA,” Sci. Inf. Branch Water Steward. Div. Minist. Environ., p. 8, 2009.

[15] MECCS, “Ministry of Environment & Climate Change Strategy. Water Protection & Sustainability Branch.

British Columbia Approved Water Quality Guidelines: Aquatic Life, Wildlife & Agriculture, Summary Report,” 2019.

[16] ECCC, “Environment and Climate Change Canada.

Canadian Environmental Protection Act , 1999 Federal Environmental Quality Guidelines Bisphenol A Environment and Climate Change Canada,” Fed. Environ. Qual. Guidel.

Bisphenol A, p. 12, 2018.

[17] MECCS, “British Columbia Working Water Quality Guidelines : Aquatic Life , Wildlife & Agriculture. Ministry of Environment and Climate Change Strategy.,” 2020.

[18] Comisión Europea, DIRECTIVA 2000/60/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 23 de octubre de 2000 por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas. 2000, p.

72.

[19]

Comisión Europea, “DECISIÓN No 2455/2001/

C jóvenomité de es líd eres

CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 20 de noviembre de 2001 por la que se aprueba la lista de sustancias prioritarias en el ámbito de la política de aguas, y por la que se modifica la Directiva 2000/60/CE,” 2001.

[20] Comisión Europea, DIRECTIVA 2008/105/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 16 de diciembre de 2008 relativa a las normas de calidad ambiental en el ámbito de la política de aguas, por la que se modifican y derogan ulteriormente las Directivas 82/176/CEE, 83/513/CEE, 8. 2008, p. 14.

[21] Comisión Europea, “Proposal for a DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL amending Directives 2000/60/EC and 2008/105/EC as regards priority substances in the field of water policy,” 2011.

[22] Comisión Europea, DIRECTIVA 2013/39/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 12 de agosto de 2013 por la que se modifican las Directivas 2000/60/ CE y 2008/105/CE en cuanto a las sustancias prioritarias en el ámbito de la política de aguas. 2013, p. 17.

[23] Comisión Europea, Propuesta de DIRECTIVA DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano (versión refundida), COM/2017/0753 final - 2017/0332 (COD). 2017, p. 72.

Contacto (López-Velázquez): khirbet74@gmail.com

87

88

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

Síntesis y aplicación antibacterial de nanopartículas de plata soportadas en una matriz CEO2 para desinfección de aguas residuales.

Autores: Dr. Roberto Guerra-Gonzáleza, M.C. Gabriel Martínez Herreraa, Ing. América A. MondragónHerreraa, Ing. Alfonso Lemus-Solorioa * ; QFB. Luis Arces Palomino- Blasa. * Representante del Comité de Líderes Jóvenes de ALADYR. Programa Institucional de Maestría en Ciencias en Ingeniería Ambiental; Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Ciudad Universitaria; Avenida Francisco J. Múgica S/N Ciudad Universitaria, Edificio “E”, Planta Alta. Laboratorio de Investigación.

Morelia, Michoacán; México. roberto.guerra@umich.mx, 1209689x@umich.mx Resumen Se sabe que cuatro quintos de las enfermedades intestinales son trasmitidas por el agua, unas de las principales enfermedades infecciosas que se transmiten a través del agua por un sin número de microorganismos patógenos. El número creciente de epidemias sin importar la susceptibilidad de la persona, pone de manifiesto la transmisión de patógenos por medio del agua potable.

Solo bajo condiciones estrictas es posible minimizar la propagación de la contaminación y a veces este hecho es poco menos que imposible, ya que las medidas sanitarias son principalmente de prevención. Sin embargo, muchos de ellos, son tóxicos lo que los limita para su aplicación en algunos medios como agua potable, alimentos y productos textiles.

La diarrea afecta a todos los grupos de edad. El periodo pediátrico de mayor vulnerabilidad incluye a los menores de 5 años la Organización Mundial de la Salud estima que cada año se presentan 500 millones de casos de diarrea.

(OMS, 1979; Rohdey Northrup, 1976; Barker 1975 y Gwatkin, 1980).

La actividad antimicrobiana de especies de plata es de amplio espectro, los iones en particular, está bien documentado que han sido utilizados por mucho tiempo como germicida tanto como prevención oftálmica como para tratamientos curativos de ulceras, tratamientos para quemados graves y en servicios de cuidados intensivos con fin de reducir infecciones oportunistas.

La plata coloidal es un desinfectante no tóxico, elimina una amplia gama de organismos patógenos lo que lo hace única, para añadirla a alimentos, incluso como potabilizador de agua que puede reducir significativamente muchas infecciones bacterianas. Además de sus excelentes propiedades antimicrobianas no se descompone en un intervalo amplio de temperaturas. Por ejemplo, la alta superficie específica y alta proporción de átomos de la superficie de las partículas de plata da lugar a una gran actividad bactericida, si se compara con el metal de plata a granel (Chmielewska D., 2006).

Y muy importante es inofensiva para el cuerpo humano, no hay efectos secundarios negativos aun utilizando concentraciones bajas. Lo que hace la plata coloidal es inactivar las enzimas que las bacterias usan para su metabolismo del oxígeno; es decir, consigue inutilizar el pulmón químico de dichos parásitos y de sus formas pleofórmicas o mutantes. Es por este motivo que el microorganismo no puede desarrollar mecanismos de resistencia de ningún tipo de mutación que le permita escapar de la acción germicida de la plata. Por tanto, funciona como un catalizador.

Todo organismo debe encontrar en su medio ambiente las unidades estructurales y fuentes de energía necesarias para formar y mantener su estructura y organización. Los filtros biológicos de las aguas residuales, sin embargo, no se han estudiado a detalle el problema que genera de este tipo de aguas sobre el cultivo, los suelos o en la población.

Debemos tener en cuenta que la meta del tratamiento de aguas residuales nunca ha sido obtención de un producto estéril, si no el hecho de reducir el nivel de microorganismos dañinos para la salud.

Existe un grupo de enfermedades conocidas como enfermedades hídricas, pues su vía de transmisión se debe a la ingestión de agua contaminada.

La trasmisión a través del agua de organismos patógenos ha sido la fuente más grave de algunas enfermedades.

Muchas de las bacterias del agua provienen del contacto con el aire, suelo, animales, fuentes minerales, o materia fecal. (Romero, J. 1999).

Los coliformes totales y coliformes fecales cuyo número está relacionado con el grado de contaminación se encuentran presentes cuando existen bacterias patógenas de origen fecal. El indicador tradicional de la calidad microbiológica son las bacterias del grupo de las coliformes fecales, especialmente Escherichia coli.

(Jiménez Cisneros Blanca, 2001).

El riesgo de contraer una infección por microorganismos patógenos depende de su grado de invasión, de su dosis

C jóvenomité de es líd eres

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

mínima infectante, así como del nivel inmunológico del organismo huésped. Algunas bacterias patógenas pueden incluso multiplicarse en los alimentos y las bebidas, lo que aumenta los riesgos de infección. Debido a estas condiciones, en el caso de los microorganismos patógenos no existe un límite inferior tolerable; por lo que el agua destinada para el consumo (alimentos y bebidas) y a la higiene personal no debe contener ningún agente patógeno para los seres humanos (NMX-AA-42-SCFI-1987, 2000).

El presente trabajo fue dirigido a realizar estudios de inhibición de Escherichia coli; empleando como catalizador nanopartículas de plata soportadas en oxido de cerio, los catalizadores fueron sinterizados por el método sol-gel, asistido por microondas y método hidrotérmico. Donde por último se impurificaron con nitrógeno atreves de un método químico de reflujo.

Inicialmente se probaron los catalizadores con una concentración de 0.5% de plata y posteriormente se aumentó la concentración a 1.5% de plata con el objetivo, de efectuar un estudio comparativo acerca de su eficiencia. De acuerdo a los resultados de esta primera etapa se eligió la concentración más alta.

Posteriormente se evaluó su eficiencia como bactericidas de microorganismos de Escherichia coli. Las variables estudiadas fuero la cantidad de plata soportada en el óxido de cerio, así como las pruebas para determinar las concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) y concentraciones mínimas bactericida (CMB) de los materiales biocidas en estudio para inhibir la Escherichia Coli.

Los catalizadores se caracterizaron por Microscopia electrónica de barrido (MEB), Difracción de rayos X (RDX) y Método de papeo coloreado a cada uno de los elementos.

La bacteria se incubó en caldo de soya tripticaseína, empleando agar selectivo para su detección y cuantificación, las cantidades de CeO2 impregnados en plata por el método hidrotérmico y método sol-gel asistido por microondas son aproximadamente de 0.06 g/10 ml de cultivo.

Los dos catalizadores fueron favorables en la inhibición de todas las colonias de Escherichia coli, se destacan los catalizadores por el método hidrotérmico con un tiempo biosida para Escherichia coli de 60 minutos, por el método sol gel asistido por microondas para Escherichia coli, con un tiempo biosida de 90 minutos.

La metodología empleada para la obtención de los diferentes compuestos utilizados en el estudio de inhibición de la bacteria Escherichia coli. Así mismo se describen las condiciones de análisis para cada técnica utilizada para efectuar las concentraciones de plata en peso, favorecer la reducción e incorporación de esta misma sobre los polvos nanoestructurados de CeO2.

• Síntesis de CeO2 por el método sol-gel asistido por microondas.

• Síntesis de CeO2 por el método de hidrotérmico.

• Método de impregnación húmeda insipiente.

• Método de reducción con hidrogeno.

• Caracterización de los materiales.

• Materiales biológicos.

Conclusiones A través del desarrollo del presente proyecto fue posible llegar y cumplir el objetivo inicial planteado de inhibición de Escherichia coli, empleando los catalizadores de iones Ag, incorporados en cristales de CeO2 como medio de soporte. Cómo conclusiones generales podemos enunciar lo siguiente: •Se logró sinterizar los polvos nanoestructurados a través del método hidrotérmico y sol-gel asistido por microondas de CeO2. La síntesis química del material propuesto a través del método de sol-gel asistido por microondas se llevó en un tiempo mucho menor que al método convencional de sol-gel.

•Se logró soportar los polvos nanoestructurados de CeO2 con nanopartículas de Ag por el método de impregnación húmeda insipiente obteniendo una perfecta homogenización de estos mismos.

•Se logró la reducción de polvos nanoestructurados de CeO2-Ag con hidrógeno, mediante procesos químicos.

•Dar a conocer la importancia de los materiales mesoporosos como medios para soportar agentes de carácter bactericidas.

•En las fotomicrografías de MEB obtenidas para el CeO2-Ag nos muestran que el método de preparación de síntesis hidrotérmica asistida por microondas, nos provee un material poroso y con formas definidas con tamaños de partícula de orden de micras o de nanómetros, también observamos cada elemento por mapeo a color observando muy buena distribución y buen tamaño de partícula de cada uno de nuestros compuestos.

89

90

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO

C jóvenomité de es líd eres

•En los análisis de DRX en los difractogramas obtenidos no se observa la formación de fases adicionales o de impurezas, por consecuencia pudimos estar seguros de que la actividad fotocatalítica es atribuida únicamente al CeO2-Ag. • Los materiales de plata soportada en CeO2-Ag son agentes antibacterianos para E. coli. Su eficacia, reflejada por un radio CMB/CMI menor a 1.2, indica que los materiales son bactericidas y no bacteriostáticos.

Palabras clave: Antimicrobiana, Escherichia coli, cristales, inhibición.

Referencias: 1. M. en C. Guadalupe Rodríguez-Angeles, “Principales características y diagnóstico de los grupos patógenos de Escherichia coli”, Salud Publica Mex 2002; 44: 464-475 2. Chmielewska D., Łukasiewicz A., Waliś L., Water soluble silica biocides containing quaternary ammonium salts. In: INCT Annual Report, 2006, 141-153.

3. Guyton A.C. and J.E. Hall 2007. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 9. Jakarta: EGC. 74,76, 80-81, 244, 248, 606,636,1070,1340.

4. Nataro J., Enteroaggregative Escherichia coli pathogenesis. Current Opinion in Gastroenterology, 2005, 21, 4-8.

5. Nataro J., Kaper J., Diarrheagenic Escherichia coli., Clinical Microbiology Reviews., 1998, 11, 142-201

91

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

NUEVOS SOCIOS ALADYR

NUEVOS SOCIOS ALADYR Te presentamos a nuestros nuevos socios:

https://www.guerrero.cl/

https://www.weg.net/institutional/BR/es/

https://www.keepex.cl/

https://www.hach.com/

92

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

RESPONSABILIDAD SOCIAL

Olimpiadas del Agua ALADYR – Edición Internacional 2021

Olimpiadas del

agua

Más de 3 mil niños, 71 colegios, 09 países En el 2020 tuvimos la grata sorpresa de sobrepasar los mil niños congregados en torno a la Primera Edición de las Olimpiadas Del Agua ALADYR, para este año subimos la apuesta y esperábamos contar con 2500 participantes, con mucho orgullo logramos reunir a 3078 niños y niñas.

Las Olimpiadas del Agua ALADYR son una iniciativa del Programa de Responsabilidad Social de la Asociación y tiene como propósito integrar a niños y preadolescentes en dinámicas de aprendizaje sobre las tecnologías disponibles para el tratamiento de agua y efluentes, principales desafíos del acceso al agua potable, crisis hídrica y papel de corresponsabilidad ciudadana como agente de cambio en cuanto a la conciencia y uso eficiente del recurso hídrico.

Los patrocinantes de esta edición fueron Dupont, Energy Recovery y Aguas Antofagasta; la dinámica consistió en encuentros online, cinco en total, en los que representantes de las empresas patrocinantes y otros colaboradores asumieron un tema de la agenda para explicar en un lenguaje llano y adaptado al rango etario de los participantes temas como: • Uso eficiente del agua en la industria y la vida cotidiana • Contaminación del agua – Contaminantes Emergentes

• Huella hídrica • Reúso y desalinización de agua • Cómo llega el agua a nuestros hogares Para cada tema se tuvieron dos categorías, infantil y juvenil, en función de la edad de los participantes y para cada dinámica un ganador por categoría. Con la intención de incentivar aún más a los niños y niñas al final de las jornadas se realizaron trivias que pusieron a prueba los conocimientos aprendidos y la velocidad de respuesta de los asistentes; los primeros lugares fueron premiados con una gift card de 150 USD. Próxima parada de las Olimpiadas del AGUA: Brasil. Para octubre las Olimpiadas del Agua tendrán una edición especial en portugués y desde ahora nos encontramos invitando a los colegios de Brasil para sumarlos a la dinámica y seguir llevando información oportuna sobre la gestión hídrica, incluso a los más chicos. Nuestro propósito es sembrar la semilla de la conciencia hídrica responsable en edades tempranas para garantizar el compromiso de futuros profesionales por la investigación y desarrollo para el acceso al agua.

Aquí te presentamos a los ganadores de la edición Internacional 2021.

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

RESPONSABILIDAD SOCIAL

93

94

Magazine AGUAS Latinoamérica | El magazine de los líderes del agua

OFERTA ACADÉMICA

OFERTA ACADÉMICA Nuestra sección muestra opciones para el crecimiento profesional - académico en Latinoamérica

En esta ocasión: PANAMÁ

Nombre de la Institución

Página web

Nombre del programa

E-mail

Informes

Universidad Latina de Panamá

https://ulatina.edu.pa/

Licenciatura en Ingeniería Ambiental y Energías Renovables

web@ulatina.edu.pa

Universidad Católica Santa María La Antigua

https://usma.ac.pa/

MAESTRÍA EN GERENCIA ESTRATÉGICA CON ESPECIALIZACIÓN EN GESTIÓN INTEGRADA DEL AGUA

mercadeo@usma.ac.pa

507 230-8200 / 507 230-8300

Universidad Tecnológica de Panamá

https://utp.ac.pa/

Licenciatura en Ingeniería Ambiental

fic@utp.ac.pa

Teléfonos: (507) 560-3014 (3015)

Universidad del Istmo

https://www.udelistmo.edu/

Maestría en Gestión Ambiental y Sostenibilidad

servicios@udelistmo.edu

800-0606

Universidad Metropolitana de Educación, Ciencia y Tecnología

https://umecit.edu.pa/

Licenciatura en Administración de la Gestión Ambiental

maestrias@umecit.edu.pa

Teléfono: (507) 264-9908

Universidad Autónoma de Chiquirí

http://www.unachi.ac.pa/

Lic. en Ciencias Ambientales y Recursos Naturales.

preingreso.fcne@unachi.ac.pa; facciencias@unachi.ac.pa

Tel. 730-5300 ext. 6300-6301

Universidad Especializada de las Americas

http://www.udelas.ac.pa/

diplomados@udelas.ac.pa

501-1089

Diplomado en Fundamentos Básicos para la Gestión del Recurso Hídrico Diplomado en Gestión Ambiental Diplomado en Educación Ambiental Universidad Latinoamericana de Comercio Exterior

http://ulacex.edu.pa/

Ingenieria en Prevención de riesgos y medio ambiente

Universidad Hispanoamericana de Panamá

https://www.unhipa.edu.pa/

Licenciatura en Gerencia de la Ciencia, la Tecnología y el Ambiente

Call Center: +507 223-5777 info@unhipa.edu.pa

Teléfonos: 392-5273 - 775-1501

El magazine de los líderes del agua

GUAS LATINOAMÉRICA

aladyr

aladyr

@aladyr_asoc

aladyr_asociacion

@asociacionaladyr

Número 17 I Julio de 2021 I Publicación Trimestral.