De la academia a la industria: sistema de tratamiento para aguas de recirculación de empresa EAGON

Lautaro S.A.

La industria de transformación de la madera (tableros contrachapados) utiliza agua en las canchas de aspersión de trozos, la cual requiere ser tratada para su posterior disposición y/o reutilización en el mismo proceso productivo. En este contexto, investigadores del Centro de Excelencia en Investigación Biotecnológica Aplicada al Medio Ambiente (CIBAMA) han diseñado una tecnología de bajo costo para el tratamiento de este tipo de agua residual.

Dra. Marcela Levío-Raimán marcela.levio@ufrontera.cl

Dra. María Cristina Diez Jerez cristina.diez@ufrontera.cl

Dr.-Ing. Cristian Bornhardt Brachmann cristian.bornhardt@ufrontera.cl

La empresa EAGON Lautaro S.A, se dedica a la elaboración de tableros de madera contrachapada, los cuales son elaborados en base a una materia prima denominada “Trozo Clear”, madera libre de nudos, material indispensable para la manufactura de ciertos productos. Estos trozos se acopian y mantienen bajo “canchas de aspersión de trozos”, donde existe un sistema de precipitación artificial (humectadores-aspersores), con el fin de saturar la fibra de la madera y evitar la aparición de mancha azul, condición que descalifica el producto final y que afecta la calidad de los productos elaborados. Estas canchas demandan un gasto de agua permanente, generándose agua residual que contiene extractivos de la madera, taninos y compuestos orgánicos, la cual es acumulada en piscinas impermeabilizadas y recirculadas en el proceso, con una mínima intervención, donde a través de filtros rotatorios/estáticos y decantadores se remueve solo partículas mas gruesas; por lo tanto, es necesario un tratamiento para ser purificada y/o reutilizada.

Dra. Olga Rubilar Araneda olga.rubilar@ufrontera.cl

Mg. Javier Estay Cárdenas javier.estay@ufrontera.cl

Departamento de Ingeniería Química Centro de Excelencia en Investigación Biotecnológica Aplicada al Medio Ambiente (CIBAMA)

Ing. Miguel Cifuentes Muñoz mcifuentes@eagon.cl

Jefe de Medio Ambiente, empresa EAGON Lautaro S.A.

Ing. Marcelo Medina Medina mmedina@eagon.cl

Gerente de Personas y Asuntos Corporativos, empresa EAGON Lautaro S.A.

Además, en la empresa EAGON Lautaro se genera un carboncillo, producto de la combustión de madera en su caldera de poder, el cual presenta un elevado potencial para su valorización, utilizándolo como elemento filtrante-adsorbente en el tratamiento de las aguas de las canchas de aspersión de trozos en el concepto de economía circular.

Por lo tanto, se diseñó, instaló y monitoreó una planta piloto de bajo costo para el tratamiento de aguas de recirculación provenientes de canchas de aspersión de trozos de la empresa EAGON Lautaro S.A. El proyecto fue desarrollado por investigadores del Departamento de Ingeniería Química, asociados al Centro de Excelencia en Investigación Biotecnológica Aplicada al Medio Ambiente (CIBAMA) y al Centro de Recursos Hídricos para la Agricultura y la Minería (CRHIAM) (ANID/FONDAP/15130015).

El proyecto realizado contempló el diseño de una planta piloto para el tratamiento de las aguas de recirculación de las canchas de aspersión de trozos, con la finalidad de recircularlas, y aportar un agua de reposición de mejor calidad en el sistema de aspersión. Previo al diseño e instalación de la planta piloto, el sistema de tratamiento fue testado a nivel de laboratorio a través de un proyecto INNOVA-UFRO, verificándose que la combinación de un tratamiento primario, utilizando carboncillo proveniente de la caldera de poder de la empresa, seguido de un tratamiento secundario o biológico, basado en una matriz orgánica biológicamente activa, eran eficientes y adecuados para recircular el agua tratada. La planta piloto se diseñó para tratar un caudal de 1,45 m3/h y se instaló en dependencias de la misma industria. El agua a tratar fue extraída con una bomba desde la piscina de acumulación de aguas de recirculación presentada en la Figura 1.

En este sentido, utilizando como base lo descrito anteriormente, el sistema de tratamiento en la planta piloto consideró una etapa primaria para eliminar sólidos y una etapa secundaria, para eliminar carga orgánica. La etapa primaria consistió en un filtro multimedia y luego una etapa de adsorción utilizando un filtro empacado con el carboncillo proveniente de la caldera de poder (reactor I), seguido de un tratamiento secundario o biológico, utilizando un sistema de biopurificación (BPS) (reactor II) (Figura 2).

El agua a tratar presentó las siguientes características fisicoquímicas en promedio: pH 7,2, Demanda Química de Oxígeno (DQO) de 765 mgL-1, Demanda Biológica de Oxígeno (DBO5) de 310 mgL-1, Turbidez 648 NTU y Sólidos Totales Suspendidos (TTS) de 267 mgL-1, la cual, bajo estas condiciones, no puede ser descargada ni reutilizada para diversos fines como riego según la normativa legal vigente. La planta piloto funcionó durante un año y medio, dividido en 4 etapas, de forma de revisar y realizar los ajustes necesarios para su adecuado funcionamiento. Posteriormente, se realizaron los cálculos necesarios para el escalamiento a una planta a escala real.

Los resultados indican que el sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto fue eficiente (Figura 3) y remueve >90% de DBO5, DQO y turbidez, permitiendo su reutilización en el proceso productivo y potencialmente podría tener y/o usos para distintos fines (NCh1333). Además, la valorización del carboncillo proveniente de la industria es de bajo costo y permitirían disminuir la contaminación ambiental y generar nuevas alternativas para el tratamiento de aguas residuales industriales de este tipo.

El proyecto de investigación y desarrollo realizado entre la empresa EAGON Lautaro y Universidad de La Frontera, generó una nueva tecnología de tratamiento, de bajo costo económico, bajo costo energético y sustentable con el medio ambiente, ya que se enmarca dentro del concepto de economía circular, al valorizar y reutilizar residuos provenientes de la propia empresa, alargando la vida útil de estos antes de una disposición final en un relleno sanitario autorizado.

Además, es una investigación que soluciona un problema real con un impacto positivo a nivel industrial, debido a que la temática abordada implica el tratamiento, reutilización y conservación del recurso hídrico, resolviendo en gran parte el problema de la escasez hídrica que nos aqueja como región y país.

Además, cabe señalar que este proyecto ha sido acogido a la Ley de Incentivo Tributario a la Inversión en Investigación y Desarrollo de CORFO, Ley N° 20.241, siendo certificado el año 2022 con un 82,9% del presupuesto postulado.

Agradecimientos: Investigación financiada por Empresa EAGON Lautaro S.A,

Programas De Postgrado

MAGÍSTER EN:

Física Médica

Duración: 2 años

Director: Dr. Francisco Mauricio Malano e-mail: magfismed@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 273243

Ciencias de la Ingeniería

Mención Biotecnología

Duración: 2 años

Director: Dr. Erick Scheuermann Salinas e-mail: magisterci.biotecnologia@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2734157

Ciencias Mención Física

Duración: 2 años

Director: Dr. Pablo Díaz Riquelme e-mail: pablo.diaz@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2325313

DOCTORADO EN:

Ciencias de Recursos Naturales

Duración: 4 años para el Doctorado y 2 años para el Magíster

Director: Dr. Andrés Quiroz Cortéz e-mail: doctoradocrn@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2744240

Ingeniería

Duración: 4 años

Director: Dr. Andrés Ávila Barrera e-mail: andres.avila@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2325920

Sistemas de Gestión Integral de la Calidad

Duración: 2 años

Director: Dr. Jaime Bustos Gómez e-mail: msgic@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2325313

Ingeniería Informática

Duración: 2 años

Director: Dr. Jaime Diaz Arancibia e-mail: mii.dci@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2744219

Ciencias de la Ingeniería

Duración: 2 años

Directora: Dra. Gloria Millaray Curilem Saldías e-mail: magcing@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2734117

Ciencias de la Ingeniería

Mención Bioprocesos

Duración: 4 años

Director: Dr. Edgar Uquiche Carrasco e-mail: doctorado.bioprocesos@ufrontera.cl

Fono: (56) (45) 2596323

Ciencias Mención Matemática

Duración: 4 Años

Directora: Dra. Rubí Rodríguez Moreno e-mail: doctorado.mat@ufrontera.cl

Fonos: (56) (45) 2596504

Dinámica poblacional y bioacumulación de metales pesados en molusco bivalvo Musculium argentinum

Los bivalvos son especies sésiles que filtran el medio acuático para alimentarse, capturando microorganismos y partículas en suspensión. Por esta forma de vida, se han utilizado en el biomonitoreo ambiental, siendo especies indicadoras de la salud del ecosistema acuático. El siguiente estudio muestra una descripción de la bioacumulación de metales pesados en bivalvo Musculium argentinum.

El bivalvo dulceacuícola Musculium argentinum, comúnmente llamado almeja uña (Figura 1), es de vida sedentaria y movilidad reducida, habitando sustratos arenosos y fangosos. Se alimenta filtrando el medio acuático, capturando microorganismos y partículas en suspensión, influenciando así en las comunidades de macroinvertebrados bentónicos, calidad de agua y ciclo de nutrientes. Por lo anterior, son importantes en la funcionalidad trófica del ecosistema acuático, siendo claves en el flujo de energía.

Los metales pesados, presentes en el medio acuático, son originados por características hidrogeológicas o por efecto antrópico. Estos metales pueden observarse acumulados en tejidos de los organismos bivalvos, afectando sus funciones fisiológicas y, con ello, su sobrevivencia.

Departamento de Ingeniería Química

(Autor póstumo)

Mg. Rodrigo Palma Troncoso Laboratorio de Bioindicadores. Servicio Agrícola y Ganadero. Ministerio de Agricultura.

El siguiente trabajo describió las características morfométricas y de acumulación bioacumulación de metales pesados en tallas de la almeja uña Musculium argentinum, presente en río Tijeral, comuna de Renaico, provincia de Malleco, en la Región de La Araucanía (Figura 2). Se capturaron 795 individuos vivos de almeja uña Musculium argentinum, con un esfuerzo de captura de 1 día en un área de 40m2, de una población registrada en estación Ti2. Los individuos

Subcuenca

fueron extraídos del sustrato arenoso y separados de este por medio de tamices, los que posteriormente se conservaron a temperatura de ± 8°C, junto con agua del mismo cauce. Se analizaron bajo estereomicroscopio, separándose en tallas entre 0,5 mm, comenzando con un mínimo de 1 mm, registrándose para cada individuo sus variables biométricas de ancho valvar (AV/borde posterior-anterior), longitud valvar (LV/umbo-extremo opuesto), altura valvar (HV) y peso húmedo total (PHT).

Con las variables descritas se procedió a caracterizar la estructura de tamaños de la población, por medio del cálculo de frecuencia y clases de tamaños, además de la relación longitud-peso, corroborando el ajuste a una regresión simple no lineal por medio del modelo estadístico ANOVA.

Las características fisicoquímicas, obtenidas en sitio de muestreo, se presentan en la Tabla 1a, registrándose valores de temperatura de 13,07°C, con pH 7,07, destacando el alto valor de la conductividad registrada de 299,17 µS/cm y el total de sólidos disueltos con 152 mg/L. Por el contrario, los valores de oxígeno disuelto y su saturación registraron bajos valores, de 1,36 mg/L y 9,92% respectivamente.

Se observó en los 795 individuos capturados, un rango de tamaños de la población que fluctuó entre 1 a 7,5 mm, observándose una mayor abundancia de individuos de tallas entre 2 a 3 mm (Figura 3 y 4). Una vez que se procesaron los datos biométricos de cada individuo, se procedió a clasificarlos en 3 tallas, de 3–4 mm, 4–5 mm, y 5–6 mm, que cumplían los requerimientos del análisis de metales pesados en Laboratorio de Química Ambiental y Alimentaria del SAG Lo Aguirre, contemplando 6 réplicas para cada una de ellas.

La relación longitud peso de los individuos de Musculium argentinum colectados, se ajustaron a un modelo y=0,001x2,211, modelo corroborado con análisis de la varianza ANOVA, existiendo una correlación estadísticamente significativa (F=411,40; p<0,05), además de un estadístico R2=0,791 que indica la relación significativa entre longitud valvar (LV) y peso húmedo total (PHT).

De las 3 tallas de Musculium argentinum analizadas, se registraron 7 metales pesados (Tabla 1b), siendo relevantes Cobre (Cu) y Manganeso (Mn), por su mayor acumulación en los tejidos (Figuras 4 y 5).

Las condiciones fisicoquímicas del medio acuático en el área de estudio, muestran el efecto de las distintas actividades antrópicas presentes, relacionadas al desarrollo económico, como la urbanización, la agricultura, la ganadería y la silvicultura, las que, sin tener un plan de producción sustentable, provoca la contaminación del suelo y a diferentes cuerpos dulceacuícolas, siendo afectados por elementos orgánicos y metales pesados.

La presencia de metales pesados en el ambiente puede desencadenar diversas intoxicaciones a nivel celular, causando daños irreparables en los seres vivos, como lo son bacterias, plantas y animales como el molusco bivalvo Musculium argentinum, así también al ser humano.

Al encontrar metales pesados bioacumulados en tejidos de Musculium argentinum de distintas tallas, evidencia un efecto negativo a los procesos bioquímicos y fisiológicos de esta especie, lo que dificultaría su sobrevivencia, afectando así a la biodiversidad dulceacuícola del río Tijeral. Del mismo modo, la presencia de metales pesados afectaría a la salud de la población humana asentada en las cercanías.

Es importante establecer programas de monitoreo ambiental para detectar estos metales pesados y su origen, pudiendo así controlar y disminuir su concentración. Para lo anterior, es necesario realizar planes entre el sector privado y público, que ayuden a minimizar el impacto antrópico, estableciendo planes de manejo de los recursos naturales, ayudando a la conservación del ambiente.

Mawün v2.0: Explorador de precipitaciones

Mawün es una plataforma web (https://mawun.cr2.cl/) de acceso público y gratuito que permite explorar, comparar y descargar Estimaciones Espacialmente Distribuidas de Precipitación (EEDP) para Chile continental. Esta nueva versión (2.0) incluye EEDP de última generación (CR2met, ERA5, CHIRPSv2, CMORPH, MSWEPv2.8, MSWX) y mejoras en las operaciones de extracción y visualización de datos.

Dr. Mauricio Zambrano-Bigiarini mauricio.zambrano@ufrontera.cl Departamento de Ingeniería de Obras Civiles

Ing. Rodrigo Marinao-Rivas r.marinao01@ufromail.cl Departamento de Ingeniería de Obras Civiles

La megasequía que ha afectado al centro sur de Chile durante la última década, constituye un gran desafío para garantizar la disponibilidad de agua, su gestión sostenible y el saneamiento para todos los habitantes del país (Objetivo de Desarrollo Sostenible Nº6). Lograr esta gestión sostenible requiere de una comprensión holística de los principales procesos hidrológicos que gobiernan los flujos de agua en cada cuenca.

Las precipitaciones constituyen el principal flujo de entrada para la mayoría de las cuencas de nuestro país, pero la falta de instrumentos de medición de lluvia en ciertas zonas impide contar con una adecuada caracterización de su distribución espacial y temporal.

Afortunadamente, durante las últimas décadas, se han desarrollado diversos productos de precipitación, para poder contar con estimaciones de precipitación homogéneas, sin vacíos y con cobertura (casi) global. Analizar estos datos no es una tarea trivial, lo que hace necesario disponer de herramientas que faciliten su manipulación.

Mawün (del mapuzungun Maw, Mawen, Maun; cuyo significado es lluvia) es una plataforma web (https:// mawun.cr2.cl/) de acceso público y gratuito, que permite explorar, comparar y descargar EEDP de última generación para Chile continental. Mawün ha sido desarrollada por el Observatorio de Recursos Hídricos del Departamento de

Ingeniería de Obras Civiles de la Universidad de La Frontera, en colaboración con el Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2.

La primera versión de Mawün fue liberada el año 2020, con el fin de facilitar y promover el uso de EEDP en la comunidad científica y al público general, interesado en visualizar la distribución espacial y temporal de la precipitación a lo largo y ancho del país.

Las EDDP (en adelante también referidas como productos de precipitación), son datos ráster, es decir, datos grillados donde cada celda tiene una ubicación geográfica y un valor de precipitación por unidad de tiempo.

La Figura 3 muestra la distribución espacial de la precipitación anual para el período 2001-2020 para algunos de los productos de precipitacón actualmente

Mawün cuenta con las siguientes funcionalidades para manipular estos productos de precipitación:

• Visualización de la distribución espacial de cada producto de precipitación, para cada día/mes/año dentro del período disponible.

• Extracción, visualización y exportación de series temporales de EEDP para un punto cualquiera de Chile continental.

• Extracción, visualización y exportación de series temporales de EEDP para un polígono cualquiera definido por el usuario.

• Comparación visual de series temporales diarias/mensuales/anuales de distintos EEDP y de ellos contra mediciones in-situ de precipitación.

• Cálculo y visualización de climatologías mensuales/anuales para un polígono cualquiera definido por el usuario.

Detalles de las operaciones anteriores pueden encontrarse en los tutoriales dispuestos en la plataforma.

Los productos grillados de precipitación ofrecen grandes oportunidades para el avance de la investigación y la toma de decisiones profesionales robustas en el área de recursos hídricos, ya que son datos homogéneos, continuos en el tiempo y el espacio y disponibles para cualquier región del país. El fuerte compromiso de la Universidad de La Frontera y del (CR)2 con el uso sostenible de los recursos hídricos ha motivado el desarrollo y puesta en operación de Mawün, con el propósito de facilitar el uso de datos grillados de última generación, tanto para la comunidad científica como para el público general.

Desde su lanzamiento, Mawün ha recibido buenos comentarios de la comunidad científica nacional e internacional y se espera que los nuevos productos y las nuevas características introducidas en esta nueva versión 2.0 logren tener una buena acogida.

En particular, se espera que Mawün permita evaluar la utilidad de un producto específico de precipitación (o varios), para analizar tendencias en esta importante entrada del ciclo hidrológico o bien como forzante de un modelo hidrológico en una cuenca específica, entre otras posibles aplicaciones.

Se hace la invitación a la comunidad, especialmente a quienes se desempeñen en el área de recursos hídricos, a visitar el sitio www.mawun.cr2.cl donde, más allá de navegar en la plataforma y explorar los productos de precipitación, podrán encontrar los tutoriales pertinentes para la extracción, visualización y descarga de datos.