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COMITÉ EDITORIAL - ÍNDICE - 04 -

publicación del núcleo biotecnología curauma (nbc) de la pontificia Universidad católica de valparaíso (pUcv).

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dirección: Dr. rolando chamy maggi Director nbc – pUcv

INNovACIóN EN TRATAMIENTO DE AgUAS RESIDUALES

elba vivanco tarifeño Gerente nbc - pUcv Comité editorial: rolando chamy maggi elba vivanco tarifeño cristián cárdenas-Lailhacar maría espinal amarante diseño editorial y producción: GD&c, consultora de Gestión cultural, Diseño y comunicación paseo cousiño 5 –of.20 viña del mar. www.gdyc.cl editora general: ana maría chamy maggi redacción: philippe Dardel haring periodista NBC: carolina estay solís periodistas: philippe Dardel haring, alejandra Zamorano fuentes Arte y diseño: johnattan andaur López proyecto editorial: eduardo nanjarí román Impresión: orgraf TA&d es una publicación de distribución gratuita. Derechos reservados, se prohibe la reproducción parcial o total sin previa autorización por escrito. Las opiniones vertidas son de quienes las emiten y no representan necesariamente el pensamiento de la revista.

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BIOTECNOLOgÍA AMBIENTAL:

mICroorgANISmoS AL CUIDADO DEL AMBIENTE

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TrATAmIeNToS BIoLógICoS DEgRADAN EFICIENTEMENTE gASES RESIDUALESDE LA INDUSTRIA

CONTAMINANTES EN EL SUELO

fIToeSTABILIzACIóN eN TrANQueS de reLAveS: CAPTURAS DE METALES MEDIANTE ESPECIES VEgETALES

dirección: avenida Universidad #330, curauma, valparaíso – chile. (56 - 32) 2274824, info@nbcpucv.cl

www.nbcpucv.cl

05 edITorIAL TECNOLOgÍA AL CUIDADO DEL AMBIENTE / 07 mArCo TeórICo SOLUCIONES CONCRETAS y EFICACES / 18 INveSTIgACIóN LOS RESIDUOS SÓLIDOS y SU DISPOSICIÓN: COMPROMISO DE LATINOAMÉRICA CON SU ENTORNO / 26 TeCNoLogíA gENERACIÓN DE LODOS DE TRATAMIENTO DE AgUAS RESIDUALES EN CHILE y LA TECNOLOgÍA ANAEROBIA PARA SU ESTABILIZACIÓN / 28 rSe RSE EN PLANTA gNL MINIMIZAR IMPACTOS EN LA BAHÍA / 30 HÁBITAT y SoCIedAd LA VIVIENDA SOLAR: BIOCLIMÁTICA, ECOLÓgICA y SUSTENTABLE / 34 muNdo NBC / 35 eveNToS NBC / 36 próxImoS eveNToS


EDITORIAL - 05 -

TeCNoLogíA AL CuIdAdo DEL AMBIENTE Un reciente informe divulgado por el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) concluye que nuestro planeta se acerca peligrosamente a un daño ambiental irreversible pues, pese a las 90 metas propuestas en la primera Cumbre de la Tierra celebrada en 1992, los avances en sustentabilidad han sido escasos. De hecho, se admite que, de no modificar nuestros hábitos radicalmente, llegaremos a un punto de inflexión que comenzará a manifestar sus primeros cambios irreversibles en el 2020. El control de los impactos de la actividad humana para la preservación del medio ambiente representa, por tanto, el mayor desafío de nuestra época. y si bien gran parte de los problemas se ha incrementado a causa del progreso presentado en las últimas décadas -como es el caso de los residuos urbanos e industriales o de los gases de efecto invernadero-, las soluciones más eficaces también han ido desarrollándose en este período.

Los procesos biológicos para el control de la contaminación y degradación pueden ser utilizados tanto en problemas asociados a los efluentes líquidos, a los residuos sólidos, y a los gases que afectan la atmósfera. Desde esta perspectiva, es posible señalar que la biotecnología ambiental se preocupa por un mejor entorno y calidad de vida. En este contexto, la presente edición de la Revista TA&D pretende dar una visión general de casos representativos de la diversidad de materias que demandan soluciones equitativas, económicamente viables y ambientalmente seguras, en un marco ético y comprometido con el desarrollo sostenible a través del uso de los bienes y tecnologías actuales.

Por ello, articular una red de propuestas educativas, legales, sociales y económicas que comprometan a todos los actores del desarrollo del país se vuelve prioritario, y en ese ámbito la base tecnológica actual asume un rol fundamental. En este sentido, la ciencia y la investigación aplicada ofrecen herramientas Gracias a la biotecnología se pueden transformar clave para gestionar soluciones contaminantes en sustancias no tóxicas y con valor sustentables, y la biotecnología se vuelve protagonista al contar agregado y generar materiales biodegradables a partir con un alto potencial para el con- de recursos renovables. trol y prevención de los impactos ambientales. ya sea a través del uso de sistemas biológicos para remediar entornos degradados o con el desarrollo de procesos más limpios, la biotecnología proporciona herramientas que contribuyen a revalorizar el patrimonio de la biodiversidad. Por un lado, ofrece una gran gama de tecnologías y metodologías ambientalmente amigables para la producción de bienes de consumo; y, por otro, una gran versatilidad de campos de aplicación para la remoción de contaminantes mediante su transformación en sustancias inofensivas.

rolando chamy maggi Director núcleo biotecnología curauma - pUcv


MARCO TEÓRICO - 07 -

SoLuCIoNeS CONCRETAS y EFICACES La biotecnología ambiental se ocupa de la aplicación de los procesos biotecnológicos para proteger y mantener la calidad del medio ambiente. Con ello, contribuye al ansiado desarrollo sustentable y aporta respuestas viables y eficientes a los principales problemas que enfrenta el desarrollo sustentable. En tal sentido, se puede afirmar sin lugar a dudas que la biotecnología, y particularmente la biotecnología ambiental, se hacen cargo tanto de las preocupaciones de los ambientalistas como de las necesidades del crecimiento productivo y, consecuentemente, de la sociedad toda. Actualmente la biotecnología ha desarrollado soluciones para enfrentar una serie de problemas ambientales como lo son la producción de energías no contaminantes, que no emiten CO2 a la atmósfera; el tratamiento de los residuos líquidos y sólidos tanto urbanos como industriales posibilitando el reciclaje y la reutilización, además de mitigar los impactos en el entorno; las tecnologías limpias más amigables con el medio ambiente, el tratamiento de la contaminación producida por herbicidas y pesticidas agrícolas; la captura y neutralización de gases derivados de procesos industriales, y la biodesulfuración o reducción biológica de contenidos de azufre de las gasolinas y el diesel, que utilizan el transporte público y privado, la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos y metales pesados, entre otras. gracias a las nuevas aplicaciones, que se suman o incluso reemplazan a los sistemas tradicionales fisico-químicos, numerosos tóxicos son hoy susceptibles de neutralización e incluso de su transformación desde un residuo a un subproducto. Un ejemplo, son las acciones de fitorremediación, que utilizan tanto bacterias como especies vegetales para absorber, convertir o extraer metales pesados del suelo y, al mismo tiempo, rehabilitar terrenos y permitir, incluso, su explotación agrícola o forestal.

aún numerosos ambientes naturales poco o nada estudiados, donde habitan microorganismos con capacidades metabólicas nuevas y potencialmente interesantes para el hombre. Por ejemplo a nivel mundial uno de los métodos más utilizados para la estabilización de residuos sólidos es el proceso de digestión anaerobia, ya que además de estabilizar el residuo genera energía en forma de biogás. El producto del proceso de digestión es un lodo estabilizado, con características de mejorador de suelos, y considerados no peligrosos, ya que no presentarían características de toxicidad por lixiviación, reactividad, inflamabilidad o corrosividad. El biogás generado presenta un poder calorífico entre 20 a 25 MJ/Nm3 (equivalente al 60% del poder calorífico del gas natural). Al ser un gas combustible, los usos son los mismos que pueden ser dados a otros gases combustibles incluida la producción de energía térmica y eléctrica, previo tratamiento (remoción de trazas de gas sulfhídrico y remoción de condensados principalmente). Junto con lo anterior, y a todas luces mucho menos publicitado, se debe mencionar el positivo impacto de la biotecnología en laconservación de la biodiversidad, entendida como la suma de seres vivos que constituyen un ecosistema. El desarrollo de herramientas para analizar la diversidad de los ecosistemas y concretar acciones de seguimiento respecto de la aparición o desaparición de especies, junto con los procesos para conservar genomas en bancos o colecciones y el desarrollo de técnicas de clonación –que pueden aplicarse a especies en peligro de extinción- son sólo algunas de las contribuciones al mantenimiento de los organismos y los ecosistemas.

Así las cosas, una disciplina hija de los grandes avances científicos y tecnológicos, mismos que han provocado los severos impactos ambientales que hoy nos preocupan, tiene muchas de las soluciones más efectivas a los desafíos contemporáneos y, cosa más relevante, una enorme potencia para la mitigación y remediación de problemas emergentes, esto porque el territorio de la biotecnología dista mucho de estar plenamente explorado. Existen elba vivanco tarifeño Gerente núcleo biotecnología curauma - pUcv


ENFOQUE Y PUNTO DE VISTA - 08/09 -

La Innovación, elemento capital

Aguas Andinas ha desarrollado una serie de procesos innovativos como los son el proceso de hidrólisis térmica que aumenta producción de biogás y el proyecto que genera gas ciudad para 35 mil hogares y producirá energía eléctrica.

El sector sanitario tiene planteados varios retos que involucran, entre otros, aspectos tales como la garantía cuantitativa del suministro, la potenciación de los aspectos relacionados con la calidad del agua, la mejora del servicio al cliente, la incidencia del cambio climático y el cuidado del medio ambiente.

Para hacer frente a los retos planteados y hacer realidad la mejora continua de la calidad de sus servicios y la minimización de su impacto al entorno. Aguas Andinas ha considerado indispensable continuar por la senda de la Investigación y Desarrollo, al mismo tiempo que asumir el compromiso de la Innovación, generando como externalidad fundamental, nuevo conocimiento y capacidades que quedan disponibles para enfrentar desafíos futuros. En ese sentido la I+D y la innovación, juegan un rol fundamental en todos los procesos que involucra el quehacer de Aguas Andinas, vale decir, la gestión del ciclo integral del agua. En cada uno de esos procesos siempre está presente el concepto de eficiencia y asociada a ésta la mejora continua y la búsqueda de la innovación. Podrían citarse muchos ejemplos de innovaciones incorporadas a la empresa desde la mejora en procesos administrativos, en los procesos informáticos (SAP: SAR), en los procesos de servicio al cliente (PEC: plan Estratégico de Clientes), o en los operacionales (Teseo: premiado en año 2009 por Suez-Innovación). Cuando se habla de innovación es muy frecuente oír en todos los foros las dificultades de convertir la “I+D” en “innovación”, es decir, en encontrar la aplicación práctica de la I+D, teniendo claro que el encontrar la aplicación práctica y sobre todo el retorno económico de una idea no sólo pasa por tener buenas ideas sino que también, inexcusablemente, por encontrar e implantar el modelo de negocio que le dará soporte para convertirlas en un producto/servicio demandado por los clientes y rentable para la empresa. Innovación y transferencia tecnológica Si bien la casa matriz- AGBAR - se encuentra en la ciudad de Barcelona, España, su experiencia ha sido traspasada a cada una de las filiales existentes

en el mundo. Ello ha sido posible al existir ya institucionalizada con los años, una metodología de transferencia tecnológica que asegura mantener en cada una de la filiales, como filosofía empresarial, una decidida apuesta por la mejora continua en sus procesos, la excelencia en la calidad y un compromiso con la innovación. Así entonces la I+D y la innovación han pasado a tener especial importancia en Aguas Andinas, puesto que se ha asumido que ellas le permiten garantizar su liderazgo en el largo plazo y a la vez su crecimiento en términos de fiabilidad, seguridad, calidad y resultado económico. Teniendo en consideración que la Innovación no surge de un instante de genialidad sino que se debe a un proceso sistematizado y estructurado de Gestión de la I+D+i, Aguas Andinas quiere caminar en ese sentido entendiendo que este proceso de gestión es un proceso estratégico de la empresa, orientado por la planificación estratégica, en definitiva por los objetivos empresariales, y el cual va a incidir en todas las áreas de las actividades que desarrolla la organización (proceso transversal). Contexto Global En su calidad de prestador de servicios sanitarios, Aguas Andinas se encuentra alerta y preocupada ante el fenómeno global del cambio climático ya que los estudios nacionales e internacionales están indicando que existe una probabilidad importante que a futuro se vea afectado el recurso agua ya sea en cantidad o calidad, lo que incidiría en la infraestructura existente y seguramente en la operación futura de las explotaciones de agua. Con ello surge un nuevo desafío en el campo de la investigación y la innovación: como aumentar la oferta. Entre las alternativas técnicas analizadas, en el último tiempo se ha estado mirando cada vez con mayor interés la tecnología de Recarga Artificial de Acuíferos que con éxito se utiliza en países tales como USA, España, Australia, etc. Se ha materializado un Convenio de colaboración con la Dirección General de Aguas a objeto de avanzar en este campo e implementar una prueba piloto, con aguas lluvias en primera instancia


y pensando a futuro en la infiltración de aguas servidas tratadas. Como política de gestión medioambiental, la empresa a efectuado durante 3 años el cálculo de su “Huella de Carbono” para lo cual se ha utilizado CAFCA, herramienta desarrollada por CETaqua. Se cita este cálculo puesto que para la empresa le resulta de enorme trascendencia el conocer su línea base respecto a la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), para emprender acciones de mitigación. En efecto, el cálculo está indicando que alrededor del 50 % de las emisiones son producto del uso de energía lo que nos ha motivado a propiciar un proyecto de “Eficiencia Energética” al interior de la Empresa, cuyos resultados y avances esperamos en el corto tiempo estar divulgando. Un ejemplo de innovación destacable en el campo del saneamiento lo constituye el “Proyecto de Suministro de Biogás”, el cual permite que el excedente de biogás generado en el proceso de digestión -y que era quemado en una antorcha en planta La Farfana-, pase a ser tratado y utilizado como insumo en las instalaciones de METROGAS para la producción de gas de ciudad y ser distribuido a alrededor de 35.000 clientes residenciales. Hoy en día, en la construcción de la Planta Mapocho, la innovación sigue estando presente. En efecto, la experiencia del proyecto de biogás ha permitido investigar e introducir dos nuevas tecnologías: la “hidrólisis térmica” y la “cogeneración”. La “hidrólisis térmica” es un proceso de acondicionamiento al que serán sometidos los lodos secundarios, permitiendo una mayor y más rápida degradación de la materia orgánica al interior de los digestores como así también un aumento en la producción de biogás. El biogás producido en la digestión de los lodos será quemado en motores de “cogeneración” para la generación de energía eléctrica y térmica. La energía térmica permitirá cubrir el 100% de los requerimientos del tratamiento de lodos (acondicionamiento térmico y calefacción de los digestores) de la Planta Mapocho y adicionalmente de El Trebal; mientras que la energía eléctrica podrá abastecer más del 50% de los requerimientos de ambas plantas o ser entregada al Sistema Interconectado Central (SIC). En los desarrollos reseñados la investigación universitaria chilena ha tenido un rol protagónico. De hecho, para llegar a operar plantas de tratamiento, que se encuentran entre las más grandes del mundo, han sido vitales las alianzas con la Escuela de Ingeniería Bioquímica de la PUCV y con el Núcleo Biotecnología Curauma. En coordinación con el Centro Tecnológico del Agua de Agbar –Cetaqua, son varios los estudios que se están impulsando con el NBC

entre los que se puede citar el de “Gestión de Sobrenadantes en la Digestión Anaeróbica” y uno de “Microaireación”. En este contexto el proyecto “Sistema de Control Operativo para la Digestión Anaeróbica”, ha permitido desarrollar una herramienta de ayuda a la decisión operacional, basada en modelos matemáticos, y que responde a los fenómenos más representativos que ocurren al interior de los digestores anaerobios.


REPORTAJE CENTRAL - 10/11 -

La alteración de la capa de ozono, tiene graves efectos sobre el medio ambiente acelerando la fusión de los casquetes polares, elevando el nivel de los mares, cambiando el clima regional y globalmente, alterando la vegetación natural y las cosechas, con un gran impacto sobre la vida humana.

BIOTECNOLOGÍA ambiental: COMPROMISO PARA PROTEGER EL ENTORNO NATURAL La interacción de los diferentes factores que conforman el ambiente, hacen que el ecosistema se mantenga con cierto grado de estabilidad dinámica, estableciendo un equilibrio ecológico indispensable para la vida de las especies, tanto animales como vegetales. Pero el desarrollo tecnológico e industrial, ha sobrepasado la capacidad de la naturaleza para restablecer el equilibrio natural intervenido por la acción del hombre, que tiene un impacto en el ambiente produciendo deterioro o destrucción directa de los recursos naturales. Los efectos de la contaminación causada por la introducción de agentes ajenos al medio, originan inestabilidad, desorden y daño en el ecosistema, ya sea en el medio físico o en los seres vivos.

La mayoría de los contaminantes corresponden a subproductos, que se originan al extraer, procesar, o utilizar un recurso natural, o a emisiones de energía no deseadas, o excesivas. Algunos de estos contaminantes (denominados primarios) se disipan en la atmósfera pero también pueden reaccionar entre sí o con los componentes básicos del aire y formando nuevos contaminantes, o contaminantes secundarios como hidrocarburos (HC), sulfatos (SO4), nitratos (NO3), ácido sulfúrico (H2SO4), material particulado (PM), entre otros, los que tienen efectos directos sobre el ambiente. La mayoría de estos se generan a partir del uso de combustibles fósiles tanto en plantas de energía como en vehículos de motor, los que producen más contaminación del aire que ninguna otra actividad humana.

IMPACTO global: la CAPA DE OZONO Y EFECTO INVERNADERO La tierra recibe energía radiante del sol, parte de la cual es absorbida y otra es reflejada al espacio. El efecto provocado por ciertos gases presentes en la atmósfera producen el llamado “efecto invernadero” producto de que parte de la energía que debiera reflejarse sea absorbida. Este fenómeno es beneficioso, dado que sin él la temperatura de la tierra sería inferior a la actual, no siendo posible la vida sobre ella. Por causa del C02 y otros gases de efecto invernadero generados fundamentalmente por el uso de combustibles fósiles como petróleo y carbón, se estaría produciendo un aumento de la temperatura del planeta con consecuencias de calentamiento global y cambio climático. La capa de ozono está siendo afectada por el uso creciente de clorofluorocarbonos (CFC), compuestos de flúor, que se emplean en refrigeración, aire acondicionado, disolventes de limpieza y aerosoles, que producen un adelgazamiento de la capa de ozono expone a la vida terrestre a un exceso de radiación ultravioleta, que incide en problemas de salud humana, e interfiere en el proceso de fotosíntesis de las plantas y afectar en el crecimiento del fitoplancton oceánico.


La biotecnología ambiental comprende la aplicación de procesos biológicos para la protección y restauración de la calidad del ambiente. La Sociedad Internacional de Biotecnología Ambiental la define como “el desarrollo, uso y regulación de sistemas biológicos para la remediación de entornos contaminados (Aire, Agua y Tierra), y para procesos amigables con el entorno natural”.

el aporte de la BIOTECNOLogíA Diversas técnicas biotecnológicas permiten resolver los problemas de la contaminación ambiental, utilizando microorganismos para activar el tratamiento y control de la contaminación química en los ecosistemas, considerando que algunos de ellos, principalmente las bacterias, tienen la capacidad de eliminar o degradar, gran número de compuestos tóxicos y peligrosos.

Por otra parte, las enzimas, compuestos de naturaleza proteica catalizan reacciones bioquímicas actuando sobre distintos sustratos (proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc.) convirtiéndolos en diferentes moléculas inocuas. Para ello se han diseñado Bioprocesos a través de los cuales microorganismos generan grandes cantidades de enzimas de alta especificidad.

Para reducir el empleo de combustibles fósiles que generan el C02, solo cabe obtener más energía de fuentes renovables (hidráulica, eólica, solar, etc). La biotecnología posibilita la producción de biocombustibles obtenidos de fuentes renovables que son convertidas en bioetanol, biodisel, biogas, biomasa y una serie de materias primas para la industria alimentaria y cosmética bajo el concepto de BIOREFINERÍA.

Con las técnicas de la biotecnología moderna es posible producir nueva variedad de plantas con características mejoradas en mayor cantidad y tolerancia a condiciones adversas, abriendo nuevos campos de desarrollo basados en la ingeniería genética.


REPORTAJE CENTRAL - 12/13 -

CONTAMINACIÓN: CAuSA y efeCToS de LoS proBLemAS AmBIeNTALeS La contaminación es la alteración del estado natural de un medio como consecuencia de la introducción de un agente ajeno (contaminante), causando inestabilidad, desorden, daño, en un ecosistema, en un medio físico o en un ser vivo. Una alteración negativa del estado natural, por lo general, se genera como consecuencia de la actividad humana considerándose una forma de impacto ambiental.

Aire La contaminación del aire es la presencia de una o más sustancias químicas en la atmósfera, en cantidades y durante un tiempo tal que causan daño a los humanos, o la calidad de vida. Los problemas de contaminación atmosférica en el país están asociados principalmente a la contaminación proveniente de la industria y de la generación de energía. En el Norte las mineras y termoeléctricas. En la Zona Central las emisiones urbanas del transporte, procesos industriales y en el Sur la combustión de biomasa para calefacción, generan los principales contaminantes de gases y material particulado.

Suelo el fenómeno de la perdida de tierra fértil y de la desertificación es uno de los problemas más graves que afecta al 40% de la población mundial y en chile a 2/3 de su territorio en proceso de degradación por causa de la deforestación, incendios forestales y malas practicas agrícolas, ganaderas y de riego.

Agua se considera que el agua está contaminada cuando “su composición o estado están alterados de tal modo que ya no reúne las condiciones adecuadas al conjunto de utilizaciones a las que se hubiera destinado en su estado natural” (Definición de la organización mundial de la salud). La contaminación del agua es causada por residuos industriales y humanos por efectos de fertilizantes agrícolas, la lluvia ácida, la filtración de residuos tóxicos y de las aguas residuales, domésticas, industriales y comunitarias. La contaminación de los ríos va a dar al mar, unida a otros agentes contaminantes, afecta a las condiciones ambientales de las zonas costeras: el aumento de algas, la disminución de calidad y cantidad de pesca.


esmog Combinación de sustancias que proceden de la combustión del carbón y gases procedentes del escape de los vehículos junto con una variada gama de partículas sólidas en suspensión, producen una niebla muy espesa y contaminante. Lluvia Ácida Contaminante secundario causado por una reacción química entre el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno producidos por las centrales termoeléctricas y quemas de combustibles fósiles como el carbón que son emitidos a la atmósfera donde se mezclan y reaccionan con el agua, oxígeno y otras sustancias químicas presentes en el aire.

Gases de Efecto Invernadero (GEI) El dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nítrico (NO), y el ozono (O3) son gases que absorben y emiten radiación solar dentro del rango infrarrojo, causando el efecto invernadero. Estos gases son originados por centrales que utilizan combustibles fósiles como fuentes de energía, plantas industriales y hornos de fusión de minerales e industrias que emiten desechos de dióxido de azufre, partículas en suspensión y óxidos de nitrógeno por encima de la capa de inversión térmica para reducir la contaminación local del aire y cumplir los estándares gubernamentales, afectando la capa de ozono, produciendo el fenómeno del calentamiento global.

Metales Pesados

Residuos mineros

Contaminación ambiental por metales y metaloides pesados originada en la actividad industrial, y dispersadas a través de corrientes de agua que afecta el medioambiente por bioacumulación y biomagnificación que sobreexpone a los organismos vivientes alcanzando concentraciones peligrosas para los seres vivos.

Los botaderos y los tranques de relaves son los pasos ambientales más extensos que existen en nuestro país y es un desafío su remediación.

Aguas Residuales

Los mayores responsables de contaminación son la industria y la agricultura con niveles de contaminación de nitratos en promedio 45 veces superiores a ríos no contaminados.

Aguas que provienen del sistema de abastecimiento de aguas de una población y/o industria después de ser utilizadas en actividades domésticas, industriales y comunitarias. En las aguas residuales la contaminación por materia orgánica es, por lo general, la más relevante. NITRATOS (NO3) El nitrato compuesto y orgánico conformado por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de oxígeno (O2).

residuos agrÍcolas (Herbicidas, Insecticidas y Pesticidas) Suelos contaminados por sustancias tóxicas de fertilizantes,

Eutrofización La presencia excesiva de materia orgánica en el agua, que provoca un crecimiento rápido de algas y otras plantas verdes que recubren la superficie del agua e impiden el paso de luz solar a las capas inferiores. La descomposición de la biomasa generada consume oxígeno

Dióxido de Carbono (C02) Contaminación primaria procedente directamente de las fuentes de emisión de la combustión de gasolina, diesel, petróleo, carbón, gas natural, etc. Es el principal GEI. Material Particulado Las mineras y termoeléctricas generan los principales contaminantes como dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno y otras partículas cuyo diámetro es menor a 10 micrones (MP10) compuestas de polvo, humo y hollín. Partículas con diámetro inferior a 2,5 micrones originadas por la combustión de vehículos de transporte, tanto diesel como gasolina contienen amonio, sulfatos, nitratos, cloruros, carbono elemental y carbono orgánico entre otros componentes perjudiciales para nuestro organismo.

y plaguicidas utilizados en la agricultura, que contaminan las aguas superficiales y los acuíferos a través de las lluvias y el riego. Residuos SÓLIDOS URBANOS Residuos sólidos domésticos generan ingentes cantidades de desechos (orgánicos 30%, papel 25%, plásticos 7%, vidrio 8%, textiles 10%, minerales 10%, metales 10%).

empobreciendo el medio de este elemento vital con consecuencias gravísimas para el ecosistema.


REPORTAJE CENTRAL - 14/15 -

DESCONTAMINACIÓN:

SOLUCIONES BIOTECNOLÓGICAS

Actualmente, la principal aplicación de la biotecnología ambiental es la descontaminación mediante el empleo de estrategias más limpias y menos costosas, que se prefieren frente a las tradicionales técnicas físico-químicas.

Principales procesos biológicos de protección y restauración de la calidad del ambiente: BIORREMEDIACIÓN Procedimiento para la recuperación de una zona terrestre o acuática contaminada que utiliza microorganismos, plantas e incluso nematodos para eliminar, capturar o inertizar las sustancias contaminantes. Los procedimientos utilizados para la biorremediación son muy variables y dependen del compuesto(s) a eliminar y de su ubicación física (suelo, agua). En tratamientos in situ se puede estimular la actividad degradativa de los organismos presentes en el lugar contaminado suministrando nutrientes (bioestimulación), o se pueden añadir organismos con propiedades específicas para degradar el contaminante (bioincremento). En el tratamiento ex situ, el contaminante es transportado a una planta de procesamiento donde se trata en reactores con microorganismos degradadores especializados.

BIODEPURACIÓN La biotecnología permite tratar las aguas descargadas por las ciudades en plantas depuradoras optimizando los procesos en los que intervienen microorganismos, mediante la utilización de reactores biológicos. Depurar es transformar la materia orgánica y otros contaminantes presentes en las aguas residuales, en CO2, H2O y sólidos sedimentables fáciles de separar. Cuando se quiere depurar aguas con altas concentraciones de un compuesto determinado, se diseña un proceso específico buscando microorganismos concretos que degrade ese compuesto eficientemente.

MODIFICACIÓN GENÉTICA La ingeniería genética permite el desarrollo de OGMs (organismos genéticamente modificados), fundamentalmente microorganismos y plantas capaces de eliminar compuestos orgánicos altamente contaminantes tales como los policlorobifenilos (PCBs), dioxinas, compuestos nitroaromáticos, metales pesados, etc.


Aire BIofILTroS: depurACIóN deL AIre y gASeS de deSeCHoS La biofiltración se define como todo proceso biológico utilizado para el control o tratamiento de compuestos volátiles orgánicos e inorgánicos presentes en la fase gaseosa en los cuales microorganismos vivos son responsables de su degradación. Durante el proceso, el aire contaminado pasa a través de materiales filtrantes. La degradación de

los contaminantes ocurre previa transferencia del aire a un medio líquido en donde es utilizado como fuente de carbono (compuestos orgánicos) o como fuente de energía (compuestos inorgánicos). El proceso genera producción de biomasa que bajo ciertas circunstancias produce oxidación del contaminante. Finalmente el proceso de biofiltración dan lugar a una descomposición completa de los contaminantes, creando productos no peligrosos.

Suelo meTANIzACIóN de reSIduoS SoLIdoS Mediante un proceso de digestión anaerobia las bacterias pueden degradar la materia orgánica para transformarla en biogás (mezcla de metano y CO2). El biogás es una fuente renovable de energía que puede convertirse en energía calorífica y energía eléctrica utilizando tecnología adecuada. El poder calorífico del biogás es semejante al de otros combustibles convencionales, como por ejemplo, el gas ciudad. La metanización de la FORSU (Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos) recogida selectivamente ya se está llevando a cabo en algunas grandes ciudades. meTALeS peSAdoS La contaminación ambiental por metales pesados originada por la actividad industrial supera con creces la suma de todos los otros tipos de contaminación química de los ecosistemas. Uno de los mayores problemas asociados a la

presencia de metales pesados es el potencial de bioacumulación y biomagnificación causando una mayor exposición de estos metales a un organismo de la que podría encontrarse en el medio ambiente. La fitoestabilización es una alternativa altamente viable para mitigar este problema y muy eficiente asociada a microorganismos y otros organismos que mejoran la rizosfera de las plantas bioremediadoras. BIoLIxIvIACIóN de mINerALeS Este es un proceso natural consistente en la extracción de minerales mediante el uso de microorganismos que tiene connotaciones medioambientales positivas para la biominería. En un sentido restringido, el término de biolixiviación bacteriana se aplica a los procesos biotecnológicos basados en los mecanismos de obtención de energía de algunos microorganismos capaces de oxidar sulfuros metálicos, facilitando la solubilización de metales que permite el desarrollo de la biomineria.

Agua pLANTAS de TrATAmIeNTo de AguAS reSIduALeS (pTAr) El agua utilizada por viviendas e industrias después de ser usadas, se recogen a través de canalizaciones y se conducen hasta plantas biológicas de tratamiento de aguas residuales (PTARs) en que el proceso básico es realizado por bacterias y protozoos contenidos, en general, en lodos activados, en los cuales un conjunto de millones de microorganismos se alimentan de los nutrientes del agua residual dejándola apta para su reutilización.

peTróLeo eN eL mAr Los derrames de petróleo en los océanos pueden ser mitigados eficientemente a través de técnicas biológicas de biorremediación más económicas que los métodos de limpieza convencionales, que suelen agregar nuevos contaminantes derivados de los compuestos dispersantes que se utilizan para eliminar manchas de petróleo.


REPORTAJE CENTRAL - 16/17 -

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL: UNA TECNOLOGÍA LIMPIA QUE LIMPIA* El tema del medio ambiente está íntimamente relacionado con los sistemas biológicos, por cuanto los seres vivos, aparte de ser componentes principales del medio ambiente natural, ofrecen interesantes opciones para su preservación. La biotecnología, como procesos de explotación de sistemas biológicos (seres vivos o sus principios activos) para fines productivos, contribuye doblemente a la preservación del medio ambiente al ofrecer alternativas tecnoComo lo sugiere su etimología, lógicas ambientalmente amihay dos componentes básicos del gables para la producción concepto: el de bio, esto es, la de bienes de consumo y ofreparticipación de agentes biológicos cer sistemas de remoción de y el de tecnología, esto es, la contaminantes mediante su aplicación del conocimiento para la transformación en sustancias generación de bienes y servicios. inofensivas. En este contexto la biotecnología ambiental juega un papel relevante en la protección del medio ambiente como aplicación de los principios de las ciencias y de la ingeniería al procesamiento de materiales mediante agentes biológicos. Se entiende también como la explotación y control de sistemas biológicos para propósitos tecnológicos. Como lo sugiere su etimología, hay dos componentes básicos del concepto: el de bio, esto es, la

participación de agentes biológicos y el de tecnología, esto es, la aplicación del conocimiento para la generación de bienes y servicios. Los bioprocesos, más que cualquier otro sistema de tratamiento, producen una verdadera depuración, en el sentido de convertir sustancias contaminantes en inocuas, y no ser una mera transferencia del contaminante a un sitio de menor impacto. El reciclaje y revaloración de residuos mediante bioprocesos es una estrategia de enorme relevancia, especialmente en el caso de residuos industriales, donde representa un incentivo para la empresa, que de ese modo puede absorber los costos de tratamiento y eventualmente generar ingresos marginales. Finalmente, debe destacarse que los bioprocesos representan en sí una opción tecnológica de menor impacto ambiental relativo para la producción de bienes de consumo, ya que se trata de procesos realizados en condiciones ambientales suaves y que por lo general no involucran sustancias tóxicas o de difícil degradación. En este contexto, la biotecnología puede ser considerada una tecnología limpia y que limpia.

Alexander Chechilnitzky (Presidente del Capítulo Chileno de la Asociación Interamericana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, AIDIS.) *Prólogo de Avances en Biotecnología Ambiental: Tratamiento de residuos líquidos y sólidos. Editor general Dr. Rolando Chamy M. Ediciones Universitarias de Valparaíso Pontificia Universidad Católica de Valparaíso


Los seres vivos, aparte de ser componentes principales del medio ambiente natural, ofrecen inagotables opciones para su preservaci贸n.


INVESTIGACIÓN - 18/19 -

* Marcel Szantó: Ingeniero Constructor de la Universidad Católica de Valparaíso y Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid. Miembro del Consejo Consultivo Nacional del Ministerio de Medio Ambiente.

tratamIento y DIsposIcIón De resIDUos sóLIDos

LoS reSIduoS SóLIdoS y Su dISpoSICIóN: COMPROMISO DE LATINOAMÉRICA CON SU ENTORNO

en amÉrIca LatIna son Unas 300 mIL toneLaDas De resIDUos Los QUe contamInan caDa DÍa. y no recIben tratamIento aLGUno. afortUnaDamente, chILe escapa aL panorama GeneraL: mÁs De La mItaD De Las 17 mIL toneLaDas De basUra DIarIa QUe Genera La pobLacIón va a Dar a reLLenos sanItarIos.

América Latina y el Caribe, con una población de más de 570 millones de personas, 78% de las cuales vive en contextos urbanos, genera cerca de 540.000 toneladas de residuos sólidos al día. Casi 300 mil toneladas se depositan indiscriminadamente en el ambiente y, en el mejor de los casos, en botaderos con un control precario. El resto no recolectado se presume que es quemado o vertido sin control alguno en terrenos baldíos, calles, carreteras y cauces de agua contaminando el ambiente y poniendo en peligro la salud de las personas. La situación se agrava con la falta de manejo adecuado de los residuos hospitalarios y peligrosos, principalmente cuando éstos se vierten conjuntamente con los residuos municipales, práctica bastante común en varios países. “La región cree poder resolver el tema con estudios, cuando lo que hay que hacer es invertir en educación”, sentencia el doctor Marcel Szantó*, especialista de reconocida experiencia a nivel nacional e internacional. “La biotecnología hoy es un acápite importante, en el trabaSin embargo, el panorama jo que realiza con los residuos ofrece datos alentadores. La evaorgánicos. se prevé sistemas luación regional de Naciones de estabilización de materia Unidas para el año 2010 estimó orgánica tMB mecánico que los residuos del 54,4% de los biológico, biometanizadores, habitantes de América Latina y el Caribe se disponen en rellenos biodigestores”. sanitarios, un aumento significativo con respecto al 22,6% registrado en 2002. Al mismo tiempo, el uso de vertederos a cielo abierto disminuyó del 45,3% al 23,3%.

Los residuos sólidos contaminan el aire, el agua y la tierra. Del tipo de tratamiento al que sean sometidos depende el grado de contaminación que provocan. Por ejemplo, la quema de una tonelada de basura a cielo abierto –según cálculos de la Organización Panamericana de la Salud- produce ocho kilos de partículas, medio kilo de dióxido de azufre, tres kilos de óxidos de nitrógeno, 15 kilos de hidrocarburos y 42 kilos de monóxido de carbono. Los principales gases generados por la basura son el metano y el CO2, que contribuyen

al calentamiento de la atmósfera. Junto con ello, los residuos sólidos contienen apreciables cantidades de cloroflurocarbonos, que destruyen la capa de ozono y, con ello, exponen al planeta a una dañina radiación ultravioleta. Igualmente, los líquidos que percolan de los rellenos sanitarios contaminan las aguas subterráneas de uso potable y para riego; la acumulación de basuras convoca a roedores e insectos portadores de enfermedades graves para el ser humano y el paisaje, evidentemente, sufre un deterioro mayor. Para controlar el problema existen diversas opciones, que van desde la incineración -aunque ésta genera gases nocivos- hasta los rellenos sanitarios de alto estándar, que hacen confluir la separación de residuos a fin de reutilizar muchos componentes y las aplicaciones de la biotecnología para neutralizar los contaminantes y, particularmente, extraer el metano y convertirlo en biogás. “La biotecnología hoy es un acápite importante, en el trabajo que realiza con los residuos orgánicos. Se prevé sistemas de estabilización de materia orgánica TMB mecánico biológico, biometanizadores, biodigestores”. En Chile se generan diariamente un kilo de basura por habitante, y más de la mitad va a dar a rellenos sanitarios. La industria genera cerca de 11 millones de toneladas de residuos sólidos al año, con 250 mil toneladas de desechos peligrosos. Del total de residuos, cerca de la mitad recibe un tratamiento acorde con estándares adecuados. En este contexto, el Dr. Marcel Szantó, especialista en RSU, da una reseña sobre los residuos sólidos de mayor impacto en Chile. “Dentro de la gran gama de residuos sólidos, los desechos radiactivos son los de mayor impacto. Sin embargo, en Chile son bien gestionados. Cosa muy distinta ocurre con los residuos industriales y mineros, que a nivel mundial son los que mayores daños por impacto han provocado. En nuestro país, el caso Arica es emblemático: entre 1984 y 1989 ingresaron al puerto nortino 19 mil toneladas de desechos tóxicos, metales pesados en polvo y compactados, pertenecientes a la empresa sueca BolidenMetall.


Fueron autorizados por el Ministerio de Salud bajo el rótulo “barros con contenido de minerales”. Permanecieron abandonados por 14 años. El viento esparció los polvos tóxicos, afectando a más de 15 mil personas con patologías como irritabilidad, neurosis, estrés, alergias, conjuntivitis, pérdida de memoria, cansancio, fatiga, anemia y dolor de huesos. Un estudio del Departamento de Química de la Universidad de Tarapacá (UTA) dejó al descubierto la gravedad de la situación: “… se observó la existencia de cuatro minerales altamente tóxicos: cadmio, plomo, arsénico y cobre en concentraciones elevadas...”. Un estudio posterior de Sernageomin estableció valores promedio de 10% de arsénico, 4,4% de plomo, 2,1 % de zinc, 1,5% de cobre y confirmó la presencia de mercurio, antimonio, bismuto y estaño. El daño por plomo ha sido irreversible.

El conflicto conocido como “el plomo de Arica”, es una lección dura donde los responsables jamás se vieron” concluye zsantó. Un riesgo diario, visible y perceptible por la población son los residuos sólidos urbanos. Por su composición, especialmente la orgánica, requieren de un manejo rápido: 22 enfermedades están directamente relacionadas con los desechos, como lo atestiguan informes de organismos internacionales. Entre ellas se cuentan el dengue, la encefalitis, la fiebre tifoidea.

En este caso, un gran error intentó ser subsanado con una secuencia de errores. No se hizo un estudio de impacto ambiental para el nuevo lugar de almacenamiento, tampoco para la remoción y traslado, como la normativa ambiental obliga a hacerlo. No suficiente con esto, el sector donde estuvieron catorce años los desechos fue cubierto con tierra sacada del entorno del mismo lugar, dejando debajo todos los restos y la capa de suelo contaminada, convirtiendo el lugar en un vertedero de desechos tóxicos sin ningún manejo y sin haber hecho ningún estudio del suelo para determinar qué era lo más indicado.

Los principales gases generados por la basura son el metano y el CO2, que contribuyen al calentamiento de la atmósfera. Junto con ello, los residuos sólidos contienen apreciables cantidades de cloroflurocarbonos, que destruyen la capa de ozono y, con ello, exponen al planeta a una dañina radiación ultravioleta.


INVESTIGACIÓN - 20/21 -

Formas de disposición final por regiones. Porcentaje de disposición por población (%) Formas de disposición

Región 1

Región 2

Región 3

País

Relleno Sanitario

31.4

88.4

76.4

81.5

Vertedero Controlado

63.5

6.9

23.6

13.8

Vertedero a cielo abierto

5.1

3.9

0

4

Quema a cielo abierto

0

0

0

0

Otras formas (cuerpos de agua, alimento de animales,etc.)

0.1

0.8

0

0.7

* Región 1: XV, I, II, III,IV / Región 2: V, VI, VII, VIII, IX, XIV, X, R.M. / Región 3: XI, XII

-América Latina es la región de más rápida urbanización del planeta, y la urbanización –junto con el incremento en los recursos per cápita- es responsable del aumento de desechos. ¿Cuánto producimos en Chile? “Según el primer reporte sobre manejo de residuos sólidos en Chile, publicado en el año 2010 por el Ministerio de Medio Ambiente, la generación estimada de residuos industriales para el periodo 2000 - 2009 va de 6.824.246 a 10.408.683 toneladas, lo que significa un incremento del 4.8% anual. Llamativo es el incremento observado en el sector construcción, que pasó de 3,38 a 5,82 millones de toneladas. Respecto del total de residuos peligrosos la cifra que se estimó para el 2005 fue de 271.000 toneladas. Si consideramos que el año 2000 se generaron 198.000 toneladas, se observa un incremento notable, el que posteriormente se estabiliza en 250.000 toneladas”. -¿Cuántas toneladas producen los hogares? “La producción per cápita de residuos sólidos urbanos se calcula en un kilo diario y entre 0,3 y 0,45 kg. por habitante rural. ¿Cuánto llega a rellenos sanitarios? El 81.5% del total. El resto termina en vertederos controlados (14%), vertidos a cielo abierto (4%) y quemados al aire libre (0.7%). Los tres mejores rellenos sanitarios de Chile, ubicados en la Región Metropolitana, reciben 9 y 10 mil toneladas de residuos. La región metropolitana generó durante el año 2010 2.746.281 toneladas (Fuente: www.asrm.cl) De acuerdo con cifras del Ministerio de Medio Ambiente, en 2009 el total de residuos generados en Chile fue de 16,9 millones de toneladas, de las cuales 6,5 correspondieron a residuos municipales y 10,4 a residuos industriales”.

-¿Y esos residuos se tratan en forma adecuada? “En nuestro país se trata más del 50% de los residuos sólidos urbanos, con estándares internacionales y una férrea fiscalización por parte de la autoridad de Salud. También hay que recordar que el primer relleno sanitario que se somete a un Estudio de Impacto Ambiental en Chile, pese a que aún no era promulgada la ley 19.330, fue el actual Relleno Sanitario Lomas Colorados, ello con asistencia técnica de la Escuela de Ingeniería en Construcción de la PUCV. Santiago cuenta con rellenos de alto estándar, con gran desarrollo y generación de energía que llega hasta los 20 megavatios. Valparaíso y Concepción se encuentran en una interesante etapa, donde la empresa privada juega un papel muy importante”. En general los problemas ambientales más complejos los presentan rellenos pequeños y medianos y vertederos no controlados. -¿Cuáles son los mayores impactos de los residuos sólidos domiciliarios? Los residuos domiciliarios impactan a las personas que operan con ellos, a la población general y al paisaje. Ello se debe a que, por su contenido orgánico, los residuos atraen a gran cantidad de vectores –moscas, ratones y otros- que afectan la salud de las personas. Junto con ello están impactos más directos debidos a gases, olores y líquidos percolados. Ahí aparecen las 22 enfermedades determinadas por los servicios de salud de los Estados Unidos. También hay que considerar los efectos en el paisaje y un factor que considero de gran importancia: los pasivos ambientales que dejan los vertederos y que alcanzan hasta los 20 años.


80 60 40 20 10 0 Región 1

Región 2

Región 3

País Relleno sanitario Vertedero controlado Vertedero a cielo abierto Quema cielo abierto Otras formas (cuerpos de agua, alimento de animales,etc.)

-¿Cree usted que hay efectiva conciencia de eso en las autoridades y la comunidad? “Con la nueva institucionalidad, y observando el tema más de cerca como miembro del Consejo Nacional de Medio Ambiente, puedo observar no solo una gran preocupación, sino también importantes avances. No obstante, sigue siendo un sector deficitario”. -¿Qué falta para mejorar la situación? “Para resolver el problema se requieren técnicos, recursos, voluntad política y -lo más importante- educación ambiental. En otras palabras, necesitamos planes maestros, inversión, actividad público- privada, asociatividad, políticas claras y reglamentos de manejo adecuados. Indudablemente, como lo demuestran los países desarrollados, el buen manejo de los residuos sólidos involucra fuertes subsidios. El aparato público, tanto a nivel nacional como sectorial, debiera considerar en sus presupuestos el ítem ambiental. Prevenir tiene un costo muy inferior respecto de corregir”. -Usted lleva largo tiempo insistiendo en la separación de residuos en origen. ¿Está conforme con los avances logrados o estima que son demasiado tenues? “Efectivamente, llevo muchos años insistiendo en la separación en origen. No estoy inventando nada nuevo, solo entregando una modesta experiencia derivada de mi colaboración con el gobierno de España a través de la Universidad Politécnica de Madrid y luego en la Universidad de Cantabria. Ante tantas plantas –complejas o sencillas, pero con alto consumo de energía- para

segregar residuos y hacer posible el reciclaje, hago una simple pregunta: ¿para qué juntar si quiero separar? “Chile tiene una economía sumergida respecto de la segregación para el reciclaje. Si bien es cierto no hay antecedentes o datos que permitan oficializar valores, cifras publicadas por el Ministerio de Medio Ambiente señalan una clara tendencia al aumento del reciclaje de papel, con valores que van desde 233 a 375 mil toneladas/ año, y de la chatarra de fierro, que presenta valores que van de las 226 a las 440 mil toneladas/ año para el período 2000 – 2009. -¿Cuáles son los beneficios concretos de la segregación? “Hoy la recolección selectiva permite una mejor calidad del residuo a tratar y un menor costo. Al presente, por ejemplo, el papel llega a las recicladoras afectado por la compactación y la mezcla con materia orgánica. La planta puede rescatarlo todo, pero eso requiere un tratamiento con alta tecnología. Afortunadamente existen municipios con interesantes programas de segregación de residuos en origen. También hay una compañía de energía que recoge el papel y el cartón desde las viviendas, para luego descontar su valor de la cuenta de electricidad. Eso se llama valorizar el residuo. Ahora, claro, creo que podemos ir más rápido. Tengo la impresión de que todos los sectores e instituciones predican el reciclaje, pero no veo el ente coordinador que cruce horizontalmente el tema. En términos más crudos, lo que pasa es que nuestro país cree poder resolver el tema con estudios, cuando lo que hay que hacer es invertir en educación, factor central en todo el tema”.


INVESTIGACIÓN - 22/23 -

* Germán Aroca A.: Profesor y encargado de Relaciones Institucionales de la Escuela de Ingeniería Bioquímica de la PUCV. Ingeniero Civil Bioquímico y Doctor of Philosophy deThe University of Reading Inglaterra.

contaminantes en el Aire

Tratamientos biológicos degradan eficientemente GASES RESIDUALES DE LA INDUSTRIA

Millones de toneladas de gases son emitidos anualmente a la atmósfera desde las refinerías de petróleo, la industria de la celulosa, los planteles de cría de aves y cerdos, las depuradoras de aguas residuales y los rellenos sanitarios. Algunos de estos afectan a la salud humana, causan olores e inciden en el calentamiento global. Gracias a la biotecnología, hoy pueden ser tratados a bajo costo y con alta efectividad.


Gracias a los avances en biotecnología, el problema de las aguas residuales urbanas e industriales ya no es –técnicamente- un problema, lo mismo que la gestión de residuos sólidos, aunque obviamente falta mucho por hacer. Lo mismo está ocurriendo con la contaminación del aire, tema de creciente interés, dados los estudios –catastrofistas algunos, ponderados los más- que tienen como centro el calentamiento global y los efectos de los compuestos gaseosos en la salud de las personas y los ecosistemas. A juicio del profesor Germán Aroca Arcaya*, el tratamiento biológico de efluentes gaseosos, ya está siendo probado como proceso de alta efectividad, ambientalmente amigable y económicamente rentable, aprovechando las características de diversos microorganismos, que se nutren y desarrollan con los compuestos de los efluentes gaseosos. La clave es el desarrollo de los bioreactores -biofiltros y biolavadores- que disuelven o transfieren a una biopelícula los contaminantes en fase gas antes de degradarlos. El tratamiento biológico es altamente efectivo para neutralizar compuestos inorgánicos como sulfuro de hidrógeno, amoníaco y óxidos de nitrógeno, y compuestos orgánicos volátiles y clorados. “El nivel de estas tecnologías ha experimentado un crecimiento exponencial en las últimas tres décadas”. ¿Cuáles son las principales ventajas del tratamiento biológico de efluentes gaseosos? “El tratamiento biológico permite trabajar con grandes volúmenes de efluentes que tienen bajas concentraciones de contaminantes. En ese contexto los tratamientos convencionales de filtrado resultan muy caros. En todo caso, corresponde enfatizar que al presente los tratamientos biológicos no compiten con los convencionales, sino que son complementarios; trabajan en nichos diferentes”. ¿Qué gases son susceptibles de ser tratados con tecnologías biológicas? “El principal impacto ambiental que se intenta resolver con esta tecnología son los malos olores, que son concentraciones bajas de gases dañinos para la salud humana, como compuestos azufrados –ácido sulfhídrico-; compuestos orgánicos volátiles -aldehido, acetona-; ácidos grasos volátiles y gases de efecto invernadero, especialmente metano. En dosis elevadas, muchos de esos compuestos son letales para el ser humano”. “Los planteles de crianza de porcinos y aves, plantas de tratamiento de aguas servidas, curtiembres, producción de celulosa, vertederos de residuos sólidos, fábricas de pintura, entre muchas otras fuentes emiten estos tipos de gases.

¿Por qué no se ha masificado el uso de los llamados “biofiltros”? “En el caso de Chile, porque no existe regulación respecto de la emisión de contaminantes en bajas concentraciones o, de otro modo, no existen reglas asociadas a los “malos olores”. De todas formas, hay que precisar que la tecnología biológica aplicada a efluentes gaseosos es bastante nueva; las primeras experiencias internacionales datan de los años 80 del siglo pasado. Nuestro país está avanzando secuencialmente: primero se atacaron los efluentes líquidos -aguas servidas, RILes-, y hoy estamos preocupados de los residuos sólidos. Estoy cierto de que luego vendrá la preocupación -y la regulación- de los efluentes gaseosos”. ¿En qué nivel se encuentra la investigación chilena en el área de la filtración biológica? “Estamos en el nivel internacional; no estamos atrasados en lo que se refiere a la investigación. El problema es la aplicación y, como se mencionó anteriormente, no habrá aplicaciones si no hay regulación que obligue a filtrar las emisiones gaseosas con bajas concentraciones de compuestos contaminantes”. ¿Qué soluciones biotecnológicas –teóricas y en aplicación- existen para problemas concretos como el “smog” de Santiago, la contaminación en Puchuncaví o el reciente caso de la planta de Pelequén? “La contaminación del aire por partículas en suspensión –caso de Santiago- se debe principalmente al polvo. Las industrias tienen filtros que precipitan el material particulado. ¿La solución? Pavimentar ese 30% de calles que todavía son de tierra. Con respecto a la zona de Puchuncaví, si bien hay investigaciones que tocan el tratamiento biológico de gases en altas concentraciones, El tratamiento biológico de efluentes gaseoexiste un problema sos, ya está siendo probado como proceso de escala que hace de alta efectividad, ambientalmente amigable inviable el uso de y económicamente rentable. biofiltros. Pero en el caso de tratamiento de lodos, la mejor solución, indudablemente, es el tratamiento biológico, tanto por costos como por efectividad”.


INVESTIGACIÓN - 24/25 -

*Raul Espinace: Director ejecutivo de geotecnia Ambiental, Profesor Titular de la PUCV., es Ingeniero Constructor de la PUCV y Doctor Ingeniero Universidad Politécnica de Madrid, España.

contamInantes en eL sUeLo

fIToeSTABILIzACIóN eN TrANQueS de reLAveS: CAPTURAS DE METALES MEDIANTE ESPECIES VEgETALES

fLores, pastos, arbUstos y ÁrboLes son La mejor soLUcIón para estabILIZar metaLes en tranQUes De reLaves. sI bIen en chILe sóLo se han reaLIZaDo experIencIas pILoto, Los posItIvos resULtaDos obtenIDos permIten aUGUrar Un fUtUro promIsorIo para esta tÉcnIca De bIorremeDIacIón.

Medio millón de toneladas diarias de material altamente contaminante vierten las mineras en los más de 120 tranques de relaves operativos que existen hoy en Chile. A ello hay que agregar más de 740 tranques cerrados o simplemente abandonados. “De ese total, un alto porcentaje está con riesgo físico, filtraciones, inestabilidad de muros y preocupante erosión eólica”, sostiene el Dr. Raúl Espinace*, académico de la PUCV, especialista responsable de los proyectos de investigación FONDEF “Metodología Integrada para Rehabilitar Rellenos Sanitarios y Tranques de Relaves” y “Desarrollo de Tecnologías para la Estabilización Estructural y Mitigación de Efectos Ambientales Derivados de Tranques de Relaves”, que tienen entre sus propósitos el establecer procedimientos validados de la tecnología de fitoestabilización. El objetivo fundamental de la fitoestabilización tiene relación con la estabilización física, química y biológica de los metales contenidos en un suelo contaminado o en un sustrato rico en metales, como los relaves mineros, de forma de reducir los impactos ambientales posibles de producirse en el medio. Esa es la principal diferencia con la forestación, proceso que no logra la estabilidad química de los relaves, que mantienen su potencial de toxicidad por metales, tanto para las plantas introducidas como para otros organismos que entran en contacto con los relaves. Espinace señala que al presente sólo se han realizado experiencias piloto de fitoestabilización, enmarcadas en proyectos de investigación. Por el contrario, experiencias de forestación sí se han ejecutado a gran escala. No se ha avanzado más con la fitoestabilización “porque no hay una exigencia legal para el cierre de tranques de relave. Sin embargo, en noviembre de este año comenzará a regir la nueva Ley 20.551 y el Reglamento Plan de Cierre de Faenas Mineras, que obligará a las empresas del sector a presentar planes de cierre para sus faenas”. Un tranque de relave puede convertirse desde un pasivo a ambiental a un área de uso con varias alternativas. Al respecto Espinace enfatiza que para

un depósito de relaves cualquiera existen distintas posibilidades de uso posterior o de rehabilitación. Por ejemplo, el programa de fitoestabilización puede ser pensado para recuperar una formación vegetal similar a la natural existente en el lugar (rehabilitación ecológica), de forma de integrar en forma armónica la cubierta vegetal establecida artificialmente sobre el depósito de relaves con su entorno; este tipo de alternativa también puede ser pensada hacia la generación de una zona de conservación, donde se ayude a la preservación de especies vegetales vulnerables, como puede ser un jardín botánico. Otras alternativas usadas en el extranjero han sido la creación de parques de esparcimiento o la plantación de bosques de explotación para bioenergía, entre otras. Las especies más idóneas se determinan por la capacidad de tolerancia de las plantas a los altos contenidos de metales presentes en los relaves y a las condiciones climáticas del lugar de emplazamiento del depósito. También incide el uso posterior o la alternativa de rehabilitación elegida para el sitio. Por ejemplo, la recuperación de una formación vegetal similar a la natural presente en el área, la creación de un parque de esparcimiento o la plantación de un bosque para explotación. Un programa de fitoestabilización considera un análisis previo de los factores mencionados, de manera que no afecta la efectividad de los resultados. La alternativa más adecuada de fitoestabilización dependerá de las potencialidades y restricciones propias del lugar de emplazamiento del depósito de relaves (topografía, clima, grado de aislamiento, etc.); de los recursos económicos disponibles para la ejecución del programa de fitoestabilización, de las posibilidades y restricciones en el ámbito de la ingeniería, de las regulaciones ambientales y mineras, y de las posibilidades y restricciones en el ámbito de la ecología. Espinace indica que las especies metalófitas son las más adecuadas, las cuales se caracterizan por su capacidad para tolerar concentraciones de metales biodisponibles en el sustrato hasta 100 veces más elevadas que las plantas comunes (sensibles). Estas especies han desarrollado mecanismos biológicos que les permiten resistir


Plantas metalófitas nativas

concentraciones de metales en sus tejidos que son tóxicas para la mayoría de las plantas. Junto con esa tolerancia, las plantas deben acumular los metales en sus raíces y no llevar grandes cantidades a los tallos y las hojas. En palabras simples, la planta no se vuelve tóxica”. “La fitoestabilización se fundamenta en crear un sistema vegetacional que sea ambientalmente autosustentable. Principio que se logra utilizando especies endémicas y/o nativas”.

1.-Mimulus luteus

2.- Nolana divaricata

3.- Mulinumspinosum

4.- Cenchrus echinatus

El conocimiento actual sobre plantas metalófitas nativas es escaso. Sin embargo, los especialistas destacan que nuestro país tiene un enorme potencial, toda vez que la flora endémica ha coexistido por 23 millones de años con suelos ricos en cobre, manganeso, hierro, oro y plata. Entre las especies estudiadas se encuentran el cadillo (Cenchrus echinatus), la pascueta (Erygeron berterianum), el berro amarillo (Mimulus luteus), la mata barrosa o hierba de la culebra (Mullinum spinosum) y el suspiro (Nolana divaricada).

Beneficios de la fitoestabilización La fitoestabilización es una aplicación emergente dentro del área de la fitorremediación, que se define como el uso de plantas para remover contaminantes orgánicos e inorgánicos o dejarlos en formas inocuas. La especificidad de la fitoestabilización radica en el uso simultáneo de plantas y acondicionadores de suelo para estabilizar in situ metales y metaloides, dejándolos en formas inocuas o no biodisponibles para los seres vivos. De acuerdo con la Guía de Fitoestabilización de Depósitos de Relaves desarrollada por el Centro de Investigación Minera y Metalúrgica, CIMM y el Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA, los objetivos del proceso son:

1.- Inmovilizar o reducir la biodisponibilidad de los metales presentes (estabilización química). 2.- Prevenir la dispersión eólica e hídrica del material hacia las zonas aledañas al disminuir eficientemente el potencial de erosión de los relaves (estabilización Física). 3.- Asegurar la autosustentabilidad del sistema vegetal recreado artificialmente, al restituir la actividad de la

microbiota encargada del ciclado de los nutrientes (estabilización biológica). Evaluaciones realizadas en el extranjero indican que la fitoestabilización es tan eficiente como los métodos tradicionalmente usados para estabilizar fisicoquímicamente sustratos enriquecidos con metales, pero es menos costosa y ambientalmente más adecuada, por lo que permite rehabilitar grandes superficies de sustrato.


TECNOLOGÍA - 26/27 -

tratamIento De resIDUos LÍQUIDos

geNerACIóN de LodoS de TrATAmIeNTo de AguAS reSIduALeS eN CHILe y LA TECNOLOgÍA ANAEROBIA PARA SU ESTABILIZACIÓN

La remocIón De materIa orGÁnIca constItUye Uno De Los objetIvos DeL tratamIento De Los resIDUos Urbanos, UtILIZÁnDose en La mayorÍa De Los casos procesos bIoLóGIcos.

El creciente desarrollo de la economía chilena en las últimas décadas ha traído un crecimiento urbano e industrial con importantes beneficios a la sociedad y calidad de vida de los ciudadanos, así como también una creciente preocupación por el medioambiente. Esta preocupación ambiental se ha traducido en el marco regulatorio y normativo en diferentes cuerpos legales que han dado claros lineamientos de los avances de los últimos años. Los aumentos de la cobertura de tratamiento de aguas servidas (Figura 1) (en Santiago se pasaron de un 2,8% a un 100% en 12 años), son un claro ejemplo de estos avances y han dado solución a grandes problemas sanitarios y ambientales que presentaba el país, protegiendo al entorno, la salud y bienestar de las comunidades cercanas a los cursos de agua contaminados, así como también a las actividades económicas derivadas del aprovechamiento de estos recursos hídricos. No obstante lo anterior, el manejo de residuos y lodos de las PTAS ha presentado un desafío complejo para las instalaciones sanitarias en términos económicos sociales y medioambientales. En el proceso de descontaminación en las PTAS se compone de varias etapas. En primer lugar se realiza un tratamiento preliminar que permite remover los sólidos gruesos (por filtración), la arena (aeración) y las grasas (flotación). En general, el tratamiento primario es un tratamiento mecánico y/o fisicoquímico que permite remover la materia orgánica suspendida por sedimentación y flotación, eventualmente mediante un agente floculante, las grandes plantas de tratamiento incorporan esta etapa. En Chile, el 64% de las PTAS tienen algún tipo de tratamiento preliminar, siendo las rejas y tamiz el más común, y tan sólo un 11% de ellas incorporan tratamiento primario, de las cuales el 90% corresponde a sedimentación. El tratamiento secundario incluye etapas de purificación biológica para remover la materia orgánica disuelta, y es muchas veces visto como la principal etapa de una planta de tratamiento. Las principales tecnologías de tratamiento biológico disponibles en Chile son: los lodos activados (LA), utilizados en el 61% de las PTAS empleando mayormente LA de aeración extendida, pero también LA convencionales o en reactores batch secuenciales, las lagunas aireadas y/o de estabilización (mayormente en comunidades rurales), los filtros de medio fijo y los

digestores anaeróbicos. Por último, el tratamiento terciario, o avanzado, permite remover cualquier otro elemento no deseado, generalmente los nutrientes (nitrógeno y fósforo). Actualmente sólo el 8% de las PTAS en Chile tiene algún tipo de tratamiento terciario. Antes de descargar el agua tratada esta es desinfectada, en 90% de las PTAS en Chile, por cloración y radiación UV. Sin embargo, cada etapa del proceso de tratamiento se acompaña de la generación de lodos, i.e. residuos sólidos o semi-sólidos, que contienen agua, alto contenido de materia orgánica, nutrientes (fósforo, nitrógeno), metales pesados, micro-contaminantes orgánicos (hidrocarburos aromáticos policíclicos, bifenilos policlorados) y microorganismos. La calidad de los lodos provenientes de las PTAS depende del diseño de la planta procesadora y del tipo de agua residual tratado. eL probLema: La DIsposIcIón De LoDos De tratamIento De aGUas resIDUaLes en chILe El tratamiento y la evacuación de los lodos es uno de los problemas más complejos al que se enfrentan las empresas de tratamientos de aguas residuales. De hecho es un factor económico importante en el tratamiento, ya que representa aproximadamente de 20 a 60% del costo de la planta de tratamiento. Los lodos separados en el sedimentador primario y aquellos producidos en el tratamiento biológico deben ser estabilizados con el fin de evitar una degradación natural de éstos con los impactos ambientales negativos asociados como son los malos olores y emisiones de metano y ácido sulfhídrico. La estabilización permite reducir la presencia de patógenos, eliminar los olores desagradables, y reducir el potencial putrescible. Hasta 2005, el 60% de las PTAS de lodos activados convencionales realizaba tratamiento de lodos, al igual que el 25% de las plantas de aeración extendida, el 30% de aquéllas con reactores Batch y el 40% de las plantas con medio fijo. Para la estabilización de los lodos se realizan generalmente un proceso biológico mediante de digestión (aeróbica o anaeróbica),


Figura 1 Figura 1: Evolución de la cobertura en Chile urbano, 1975-2006 (SISS, Superintendencia de Servicios Sanitarios). Figura 2: Esquema general de una PTAS, donde se ve la generación y disposición de lodos.

Figura 2

el tratamiento térmico, el tratamiento con cal, y el compostaje. Dentro de las alternativas que existen en Chile la más utilizada es la digestión aeróbia (en un 80% de las PTAS) y se emplea generalmente en plantas de capacidad inferior a 20.000 m3/ día. Esta tecnología está basada en la respiración endógena (auto-consumo de los microorganismos conforme se agota el substrato). La inversión inicial requerida no es alta pero la desventaja esta en el mayor costo energético asociado a la aireación, y además el lodo producido tiene pobres características para la deshidratación subsecuente. Por otro lado, el proceso de digestión anaeróbica, la materia orgánica se convierte a metano (6570% del biogás producido), dióxido de carbono (25-30%) y pequeñas cantidades de nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y otros. Pese a requerir más tiempo para el tratamiento, es utilizado en las plantas de mayor tamaño, debido a los menores

costos operacionales y al atractivo energético que significa la generación de metano. Este biogás se puede emplear como combustible para calderas y motores, que pueden ser usados internamente para el bombeo de agua o la generación de electricidad o en el caso de la planta la Farfana se reinyecta a la red de gas natural de la Región Metropolitana. El metano del biogás producido tiene un poder calorífico de 35.800 kJ/m3 (o 22.400 kJ/m3 para el biogás), comparable con los 37.300 kJ/ m3 del gas natural. Una alternativa conocida a nivel mundial pero que no se lleva a cabo en Chile es el compostaje, siendo una tecnología económica y viable para el tratamiento de los lodos provenientes de plantas de lodos activados, pero su utilización desde un punto de vista agronómico plantea una serie de desventajas al aplicarlo a suelos agrícolas debido a los contenidos de metales pesados y otros contaminantes orgánicos.


RSE

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Alfonso Salinas, Gerente de Hsse y Asuntos Corporativos de GNL Quintero:

RSE EN PLANTA GNL MINIMIZAr IMPACTOS EN LA BAHÍA GNL Quintero desarrolla un programa de Responsabilidad Social Empresarial (RSE), donde destaca un plan de seguimiento, que incorpora todo lo necesario para monitorear el desempeño ambiental en calidad de aire, ruido, arqueología y medio marino.

“Desde los inicios de la compañía, antes de que se iniciaran las obras del Terminal, nosotros ya estábamos iniciando los acercamientos con las comunidades de Quintero para conocer sus aprehensiones sobre el proyecto y buscar soluciones en conjunto”, afirmó Alfonso Salinas*, Gerente Hsse y Asuntos Corporativos, para explicar el nexo que tienen como empresa con la comunidad en donde se encuentran insertos. La Responsabilidad Social Empresarial (RSE) es uno de los focos más importantes dentro de la empresa. Desde hace tres años han ganado el premio ASIVA, que se transforma en un orgullo por el trabajo que ellos realizan, pero a su vez en un gran desafío.

Desde el año 2009, en la bahía de Quintero, se encuentra en pleno funcionamiento el terminal de GNL Quintero S.A, que es de recepción, almacenamiento y gasificación de Gas Natural Licuado, el cual abastece de forma permanente y segura la zona central de Chile, que anteriormente era suministrada por el gasoducto desde Argentina. El GNL es proveído desde el portfolio de suministro de BG Group, empresa líder en la industria mundial del GNL y socia del proyecto, diversificándose de esta manera las fuentes de suministro. Este Terminal que obtuvo financiamiento internacional por US $1.066 millones, posee los más altos estándares en calidad, seguridad y respeto por el medio ambiente, tanto en su diseño como en la construcción y operación de éste. “Nuestro compromiso es minimizar los impactos que nuestra ope-

ración genera en la bahía. Para eso seguimos los más altos estándares de operación y cuidado al medioambiente que existen en la industria del GNL a nivel mundial. Creemos que es nuestra responsabilidad, y nos esforzamos por estar a la altura de lo que nuestra comunidad vecina requiere”, afirmó Salinas. Ocupa una superficie de 40 hectáreas en la bahía de Quintero que consiste en un muelle de 1.878 metros de largo y de 12 metros sobre el nivel del agua, el que permite el atraque de barcos de GNL y por donde se transporta en ductos criogénicos hasta los tres estanques de almacenamiento en donde se descarga el GNL y se almacena en tierra. Por otra parte se encuentra una planta de regasificación con tres vaporizadores que permite procesar 2,5 millones de toneladas por año de GNL (“2.5 MMtpa”), produciendo unos 10 millones de metros cúbicos por día de gas natural (“10 MMm³/día”) en base (y hasta 15 MMm³/ día en punta) los cuales se inyectan a la red de gasoductos para su distribución en la zona central del país. Pero como toda empresa que está inserta dentro de una comunidad, GNL Quintero posee un programa de Responsabilidad Social Empresarial que posee objetivos claros y alineados con su misión, entre los que se puede mencionar un plan de seguimiento ambiental del proyecto, el cual incorpora todos lo necesario para monitorear el desempeño ambiental en calidad de aire, ruido,


arqueología y medio marino. En su relación con el entorno destaca el plan “Buen Vecino”, el cual consiste en la interacción con la comunidad, manteniendo una comunicación fluida con los principales actores que la componen, con el objetivo de realizar un cambio cultural profundo, basado en valores como la colaboración, responsabilidad y confianza, la que hubo que trabajar arduamente para obtenerla. “Actualmente desarrollamos el programa Damos Nuestra Mejor Energía, concepto que engloba el trabajo y el compromiso de la Compañía para seguir creciendo junto con la comunidad y que se concreta en cuatro líneas: una mejor ciudad para Quintero, traspaso de experiencia en seguridad y prevención, aporte de nuevas herramientas de formación y financiamiento de proyectos y trabajo junto con los pescadores para rescatar esta valiosa actividad”. Trabajando con los Pescadores Uno de los principales problemas que debieron solucionar fue el deterioro sufrido por los pescadores dentro de su oficio, producto de la actividad industrial que desde hace décadas existía en la zona. Los pescadores realizan una de las actividades que mueve la economía y el turismo local, además de ser parte del patrimonio cultural, social e identitario de la comuna. “GNL Quintero se acercó a ellos y con el tiempo ha construido una relación de mutua confianza. Actualmente, trabajamos con los cuatro sindicatos de pescadores de las caletas de Quintero: El Manzano, Loncura, El Embarcadero y El Papagallo, abordando su problemática tanto en la búsqueda de soluciones de largo plazo, como en la implementación de apoyos y proyectos inmediatos”, declaró Alfonso Salinas. Este trabajo se lleva a cabo por ejemplo, a través de un libro por caleta, en donde se logra definir una estrategia de desarrollo de largo plazo para diversos proyectos. En la actualidad se encuentran trabajando en proyectos pilotos, mientras que se logren generar un financiamiento público para los proyectos más grandes. En el corto plazo, se ha apoyado diferentes iniciativas a través de fondos concursables o proyectos especiales, que les han beneficiado principalmente en materia de seguridad, capacitación y el desarrollo de nuevas formas de incrementar sus


HÁBITAT Y SOCIEDAD Gráfico de desplazamiento solar / valaparaíso

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*Eduardo Nanjarí R.: Arquitecto UCV, Consultor gD&C

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Las denominadas “arquitectura sustentable*, sostenible, verde, ecológica y/o bioclimática”, son un modo de concebir el diseño arquitectónico, buscando optimizar recursos naturales y sistemas de edificación de tal modo que minimicen el impacto ambiental de los edificios sobre el medio ambiente y sus habitantes y reduzcan el consumo de energías convencionales, incorporando las energías renovables bajo el principio de “eficiencia energética”.

ArQuITeCTurA SoLAr pASIvA

Los edificios solares pasivos tienen como objetivo mantener el confort térmico interior en todo el día y en los distintos ciclos anuales, con respecto al sol, humedad, viento y temperatura exterior, reduciendo el consumo de sistemas de calefacción y refrigeración, principales fuentes del consumo de energías. Los sistemas solares pasivos, utilizan el calor emitido por el sol sin mecanismos o dispositivos electromecánicos, usando principios como la convección, conducción o radiación del calor y recursos como la protección eólica, el aislamiento térmico, la protección solar, la ventilación o la masa térmica.

El término “arquitectura sustentable” proviene del termino “desarrollo sostenible” que la primer ministro noruega gro brundtland incorporo en el informe “Nuestro fututo común” en la sesión de la ONU 1987. “El desarrollo es sustentable cuando satisface las necesidades de la presente generación sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para que satisfagan sus propias necesidades”.

Sistemas como la ganancia directa, el muro de acumulación, el techo acumulador de calor, o la captación y acumulación de calor se presenta como alternativas a los sistemas de climatización (calefacción, refrigeración o ambas) que son un foco primario para la arquitectura sustentable siendo los que más energía consumen. En un edificio solar pasivo el diseño permite que éstos aprovechan la energía del sol, valorando el diseño de las ventanas, incorporando la inercia térmica mediante el uso de materiales de construcción que permiten la acumulación del calor en su masa térmica, como el hormigón, ladrillos, piedra, adobe, tapia, suelo cemento, entre otros. el dispositivo fundamental de control es la ventana utilizada para maximizar la entrada de la luz y energía del sol mientras se busca reducir al mínimo la pérdida de calor a través del cristal que es muy mal aislante térmico. En el hemisferio sur la mayor superficie vidriada se ubica al norte para captar el sol en invierno y se restringe al máximo las superficies vidriadas al sur.

La arquitectura solar es característica de la vivienda vernácula del campo chileno, caracterizada por muros gruesos de adobe con pequeña perforación de puertas y ventanas cuya masa térmica regula la temperatura interior en conjunto con la gran cubierta de tejas y el corredor cubierto como espacio intermedio que regula la luz y el calor. En su construcción se emplean antiguas técnicas y materiales tradicionales, por lo general barro para los adobes de los muros y las tejas para las techumbres.


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arquitectura bioclimática

La arquitectura bioclimática consiste en el diseño de edificios teniendo en cuenta los recursos disponibles en el entorno geográfico y sus características climáticas (topografía, vegetación, lluvias, vientos) para disminuir los impactos ambientales, y reducir los consumos de energía, aprovechando la energía solar por medio de elementos pasivos. Sus fundamentos coinciden básicamente con las leyes físicas de radiación, captación, acumulación y distribución del calor, de tal modo que la arquitectura Solar Pasiva, es una forma de diseño bioclimático que incluye la selección y uso de tecnologías, que minimizan el uso de las energías renovables y sobre todo, las tecnologías basadas en combustibles fósiles.

“Sustentabilidad se entiende como perdurabilidad de la materialización frente al impacto del medio proyectado en el tiempo y en el espacio dejando la mínima huella ecológica posible”.

* Entendemos que arquitectura o construcción sustentable no sólo se refiere a la adecuada elección de materiales y procesos constructivos por defecto económico, sino que además, conjuga un factor social: el poder alcanzar a través del diseño mejores estándares de calidad de vida en la vivienda y en el entorno urbano mediático de cada habitante.

MURO TROMBE: un elemento de captación solar pasiva Muro o pared orientada al sol, preferentemente al norte en el hemisferio sur y al sur en el hemisferio norte, construida con materiales que puedan acumular calor bajo el efecto de masa térmica (tales como piedra, hormigón, adobe o agua), combinando con un espacio de aire, una lámina de vidrio y ventilación que actua como un colector solar térmico. Durante el día los rayos del sol atraviesan la lámina de vidrio calentando la superficie oscura del muro y almacenando el calor en la masa térmica de éste.

En la noche, el calor escapa del muro tendiendo a enfriarse principalmente hacia el exterior. El encuentro con la lámina de vidrio (semiopaca a la radiación infrarroja) hace que el calor sea devuelto al interior. Esto permite que mientras en el exterior hay muy bajas temperaturas el interior se encuentra en confort higrotérmico, y adecuadamente diseñado y calculado se puede lograr una temperatura constante de 18 a 20º C.


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en busca de una arquitectura ecológica La Casa Solar MIT

Entre los años 30 y 50 del siglo XX se desarrollaron en Estados Unidos, numerosas investigaciones y prototipo experimentales que se proponían promover los conceptos de una arquitectura ecológica. La Casa Solar MIT construida en 1939 en Masachusset bajo el proyecto académico de H.C. Hotel, marcó un hito en este campo, mientras que en la Universidad de Princeton

Víctor Olgyay, precursor de la investigación de la relación entre arquitectura y energía pública en 1962 “Arquitectura y Clima”, donde trata la relación entre el edificio y el medio, desarrollando una teoría del diseño arquitectónico coherente con los principios de la biología, climatología, ingeniería y física en función de la orientación, la forma de la edificación, el emplazamiento y el entorno, los efectos del viento y los materiales.

dos CASOS DE ARQUITECTURA bioclimática EXPERIMENTAL:

1. LA HOSPEDERÍA DEL ERRANTE*

El aire en su capa inferior choca con la rampa y se eleva, la capa internmedia del aire sube por el reflector y la capa superior es deflectada produciendo una zona eddy en el techo.

Teniendo como fundamento un proyecto de investigación Fondecyt de investigación, titulado “Desarrollo en el espacio constructivo de elementos técnico – arquitectónicos que gradúan las energías de la intemperie”, esta obra, construida en la Ciudad Abierta de Ritoque*. Se sitúa como lo plantea su autor el arquitecto Manuel Casanueva, en el campo de la arquitectura experimental, enfrentando como problema el desarrollo de una envolvente que responde a las condiciones del entorno, captando y graduando las energías de la intemperie. Inscrita en una concepción particular del z arquitectónico y de un planteamiento original del concepto de “campos de abstracción”, como método de inducción del proyecto a partir de la estructura cúbica del espacio tridimensional, la obra se configura en función de un conjunto de elementos definidos como fuselajes y deflectores aerodinámicos, dispositivos de aceleración eólica; celosías, lucarnas y bow Windows que regulan las fuerzas del viento y las propiedades de la luz, características del lugar.

*Ciudad Abierta Cooperativa Amereida-Escuela de Arquitectura UCV, Ritoque

2. solar Decathlon Solar Decathlon es una competencia que organiza anualmente la Comisión de Energía de los EE.UU desde 2005, en la cual alumnos de diferentes universidades de todo el mundo presentan prototipos de casas solares sustentables. El 2010, la sede del concurso fue la ciudad de Madrid, donde se presentaron 17 diferentes prototipos de viviendas solares. Gracias a que la producción fue casi el triple de los que se consumió (2.579,2 KWH y 6.177,5 KWh respectivamente), fue posible verter toda la energía que sobró a la red pública, cumpliendo uno de los objetivos más importantes que es mostrar al público los beneficios que otorga la energía solar y la utilización de viviendas alimentadas por energías renovables.


Proyecto “Magic Box” año 2005 / UPM

LAS PROPUESTAS DE LA UPM: La Universidad Politécnica de Madrid (UPM) presentó en Solar Decathlon 2005 el proyecto MAGIC BOX en referencia a un conocido juguete, por su versatilidad de movimientos. La obra no sólo resalta aspectos visuales y espaciales, sino también el sentido de eficacia en el uso de materiales, recursos y energía, minimizando la producción de residuos. La vivienda se pensó para llegar al extremo bioclimático, dándole gran importancia a la calidad del aire y a la ventilación interna, en términos de confort higrotérmico, mediante una estrategia bioclimática activa para invierno y para verano, y para el día y la noche, usando nuevas tecnologías buscando la máxima integración arquitectónica con una estética tradicional e innovadora. El techo junto con los muros son configurables mediante un dispositivo tecnológicos permitiendo varias orientaciones y que el núcleo central de la casa se transforme en un patio interior, característico

Proyecto “Black &White” año 2007 / UPM

de la casa tradicional andaluza, según la época del año. El 2009 la UPM presento su proyecto Black and White, basando su estrategia en la rotación de su elemento de cubierta de captación solar, siguiendo la posición de Sol. Una cubierta rotatoria dotada de una instalación de paneles térmicos y fotovoltaicos, ofrece los ángulos necesarios para “seguir” al sol según la latitud donde se encuentre la casa. En cada una de sus esquinas se ubican paneles fotovoltaicos auto-orientables, para dar mayor poder energético a la vivienda, y en la parte central del techo un lucernario aporta luz difusa durante el día, ayudando a un menor consumo eléctrico. El sistema funciona consumiendo una mínima energía capaz de mover la cubierta.

1 Tobera deflección del viento. 2 Impresiones cúbicas ranuradas. 3 Sobrerrelieve mayor caudal de luz. 4 Bow-window. 5 Muro Celosias. 6 Muros Fuselados.


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25 CASAS BIOCLIMÁticas en tenerife

Pasados 15 años desde que el Cabildo Insular de Tenerife y el instituto Tecnológico y de Energías Renovables (ITER), convocaron un concurso internacional de anteproyectos para la construcción de 25 viviendas bioclimáticas, este objetivo es hoy una realidad. La Urbanización Casas Bioclimáticas ITER tiene como principal peculiaridad ser un laboratorio de estudio de las diferentes técnicas bioclimáticas y de integración de energías renovables aplicadas a la arquitectura. Las viviendas, son autosuficientes energeticamente a través del uso de paneles fotovoltaicos y térmicos. El proyecto persigue la difusión de estas técnicas y la integración de energías renovables en

la arquitectura, entre los usuarios, los constructores, diseñadores y fabricantes. Las viviendas destacan por su condición tectónica, arraigada a las tradicionales maneras de construir. Cada casa es diferente en cuanto a su configuración, materiales, sistemas constructivos, técnicas de aprovechamiento de los recursos naturales e integración doméstica de las energías renovables. Por su condición experimental se manifiesta formas innovadoras, sin embargo estas no trascienden a las formas de las ciudades que siguen siendo convencionales, planteando una necesidad de transferir esta experiencia a la práctica de la arquitectura real.

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arquitectura SOLAR ACTIVA Con el objetivo de lograr eficiencia, en a cuanto reducción de emisiones contaminantes, y ahorro de energías convencionales, se dispone de sistemas energéticos y de climatización como elementos de regulación y utilización de energías no renovables. Colectores termosolares planos o de tubos de vacío, combinados con paneles fotovoltaicos trasforman la energía de la radiación solar en electricidad conservable en baterías acumuladoras que la entregan las redes centrales, disminuyendo la demanda de energías convencionales a un menor costo y menor impacto en el medio.


REFERENCIAS: *“De los Campos de Abstracción y los Elementos Técno-Arquitectónicos para una Arquitectura Experimental”, editado por la Universidad Finis Terrae. * Arquitectura Viva, N°130. “La Hora Solar”. 2010 * Revista Innotec N°1, revista del Consejo Chileno de la Construcción Sustentable. 2008 * Sarmiento, Pedro. “Energía Solar en Arquitectura y Construcción”.RIL editores, 2007. Santiago de Chile * Eyquem Astorga, Miguel. “La casa Peña en Colina” [artículos de revistas]. 1999, abril. Publicado en: ARQ, n.41(1999:Abr.) * “Arquitectura y Eficiencia Energética”. Editorial LOFT PUBLICATIONS. Barcelona. 2011

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SUSTENTABILIDAD Y EFICIENCIA ENERGÉTICA La eficiencia energética se ha convertido en el objetivo de la sustentabilidad como concepto cuantificable y medible, que en el contexto de la actual crisis energética se refleja en los costos y en la escasez de recursos naturales, que requieren de la tecnología para implementar soluciones. Desde este punto de vista no es extraño que la imagen predominante de una construcción sustentable sea la imagen técnica ligada a los sistemas y dispositivos tecnológicos incorporados a los procesos de diseño con esa finalidad. Elementos, mecanismos y/o sistemas constituidos por materiales, métodos constructivos, equipos e instalaciones como paneles solares que se montan con mayor o menor grado de integración sobre las techumbres de edificios, independientemente de sus características formales. Tanto el concurso Solar Decathlon como las casas de Tenerife, demuestran la falta de investigación cruzada y coordinada entre industria, profesionales e investigadores. Todavía los diseños deben acoplar soluciones estandar de paneles solares diseñadas al margen de los dispositivos tecnológicos.

La virtud termodinámica de la arquitectura no reside tanto en los sistemas y mecanismos tecnológicos como paneles solares, dispositivos de climatización, etc. sino mas bien en sus emplazamientos, orientación, forma e iluminación determinadas por la maestría de la concepción arquitectónica.

La Casa Peña en Colina*

Sede del Instituto J.I. Molina, vivienda del entomólogo Luis Peña. Arquitecto Miguel Eyquiem

Esta casa se configura por un gran techo que corta el rayo de sol y lo refleja. Una membrana suspendida e independiente1 encierra el interior como cámara abierta2 regulando la luminosidad interior durante el día.

Así se hacen notorios los casos donde la relación del edificio y su entorno interactúa cualificando arquitectonicamente el espacio y el habitar humano, no limitándose a una simple aplicación de recetas, y cumplimiento de estándares y parámetros establecidos.

La planta libre corre independientemente bajo las rectas del envigado3 orientado en dirección del viento sur, en función del enfrentamiento del paisaje del valle a partir del paso por el corredor4 y los marcos pintados siguiendo un orden solar: amanecer amarillo, mediodia verde, atardecer en la fachada poniente rojo, marcando el camino del sol y el ritmo del tiempo de la arquitectura recorrida a través de un espacio con espesor que controla la luz y las vistas, desde el pórtico5 corredor como instrumento óptico para centrar el fondo y medir las profundidades sobre la colina y la proporción entre el observador, los muros y el fondo.


EXTENSIÓN - 34/35 -

NBC participa en XXXIII Congreso AIDIS en Brasil El director del centro y de la División de Coordinación del Cambio Climático de AIDIS (DC3), Rolando Chamy; y la gerente de CGFMDL Chile, Elba Vivanco, participaron de la mesa redonda “DC3: Cambio Climático, Oportunidades y Desafíos para la Ingeniería Ambiental del Tercer Milenio”, en el marco del XXXIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, AIDIS 2012, desarrollado en la ciudad de Salvador de Bahía, Brasil. El evento, desarrollado entre el 3 y 7 de junio, convocó a socios y expertos del área sanitaria de

todo el continente; y fue ocasión para dialogar y trabajar en pos del desarrollo de servicios de agua y saneamiento de primera calidad para América, dentro de un ambiente sano y propicio para su avance. En este contexto, Rolando Chamy dirigió la mesa redonda en la que participaron la subdirectora científica de EULA, Gladys Vidal; el director del Instituto de Ingeniería de la UNAM, Adalberto Noyola; y la Gerente de CGFMDL Chile.

NBC CONSTRUYE SEGUNDO EDIFICIO

El nuevo recinto albergará laboratorios, auditorios y una planta piloto. Una inversión de más de 300 millones de pesos está realizando el Núcleo Biotecnología Curauma (NBC) para expandir sus instalaciones, impulsado por la necesidad de crear más espacios para el desarrollo de proyectos con el sector público y privado. Esto, de la mano de la creciente demanda de sus servicios, tanto de empresas de la V Región como de países como España, México, Argentina y Japón. Para ello, en abril de 2012 inició la construcción de un nuevo edificio ubicado al costado del actual centro, siguiendo el mismo

estándar arquitectónico de alta calidad. Este nuevo recinto albergará cuatro laboratorios –dos de ellos con Fraunhofer Chile Research y dos con el consorcio Naturalis-, dos salas de seminario, múltiples oficinas y una planta piloto. En total, serán 500 metros cuadrados financiados con recursos NBC, y que buscan sentar las bases del que será el nuevo Parque Científico de Curauma. Se espera que “NBC 2” se inaugure el 7 de septiembre de este año, con la segunda versión del “Foro Nacional de Biotecnología e Innovación” desarrollado por el centro.


Inauguración año académico 2012 del Postítulo en Mecanismo de Desarrollo Limpio y Eficiencia Energética

Taller de presentación de resultados proyecto “Desarrollo de un Sistema Biológico Integrado de Captación de Gases de Efecto Invernadero”.

Evento: Inauguración año académico 2012 del Postítulo en Mecanismo de Desarrollo Limpio y Eficiencia Energética 1. Izq. a der: Cristián Cárdenas- Lailhacar (Consultor Internacional en Energía y EE); Francisca Rosenkranz(NBC); Inés Ibaceta (Centro Energías Renovables PUCV) , Pablo Araya Kroff (Simbiente). 2. La directora de CEAL-PUCV, Amelia Dondero; y el director de NBC, Rolando Chamy; junto al titulado Sebastián Garín. 3. Primera generación de titulados del Postítulo en Mecanismo de Desarrollo Limpio y Eficiencia Energética. 4. Ex ministro de Energía del Gobierno de Chile, Ricardo Raineri, dicta conferencia “Desafíos energéticos para el Chile del siglo XXI”. 5. Izq. a der: Gonzalo Ruiz (PUCV); Ricardo Raineri (Ex ministro de Energía Chile); Amelia Dondero (CEAL); Cristián Cárdenas- Lailhacar (Consultor Internacional en Energía y EE); Rolando Chamy (NBC). Evento: Taller de presentación de resultados proyecto “Desarrollo de un Sistema Biológico Integrado de Captación de Gases de Efecto Invernadero”. 6. El evento, realizado en el Hotel de Mar, reunió a alrededor de 40 asistentes. 7. Andrea Irarrázaval, gerente general de Clean Energy, presentó resultados del proyecto financiado por InnovaChile de Corfo. 8. Dr. Alberto Reis, coordinador internacional de la Sociedad Iberoamericana de Algología Aplicada.


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Diplomado en Bionegocios

Núcleo Biotecnología Curauma

Curso Latinoamericano de Biotecnología

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Curso “Gestión y Eficiencia Energética I”

Núcleo Biotecnología Curauma

Inicio de clases el 20 de julio de 2012 29 de julio al 04 de Agosto de 2012 Julio y Agosto de 2012

II Foro Nacional de Biotecnología e Innovación

Núcleo Biotecnología Curauma

7 Septiembre 2012

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Curso “Desarrollo y Evaluación de proyectos de ERNC”

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Octubre y Noviembre de 2012

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Tecnología, Ambiente & Desarrollo  

Número 03. Año II. Julio de 2012

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