Los estudiantes de último año de la carrera de Ingeniería Civil Química, Iris Barra y Jonathan Pizarro, se han adjudicado recientemente el Fondo Desafíos de Innovación Social PUCV de la Dirección General de Vinculación con el Medio, a través de su proyecto denominado “Propuesta de acondicionamiento de aguas servidas tratadas, para generar un humedal en la comuna de Putaendo”.

La iniciativa, que tiene su origen en su trabajo de tesis “Descontaminación de aguas tratadas a partir de membranas funcionalizadas de óxido de grafeno”, surge a partir de la asignatura de Formulación de Proyecto, la que es impartida por la profesora Dreidy Vásquez y el profesor Gianni Olguín, este último su profesor guía.

“El fondo adjudicado se ancla de nuestra tesis, pero considera un punto mucho más potente que es la aplicación de esta tecnología de membranas funcionalizadas de óxido de grafeno que, a su vez, es el punto fuerte del estudio del profesor Olguín. En base a eso, más la motivación que teníamos de resolver un problema utilizando esta técnica, es que comenzamos a buscar lugares donde aplicarla”, explica Jonathan.

De este modo, lograron contactarse con el área de medio ambiente de la Municipalidad de Putaendo, una localidad que arrastra problemas de falta de recurso hídrico desde el año 1997, y ya desde el 2008 se encuentra en alerta de escasez hídrica.

 “Nos interesó el tema porque es una comuna que actualmente posee un problema importante de falta de agua, al punto de que en los últimos años las personas que viven en el sector y que se abastecen de la ganadería y de la agricultura, ya han podido ver que el ganado ha disminuido a la mitad desde el año 1997, pues el río Aconcagua en ese punto ya se encuentra totalmente seco, lo que ha llevado a que la gente actualmente ya no pueda percibir ese aporte económico que les dejaba esa actividad”, agrega Iris.

Para aplacar esta crítica situación, la Municipalidad de Putaendo está abasteciendo de agua a su población a través de camiones aljibes que llegan a aproximadamente 100 familias de la localidad. Para el resto, se han implementado las APR (Infraestructura Hidráulica Agua Potable Rural), las que se encuentran sectorizadas por número de habitantes. Sin embargo, estas plantas de saneamiento de aguas negras, realizan un tratamiento del recurso hídrico para ser usado exclusivamente para riego, pues no alcanza los estándares que exige la normativa vigente. A esto se suma que estas APR se encuentran actualmente en estado de abandono, siendo gestionadas y controladas exclusivamente por los habitantes.

“Si bien las plantas de tratamiento logran eliminar toda la biomasa del agua, no alcanza el estándar que la norma chilena exige para agua de riego. Por esta razón, vimos la posibilidad de tomar esta tecnología de membranas funcionalizadas de óxido de grafeno y formulamos una hipótesis, la que se resume en lograr descontaminar el agua de un flujo x para que calce dentro de la norma Nº1333, inclusive hacerla apta para el consumo del ganado. Estas plantas de tratamientos tienen que soltar el agua a su cauce natural, entonces la idea es que una vez que es liberado este recurso fuera de la planta tratamiento, vamos a tomarlo dentro de ese cauce”, explica Jonathan.

Estos tesistas se encuentran actualmente en pleno trabajo de laboratorio, realizando los análisis y pruebas que les permitirán obtener una membrana funcionalizada con las características que se requiere para purificar el agua.

“Nuestra membrana es un tubito largo de Alf alúmina, con una delgada capa de gama de alúmina, que juntas forman el soporte. Sobre este soporte se aplica un adhesivo, y encima de éste se agrega óxido de grafeno, un polvo que se obtiene a partir de la oxidación del grafito. Para ello, nosotros aplicamos un proceso de electro obtención y lo transformamos en óxido de grafeno, el cual posee unos terminales de carbono que funcionalizamos con un crosslinker. Este crosslinker surgió a partir de investigaciones previas, mediante las cuales sabíamos de ante mano que iban a surgir problemas que son necesarios de corregir antes de que ocurran “, explica Jonathan.

De este modo, los estudiantes aclaran que el óxido de grafeno se compone de capas del espesor de un átomo, las que poseen un cierto distanciamiento, pero que también presentan un problema de hinchamiento cuando empieza a atravesar agua entre las capas de óxido de grafeno, lo que provoca un distanciamiento aún mayor entre ellas, significando un gran inconveniente, ya que la membrana deja de cumplir la función de filtrar correctamente el agua. “Entonces, al aplicar el crosslinker, estamos agregando cadenas dentro de las capas de óxido de grafeno para que permanezca constante ese distanciamiento, tratando de que sea suficiente solo para ayudar a que atraviesen las moléculas de agua. Esto nos va a permitir filtrar toda el agua y retener el contaminante”, agrega Iris.

La purificación de agua a partir de membranas funcionalizadas de óxido de grafeno es una tecnología que se encuentra aún en sus inicios, pero a pesar de ello es una técnica muy innovadora, con porcentajes de rechazo muy altos. Además, es un método mucho menos costoso que la osmosis reversa, ya que esta última requiere de niveles de presión muy elevados, ocupando mucha energía y encareciendo significativamente el proceso. “Casi el 70% del coste de la osmosis reversa se utiliza en alcanzar la presión necesaria. Nosotros, en cambio, nos vamos a basar en nanofiltración, que es básicamente presión atmosférica, lo que implica que ese 70% que requiere la osmosis reversa para funcionar, nosotros no lo ocupamos. Otra ventaja que tiene el uso del óxido de grafeno es que alcanza niveles altos de permeado de agua, similar a la osmosis reversa, pero filtrando una mayor cantidad de ella. Cuando hablamos de filtración queremos decir que cierta cantidad de agua atraviesa la membrana y la otra sigue su curso; entonces lo que ocurre con el óxido de grafeno, a diferencia de lo que ocurre con otros materiales antiguos, es que alcanza un nivel de agua que atraviesa la membraba mucho mayor, cerca de 5 veces más que iteraciones anteriores de nanofiltración”, añaden Iris y Jonathan.

A partir de estas investigaciones, y como una forma de darle utilidad al estudio, es que estos estudiantes presentaron un proyecto de humedal para la comuna de Putaendo, el cual postularon al fondo de la DGVM PUCV.

“Implementar un humedal es extremadamente conveniente para el nivel de agua al que estamos apuntando. Nuestra tesis contempla hasta un escalamiento de una planta de tratamiento; pero además de eso, nos hemos ligados al fondo y también a la comunidad de Putaendo, derivando en un informe que se entregará a la comunidad y a su municipalidad para que conozcan lo que sería el proceso de implementación de un humedal, ocupando la tecnología de membranas funcionalizadas. Este documento deberá contener el escalamiento propiamente tal, con un diseño de planta y una maqueta que indique el lugar más conveniente para su ubicación”, señala Iris.

Para los tesistas, la idea de implementar un humedal en la zona de Putaendo se basa en la necesidad de mantener con ciertos niveles de humedad el suelo de la localidad. Al ser una zona extremadamente azotada por la sequía, el suelo se vuelve muy árido, duro e incapaz de filtrar el agua proveniente de lluvias estacionales, pudiendo ocasionar graves problemas por inundaciones. Por otra parte, la existencia de un humedal permitiría el desarrollo de biodiversidad, tanto acuática como terrestre, además de la recuperación de la vida turística, la que se ha visto fuertemente deteriorada por la escasez hídrica.

De esta forma, el fondo adjudicado permitirá a los estudiantes realizar un levantamiento de datos para la generación de una propuesta viable para la implementación del humedal.

“Cuando empezamos la tesis nunca pensamos que podría tener este nivel de escalamiento tan importante. Sin embargo, cuando nos dimos cuenta que podíamos ayudar a una comunidad y ser factores de un cambio, y que además la universidad lo reconocía, supimos que sería realmente gratificante sacar adelante este proyecto”, señala Iris.

 Para Iris y Jonathan no significa solo llevar a cabo su tesis, sino además implementar un proyecto exitoso y de gran importancia para toda una comunidad. “Queremos que salga lo mejor posible y que podamos aportar significativamente a una comuna, cambiando la vida de los habitantes de ese lugar precioso, cuya belleza se ha visto entorpecida por problemas tan difíciles de solucionar”, concluye Jonathan.

 

Los estudiantes Iris Barra y Jonathan Pizarro nos cuentan más sobre el proyecto aquí

Conoce las opiniones del profesor Gianni Olguín respecto al proyecto aquí