El uso de material biológico para el tratamiento de aguas residuales, por un lado, y para la recuperación del recurso hídrico en la operación de los relaves mineros, por el otro, son los propósitos de los dos proyectos que desarrolla Lorena Jorquera, docente e investigadora de la Escuela de Ingeniería en Construcción de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Las iniciativas se enmarcan en el contexto de la convocatoria 2020 de los “Contratos Tecnológicos para la Innovación - i+I+D Empresarial para sectores  estratégicos” de CORFO que buscan promover el vínculo y colaboración entre empresas y entidades proveedoras de conocimiento, como las universidades, para
resolver un desafío u oportunidad con alto componente de investigación y desarrollo, generando transferencia de conocimiento y de tecnologías. ¿En qué consiste el proyecto denominado “Fotobiorreactor de membrana basado en un consorcio microalgas/bacterias para el tratamiento de aguas residuales de pequeñas comunidades”?

“Abordamos el estudio y desarrollo de sistemas que combinan microalgas con bacterias para el tratamiento de aguas municipales. En ellos, las microalgas proporcionan el oxígeno requerido por las bacterias para lograr la remoción de materia orgánica y nutrientes, proceso impulsado por la energía solar. Estos procesos se están estudiando empleando un sistema de retención de biomasa por microfiltración”.

“La puesta en valor radica en generar un sistema circular en donde la corriente de agua tratada se vierte en cuerpos de agua y, el lodo, en este caso la biomasa microalgal, se podría valorizar energéticamente como sustrato para generar metano o empleando la biomasa y aplicarla en agricultura como mejorador de suelo”.

¿Qué necesidad viene a satisfacer esta propuesta?

“En Chile existe un alto nivel de cobertura sanitaria urbana, pero de igual forma existen numerosos desafíos que abordar principalmente en el área rural. Uno de ellos es el saneamiento en comunidades pequeñas, que no se encuentran conectadas a las redes de alcantarillado”.

“Se estima que solo un 4,6% de la población rural posee tratamiento adecuado de las aguas residuales domésticas. Entre los sistemas existentes se encuentran los sistemas de lodos activados (modalidad aireación extendida), en un gran porcentaje, humedales y lombrifiltros. Sin embargo, todos estos sistemas requieren de personal técnico capacitado y además el gasto en operación y mantención no está al alcance de las comunidades, por lo tanto, es necesario contar con sistemas de tratamiento simples, de bajo requerimiento energético que proporcionen un tratamiento adecuado y seguro. Eso es precisamente lo que estamos proponiendo”.

¿Cuánto tiempo tarda la puesta en marcha?

“El proyecto está dividido en cuatro etapas. La primera, de implementación y puesta en marcha de biorreactor de microalgas tuvo una duración de seis meses. Actualmente, estamos terminando la segunda y tercera etapa para evaluar el rendimiento depurativo del fotobiorreactor de membrana a escala piloto en condiciones de campo, y de evaluación energética o como fertilizante de la biomasa microalga-bacteria cosechada, respectivamente. Finalmente, proyectamos finalizar con la determinación de la factibilidada económica y ambiental del fotobiorreactor a comienzos de este año”.

¿Qué comunidades se verían beneficiadas en principio?

“Las pequeñas comunidades rurales que actualmente están amparadas en la Ley de Servicios Sanitarios Rurales (Ley SSR nº20.998). El proyecto en ejecución se alinea con los objetivos de dicha normativa otorgando una mayor calidad de vida a los habitantes a través de la recolección y tratamiento de las aguas servidas, con tecnólogía que permita a las comunidades organizar y gestionarse de acuerdo a sus recursos”.

El segundo proyecto en proceso es “Desarrollo de un producto biotecnológico en base a principios biocementantes, para la recuperación de agua en relaves mineros”.

¿En qué contexto se enmarca?

“Los dos grandes desafíos o problemas que enfrenta la actividad minera en Chile son, en primer lugar, la falta de disponibilidad del recurso hídrico en faena, y en segundo, la deficiente estabilidad física y química de los relaves mineros. Estos últimos constituyen el mayor pasivo ambiental en minería y representa una pérdida importante del recurso hídrico asociado a una deficiente estabilidad química y física de los relaves sumado al hecho de ocupar grandes superficies”.

¿Cuál es la propuesta del proyecto?

“Frente a esta problemática aparece como una alternativa la aplicación de la biocementación (Microbial induced calcite precipitation, MICP) (MICP), que es una tecnología que busca promover cambios en la estructura de materiales sólidos, promoviendo biológicamente la precipitación de calcita. Tal proceso permite cementar materiales dispersos, como suelos, arenas o relaves mineros para poder así mejorar la estabilidad físico química de este pasivo ambiental. Lo novedoso radica en que, si bien este proceso se ha aplicado con éxito como estabilizador de suelos, su aplicación es pionera en esta industria”.

¿En qué consiste el uso de este producto biotecnológico?

“La bioprecipitación de calcita inducida por microorganismos ((Microbial induce calcite precipitation, MICP) es un proceso a través de los cual ciertos microrganismos (en específico para este proyecto bacteria Sporosarcina pasteurii inducen la generación de precipitados de Carbonato de Calcio (CaCO 3 ). Este proceso es el resultado de la producción de ureasa, enzima que descompone la úrea en amoniaco y carbono inorgánico, que muchos microorganismos que habitan el suelo poseen. Si se ponen en contacto el microorganismo con úrea y una fuente de calcio, se producen una serie de reacciones químicas que terminan con la generación de CaCO 3 . La formación de este elemento, el cual es la principal materia prima utilizada en la producción del cemento, induce un efecto cementante el que permite modificar las características reológicas, es decir, de deformación, de la pasta residual de relave”.

Existen otros trabajos en relación al cierre y estabilización de relaves, ¿de
qué manera se relaciona este proyecto con esos trabajos? ¿se
complementan?

“Actualmente trabajamos en colaboración con la Universidad Técnica Federico Santa María, ya que tienen experiencia en temas de recuperacion de aguas y sedimentación para la mejora de eficencia del proceso. Estamos desarrollando un sistema de recuperación de metales traza y tierras raras para posteriormente trabajar con un relave agotado y generar, por ejemplo, un insumo como material para la construcción”.