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Existe una urgencia a nivel mundial por disponer de sistemas de tratamiento costo-efectivos que remuevan arsénico. La presencia de arsénico en el agua potable impone serios riesgos a la salud de las personas: su exposición crónica puede traer desde cánceres (piel e internos), hasta diabetes y efectos sobre los sistemas vascular, reproductivo y neurológico. El arsénico en fuentes de agua potable está ampliamente distribuido en el mundo y Chile no es la excepción: diversas fuentes nacionales de agua potable se encuentran contaminadas con arsénico, principalmente en la Región de Antofagasta y Arica Parinacota, pero también recientemente se ha empezado a detectar en Santiago. La norma de calidad del agua potable (NCh 409/2005) impone un límite de concentración máximo de arsénico en las aguas de 50 ppb, que bajará a 10 ppb en menos de 10 años, siguiendo la recomendación de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Lo anterior configura un escenario particularmente exigente para las empresas proveedoras de agua potable. Actualmente, las empresas productoras de agua potable abaten el arsénico mediante soluciones basadas en modelos de caja negra, donde no se comprende adecuadamente el efecto de condiciones químicas en el afluente. Las empresas sanitarias no cuentan con herramientas técnicas avanzadas para evaluar y mejorar la costo-efectividad de sus procesos de remoción, debiendo recurrir a ensayos tipo prueba-error para implementar u optimizar sus soluciones de abatimiento de arsénico. Uno de los factores claves en el desarrollo de tecnologías eficientes de remoción de arsénico es el lograr un entendimiento conceptual y cuantitativo de los procesos que controlan el arsénico dentro del sistema de tratamiento. Desarrollar, y finalmente implementar soluciones costo-efectivas para el control de arsénico en las fuentes de agua potable, necesariamente requiere el abordar estos procesos desde una perspectiva científica fundamental, y no meramente operativa. Este proyecto propone el desarrollo e implementación, por parte del Grupo de Evaluación y Control de la Calidad del Agua de la Universidad Católica de Chile (GECCA-UC), de un sistema de remoción de arsénico basado en sustratos recubiertos con medios reactivos afines al arsénico, que sea competitivo con las actuales tecnologías, que logre cumplir estándares cada vez más exigentes, y que se adapte a las condiciones físicoquímicas de la fuente de agua potable. Para lograr lo anterior, el proyecto contempla (i) la síntesis de sustratos recubiertos con óxidos metálicos para los cuales se contará con una caracterización detallada y modelación matemática de su comportamiento, luego de un screening y selección inicial, y (ii) el desarrollo de la capacidad tecnológica y humana para el diseño, diagnóstico, y optimización de sistemas de remoción de arsénico. La metodología se basa en los siguientes principios: (i) Explotar capacidades especializadas ya desarrolladas en el GECCA; (ii) Desarrollar nuevas técnicas y capacidades analíticas; (iii) Involucrar a empresa sanitaria en el desarrollo tecnológico; y (iv) Conocer el mercado para mejorar el producto. El proyecto estará dividido en tres fases, cada una de un año de duración: F1. Implementación de técnicas y síntesis de nuevos sorbentes. En esta fase se adquirirá y montará los equipos necesarios. También se realizará la recopilación, revisión y sistematización de información existente sobre tecnologías de tratamiento de remoción de arsénico a nivel nacional e internacional. Se considerarán tecnologías tradicionales de remoción de arsénico (p.ej., coagulación/filtración con sales de fierro) y tecnologías o procedimientos en desarrollo en la industria (p.ej., medios sorbentes y membranas). Se caracterizarán aguas afectadas por arsénico en aguas subterráneas de la Región Metropolitana y también se caracterizarán aguas de la región de Arica-Parinacota (Arica) y la región de Antofagasta (Calama). En esta fase se realizará la síntesis de materiales sorbentes de arsénico, basándose en una combinación de sustratos sólidos y oxihidróxidos metálicos. Finalmente, se implementará las técnicas analíticas de medición de trazas de arsénico con TXRF. F2. Caracterización detallada y benchmarking de sorbentes. Durante esta fase se caracterizará a nivel de screening la reactividad de nuevos sorbentes utilizando el panel de aguas reales caracterizadas en la primera fase, complementado con aguas sintéticas en caso de ser necesario. Luego, se seleccionará los mejores tres o cuatro sorbentes, que se caracterizarán en detalle tanto microscópica (microscopía visible y electrónica) como macroscópicamente (capacidad sorbente batch, dependencia de interferentes). Esta información se usará para la modelación matemática geoquímica de la reactividad de estos nuevos sorbentes. La caracterización y modelación considerará características tanto de las aguas subterráneas de Santiago como de aguas del norte de Chile. Se hará una primera versión de un prototipo de sistema para probar los medios sorbentes, que se basará en un sistema de columnas, diseñadas de manera que se pueda extrapolar el comportamiento a escala real.. F3. Usando el prototipo desarrollado en la F2, se seleccionará dos sorbentes y se probarán en campo de pozos de Aguas Andinas que tiene altas concentraciones de arsénico, y donde llegan aguas de distintas composiciones químicas. Se probará un sistema simple de sorción y otro que considere modificaciones derivadas de la modelación geoquímica, que probablemente considerará un sistema multisorbente, y si es necesario algún sistema de ajuste de pH y/o remoción de interferente. Se trabajará en el desarrollo de métodos de regeneración de los sorbentes y se revisarán sistemas de tratamiento para los residuos generados.. Se considera la generación de capital humano, difusión de los resultados y entrenamiento de personal de la sanitaria en sistemas de sorción, y transferencia tecnológica. El sistema de remoción de arsénico será transferido a la empresa Aguas Andinas, quien podrá ser uno de los compradores finales de la solución, pero que podrá estar disponible a nivel mundial a través de la matriz Agbar Aguas Andinas abastece de agua potable a unos ~5 millones de clientes dentro de la Región Metropolitana, pero alguna de sus fuentes posibles se encuentran con niveles arsénico sobre los 10 ppb. Por ende, se espera que este proyecto genere un impacto positivo directo tanto en Santiago como en otras regiones del país (principalmente Arica-Parinacota y Antofagasta). |