Investigadores optimizan abastecimiento de agua potable en San Pedro de Atacama

Científicos UCN implementaron proyecto para controlar el ensuciamiento de membranas en plantas de osmosis inversa de localidades rurales de la Región de Antofagasta.

Más de 10 mil habitantes de la localidad de San Pedro de Atacama y sus alrededores cuentan hoy con agua potable de mejor calidad y un abastecimiento continuo, gracias al aporte de investigadores de nuestra Universidad, quienes aplicaron allí soluciones destinadas a mejorar la disponibilidad del vital elemento en comunidades rurales de la Región de Antofagasta.

A través de un proyecto del Fondo de Innovación para la Competitividad Regional (FIC-R), un equipo del Departamento de Ingeniería Química de la UCN trabajó durante más de un año en la búsqueda de alternativas para controlar el ensuciamiento de filtros y membranas que afecta a las plantas de osmosis inversa en poblados que utilizan agua de pozo y de mar para su consumo diario.

Esta tarea implicó la realización de una serie de estudios, visitas a terreno y ensayos de laboratorio y en una planta piloto in situ para identificar agentes promotores del ensuciamiento biológico (biofouling) e inorgánico (incrustaciones) de membranas.

De esta manera, se avanzó en la búsqueda de soluciones que permitieran aumentar las capacidades  de recuperación de agua potable de las plantas, y así terminar con los continuos cortes de suministro, que en algunos casos se extendían por más de 10 horas.

La puesta en marcha y desarrollo de la iniciativa implicó recursos cercanos a los 120 millones de pesos. “Identificamos los problemas más comunes existentes en las plantas de osmosis inversa que utilizan aguas salobres en la región. Estas, se caracterizan por tener altos contenidos de arsénico, calcio, magnesio, sulfatos y cloruros, entre otros elementos”, explicó el Dr. Javier Quispe, académico que lideró el proyecto.

REACTIVOS
Entre los problemas detectados en las plantas de la zona, el experto resaltó el alto consumo de reactivos de pretratamiento de las aguas, y el ensuciamiento temprano de sus membranas, lo que implica altos costos de operación. Lo anterior hace que, para poder satisfacer la demanda, las plantas son forzadas a incrementar la presión en sus bombas de alimentación, lo que conlleva a un mayor consumo de energía eléctrica.

Las membranas están diseñadas para funcionar entre 5 y 10 años, según el tipo de fabricante. No obstante, en la zona, por la calidad de las aguas, solo duran entre 1 y 2 años. Es decir, no alcanzan a llegar al 50% de su vida útil.

Cada membrana tiene un costo de entre 300 a 400 mil pesos -precisó el científico- quien de este modo grafica el excesivo gasto que significa para las comunidades operar un sistema donde cada tubo de presión incluye 6 membranas y cada módulo incluye 8 tubos de presión. La planta de osmosis inversa de San Pedro de Atacama cuenta con 7 módulos.

CONTAMINANTES
La suciedad en las membranas era un problema que afectaba la producción de la planta del Comité de Agua Potable Rural de San Pedro de Atacama (CAPRA), instalación que necesita producir cerca de 200 metros cúbicos por hora para satisfacer los requerimientos de este recurso hídrico en la comunidad. Un porcentaje de este flujo no era procesado en forma eficiente, lo que significaba que viviendas y sectores del poblado quedaran sin suministro.

“Logramos identificar la presencia de sílice, calcio, magnesio y sulfatos como los elementos que ensuciaban las membranas. Adicionalmente, constatamos la presencia de bacterias formadoras de biopelícula del grupo proteobacterias que normalmente están en las aguas y generan ensuciamiento de tipo biológico. Algunos de estos microorganismos crecen en este ambiente hostil salino y se alimentan de sustancias químicas presentes en el agua y comienzan a crecer en la superficie de las membranas. Esto, producto de un mal manejo de los reactivos químicos durante la etapa de pretratamiento”, explicó el científico.

A la caracterización de estas poblaciones microbianas contribuyó el Ingeniero Civil Ambiental de la UCN, Sebastián Rodríguez, en conjunto con el Dr. Francisco Remonsellez, quienes centraron su trabajo en la identificación de ADN de las bacterias, la realización de ensayos, y en verificar si estas cepas eran las responsables del ensuciamiento biológico de las membranas. “Pudimos determinar cuáles eran las formadoras de biopelícula en las membranas”, enfatizó Rodríguez, quien realizó su tesis de grado en torno al tema.

Con el objetivo de terminar definitivamente con los problemas, los investigadores de la UCN recomendaron cambiar la dosificación de los reactivos químicos para abatir parcialmente los precursores del ensuciamiento inorgánico. Además, instaron a modificar la configuración de los distintos módulos de la planta, para que éstos tuvieran una alimentación más homogénea en términos de presión y, finalmente, implementaron un programa efectivo de lavado de membranas. Todas estas medidas fueron aplicadas y han sido un factor clave para mejorar el rendimiento y la producción de la planta.

AGUA DE MAR
El equipo científico de la UCN también visitó la planta de tratamiento de aguas de Paposo, localidad costera ubicada a 56 kilómetros al norte de Taltal, en la Región de Antofagasta.
En esa caleta de pescadores tomaron conocimiento de los problemas que enfrenta la comunidad con su abastecimiento diario de agua potable, recurso que es extraído del mar y consumido tras un proceso de desalación.

En general, se estima que las plantas de osmosis inversa de agua de mar tienen normalmente entre un 40% y 50% de eficiencia, mientras que la ubicada en Paposo solo llegaba al 26%.
El problema era que la bomba que alimenta al sistema no generaba la suficiente presión para que el agua pasara a través de la membrana.

Por efecto de la marea alta y baja, había horas donde la bomba no alcanzaba el nivel mínimo para generar la presión suficiente para alimentarla, a lo que se sumaba un sistema de succión que no estaba diseñado en forma adecuada. “Se les recomendó que debían cambiar la bomba de presión y que mejoraran la zona donde se hace la captación de agua de mar, haciéndola más profunda. Estas medidas están aún en proceso de implementación en el lugar”, sostuvo el Dr. Quispe.

RESPUESTA DE LA COMUNIDAD
La respuesta de la comunidad de San Pedro de Atacama, ante las medidas adoptadas para mejorar el acceso y suministro del vital elemento, ha sido más que positiva, ya que fue en directo beneficio de los habitantes de la población.