Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2019-1
Maria Ofelia Guillen Zevallos; Zunilda Noemy Cabrera Del Carpio De Morales; Raul Omar Gallegos Jara; Sergi Astals Garcia; Karoline Evelyn Bedregal Añamuro; Marianela Del Carmen Champi Rojas; Miriam Margot Mollinedo Candia
Objetivo
Evaluar la viabilidad del tratamiento electroquímico para aguas residuales urbanas, aprovechando el potencial bioenergético de la masa residual con un proceso anaerobio.
Resumen:
El proyecto “Estudio de la viabilidad de la electrocoagulación para el tratamiento de aguas residuales”, tiene como objetivo principal estudiar la viabilidad del Tratamiento Electroquímico para Aguas Residuales Urbanas (ARU), aprovechando el potencial bioenergético de la masa residual mediante un proceso anaerobio. A nivel nacional la insuficiencia del recurso energético para abastecer a algunas poblaciones, la falta de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR’s) y la deficiencia en los tratamientos empleados en dichas plantas; representan un gran problema ambiental debido a la escasez hídrica actual en el Perú y el riesgo a la salud y al ambiente que presentan los efluentes sin tratamiento vertidos directamente a los cuerpos de agua. Es por éste motivo que el proyecto propone un sistema de tratamiento de aguas residuales que contribuya a solucionar y/o contrarrestar dichos problemas. Se utilizarán las instalaciones de la Universidad Nacional de San Agustín para el desarrollo del proyecto. Éste constará de varias etapas entre las que destacan la caracterización físico-química de aguas residuales de la zona de estudio previamente identificada y monitoreada; diseño y optimización de sistemas electroquímicos para el tratamiento de aguas residuales urbanas mediante pruebas experimentales en laboratorio con su posterior análisis de resultados; a su vez se determinará el potencial energético de los lodos resultantes mediante un método de análisis anaerobio. Por último, se estudiará la viabilidad técnico-económica del sistema propuesto que presenta el proyecto de investigación. Cada actividad se realizará con su respectiva evaluación y seguimiento a cargo del equipo técnico, con la finalidad de obtener resultados verídicos y confiables que nos aporten seguridad para la elaboración de los informes necesarios del proyecto.
Palabras clave
Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas, Potencial Bioquímico de Metano (PBM), Electrocoagulación, Digestión Anaerobia, Lodos Residuales, UNSA
Problema central
El principal problema identificado a nivel nacional, es la falta de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas, donde el 70% de las aguas residuales no son tratadas; por otro lado, también, la ineficiencia presente en los tratamientos empleados en las plantas ya existentes. (Larios Meoño, González Taranco, & Morales Olivares, 2015). Debido al déficit de inversión y financiamiento para su tratamiento, limitaciones técnicas y la falta de investigación en este ámbito. (SUNASS, 2008). Teniendo consecuencias de contaminación en las fuentes de agua y ecosistemas aledaños, conllevando a un deterioro de la calidad del recurso y poniendo en riesgo la salud pública, al causar enfermedades como el cólera, hepatitis, disentería, entre otros. (Organización Mundial de la Salud, 2019). Actualmente en Arequipa, solo existe la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) “La Enlozada” en operación, en la que el total de la inversión, operación y mantenimiento está a cargo de la empresa minera Cerro Verde; contribuyendo al saneamiento del Río Chili (Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, 2017). Sin embargo, las demás provincias de Arequipa, vierten sus aguas residuales directamente a los cuerpos de agua cercanos, como ríos, lagos y mares, lo que conlleva graves riesgos al ambiente y la salud de sus habitantes en las 7 cuencas de Arequipa, las cuales además de ser contaminadas, presentan un déficit de agua que provoca pérdidas de cultivos, por lo que es necesario implementar tratamientos de aguas residuales para su utilización en riego de cultivos o bebida de animales. (Vilca, 2016) Por otro lado, el recurso energético es un problema presente en la región, al ser insuficiente para abastecer a todas sus poblaciones, ya que muchas de están no cuentan con una red eléctrica estable y eficiente. Es por esto que se propone el aprovechamiento bioenergético de los lodos residuales provenientes del tratamiento de agua, mediante la digestión anaerobia.
Hipótesis planteada
El tratamiento de aguas residuales urbanas en zonas costeras, es viable mediante la aplicación de un tratamiento electroquímico y, a su vez es posible el auto-abastecimiento del sistema aprovechando el potencial energético de los lodos resultantes como fuente de energía externa.
Resultados esperados
Este proyecto de investigación promoverá la implementación de tecnologías innovadoras, como es la electro-coagulación, para el tratamiento de aguas residuales urbanas en la Región de Arequipa, siendo este un tratamiento eficaz y rentable. También se contribuirá al uso de energías de fuentes renovables, al aprovechar los lodos residuales como una fuente de energía externa. Esto promoverá en la sociedad la aplicación de una economía circular, generando conocimientos y consciencia respecto al uso y aprovechamiento de residuos (aguas tratadas y lodos residuales) para la realización de distintas actividades.
Además esto permitirá:
- 3 Profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH)
- 3 Artículos publicados en revistas indizadas en la base Scopus o Web of Science (un artículo publicado por el Investigador Principal y su equipo de co-investigadores y 02 artículos publicados por los investigadores junior).
- 3 Ponencias realizadas nacionalmente
- 3 profesionales titulados en la modalidad tesis formato artículo
Impactos esperados
El desarrollo de este proyecto impactará a la Región de Arequipa en distintos aspectos, tales como:
En el aspecto científico, se promoverá la implementación de tecnologías innovadoras para el tratamiento de aguas residuales, y a su vez la propuesta de un nuevo modelo de sistema electroquímico para dicho tratamiento. Se espera obtener resultados positivos con el desarrollo de este sistema de electrocoagulación propuesto; estimando rendimientos similares a los valores más óptimos ya establecidos para el tratamiento de aguas residuales realizados por este método; debido a que dicho sistema es el resultado de la variación de diversos parámetros relacionados entre sí con el fin de obtener un desempeño mejor en la depuración de aguas residuales. También se espera que el sistema se complemente y abastezca de una manera óptima con el uso de energías renovables provenientes de la digestión anaeróbica de los lodos residuales. Así mismo, el proyecto servirá de base a la comunidad científica para la realización de futuras investigaciones y proyectos relacionados.
Por otro lado, el impacto generado en el aspecto ambiental es uno de los más importantes, ya que al promover la implementación de tratamiento de aguas residuales, se contribuye al saneamiento de los cuerpos de agua, disminuyendo la concentración de los contaminantes de los efluentes que afectan la capacidad de autodepuracion de dichos cuerpos. Además de mejorar la calidad de los ecosistemas acuáticos y terrestres al no ser afectados por descargas altamente contaminadas, disminuyendo así también el riesgo a la salud humana por la proliferación de enfermedades causantes por la baja calidad de agua consumida.
En el aspecto económico, con la evaluación de los lodos residuales, se espera obtener resultados positivos, para su utilización y aprovechamiento en el abastecimiento energético del sistema de electrocoagulación propuesto. Ya que se utilizarán dichos lodos como recurso para la obtención de biocombustibles mediante la digestión anaeróbica, y así poder abastecer al tratamiento, convirtiéndolos en un modelo autosostenible. Disminuyendo de esta manera, gastos en consumos energéticos de la red eléctrica.
En el aspecto social, el desarrollo del proyecto busca impactar principalmente en las poblaciones costeras, con la propuesta de un sistema de tratamiento autosostenible, capaz de implementarse en diferentes zonas que no cuentan con plantas de tratamiento de aguas residuales y viertan sus aguas de manera directa en los cuerpos de agua cercanos. Esperando disminuir así los focos infecciosos generados por su vertido, que llegan a poner en riesgo la salud y bienestar de estas poblaciones, así como también sus actividades recreativas y productivas.