Tratamiento de aguas servidas: Innovación chilena para un futuro sostenible

En un año, los chilenos generamos aproximadamente 1.200 millones de metros cúbicos de aguas servidas. “Este volumen es equivalente a dos veces el embalse Rapel, lo que da una idea de la cantidad de agua contaminada que debe ser tratada cada año antes de ser devuelta a los sistemas naturales”, explica Marcelo Aybar, académico de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño de la Universidad San Sebastián. El reto es especialmente desafiante para las plantas de tratamiento, o “biofactorías”, que remueven los contaminantes mediante procesos altamente costosos en recursos y energía.

Uno de los mayores desafíos se relaciona con el proceso de proveer enormes cantidades de oxígeno a los microorganismos utilizados para descomponer y eliminar los contaminantes del agua residual. El problema es que este proceso es notoriamente ineficiente, ya que sólo se aprovecha un 25% del oxígeno suministrado. “Imagínalo como un jacuzzi lleno de burbujas: tres cuartas partes del oxígeno simplemente se liberan y se pierden en el aire, en lugar de ser utilizado por los microorganismos”, grafica Marcelo Aybar.

Ante esta problemática, un proyecto liderado por el académico de la USS plantea una solución innovadora: un sistema modular que utiliza membranas para suministrar oxígeno de manera más eficiente a los microorganismos que limpian el agua, con un control inteligente que ajusta automáticamente el suministro según las necesidades del proceso en tiempo real. Con estas innovaciones, la eficiencia del tratamiento puede aumentar hasta en un 70%, reduciendo considerablemente el consumo energético y los costos operativos.

Así, este sistema vislumbra mejoras significativas en el tratamiento de aguas residuales, pero además está adaptado para enfrentar desafíos mayores, como el progresivo aumento de la demanda sanitaria en las ciudades y la creciente frecuencia de eventos climáticos extremos. “Las lluvias intensas pueden provocar desbordes que comprometen el funcionamiento de los reactores biológicos en momentos críticos”, señala Aybar. Frente a estas condiciones, la tecnología ha sido diseñada con un enfoque climáticamente inteligente que garantiza un tratamiento eficiente, sostenible y resiliente ante los efectos del cambio climático.

Investigación aplicada

El proyecto es financiado por la línea Fondef Idea I+D de ANID, que fomenta la investigación científica aplicada para resolver problemas concretos con soluciones innovadoras y transferibles a la industria. En este caso, el corazón de la solución propuesta por el Dr. Aybar y su equipo es un prototipo basado en “reactores de biopelícula aireada por membrana” (MABR): una tecnología que optimiza el uso del oxígeno mediante membranas porosas que mejoran la eficiencia en el proceso de depuración del agua. El equipo de investigación logró acoplar esta tecnología con un sistema de “control inteligente” del proceso para aumentar aún más la eficiencia y expandir su aplicabilidad para condiciones exigentes de tratamiento.

“El uso de las membranas porosas permite que los microorganismos se adhieran a la superficie, creando biopelículas que aprovechan mejor el oxígeno, reduciendo el desperdicio que típicamente ocurre en los sistemas tradicionales”, explica Aybar. El prototipo se encuentra en una fase avanzada de desarrollo, con resultados preliminares que han mostrado una mejora en la eficiencia de hasta un 70% en pruebas de laboratorio.

Los próximos pasos, señala el investigador, incluyen pruebas en terreno en colaboración con Essbio, una de las empresas sanitarias más grandes del país. “Estas pruebas en condiciones reales son fundamentales para validar los resultados obtenidos en el laboratorio y para asegurarnos de que la tecnología funcione bajo las demandas del entorno industrial”, comenta.

En este sentido, recalca que la colaboración con la industria es clave, ya que además de proporcionar acceso a las instalaciones, Essbio ha participado activamente en la definición de los requerimientos técnicos y operativos. “Esto nos ha permitido diseñar una tecnología que, además de ser disruptiva, responde a necesidades reales de las plantas de tratamiento”, puntualiza Aybar.

Proyección global y escalabilidad

Aunque el enfoque inicial del proyecto está en Chile, el Dr. Aybar visualiza una proyección global para la tecnología que están desarrollando. “Estamos trabajando en una mejora tecnológica que no solo es innovadora en Chile, sino que tiene el potencial de ser implementada en cualquier parte del mundo donde haya problemas de eficiencia en el tratamiento de aguas residuales”, comenta. La escalabilidad del sistema es una de sus principales fortalezas, ya que puede ser adaptado a diferentes tipos de plantas de tratamiento y reacondicionar sistemas existentes, tanto en países en desarrollo como en aquellos con infraestructura más avanzada​.

Los resultados obtenidos hasta ahora son prometedores y muestran que la tecnología tiene la capacidad de mejorar la eficiencia de las plantas, además de reducir significativamente su impacto ambiental. “Esperamos que esta innovación beneficie a Chile y también se convierta en un referente a nivel mundial en cuanto a soluciones sostenibles para el tratamiento de aguas”, concluye.