Tesis Pregrado

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Análisis de aspectos técnicos y culturales para la proposición de elementos de gestión sostenible e integrada del agua para el consumo humano, en el Valle de Elicura, cuenca hidrográfica del Lago Lanalhue.
(Universidad de Concepción, 2022) Esparza Loyola, Nicolás Ignacio; Azócar García, Gerardo David; Torres Salinas, Robinson Karol
El actual escenario de megasequía que afecta a gran parte de Chile compromete el abastecimiento de agua potable para el consumo humano, en este sentido, las comunidades más afectadas son rurales, vulnerables e indígenas. Es el caso de varias comunidades Mapuche del valle Elicura, Contulmo, Provincia de Arauco, abastecidas mediante el proyecto de Agua potable Rural Calebu-Elicura. Estas comunidades poseen una cosmovisión ligada al cuidado de la naturaleza y sustentabilidad, vinculada a territorios sagrados o Sitios de Significación Cultural (SSC). Esta visión basada en la racionalidad ambiental se opone al actual modelo neoliberal productivista y extractivista que se despliega, ampliamente, en los territorios de ocupación indígena de Chile, como es el caso del valle de Elicura Calebu. Este trabajo plantea como tesis que las plantaciones forestales y su manejo tiene efectos negativos sobre el ciclo hidrológico e hidrosocial en la cuenca del estero San Carlos, afluente del lago Lanalhue que provee de agua al APR Calebu Elicura, todo ello en un contexto de interculturalidad, conflictos entre privados y comunidades Mapuche, comunidades y el Estado de Chile y forzantes asociadas a largos período de sequía y cambio climático. Este trabajo asume un enfoque socioambiental, vinculando e integrando metodologías cuantitativas y cualitativas que, en lo principal, pretenden establecer los principales factores que condicionan la disponibilidad de agua para consumo humano en la cuenca del estero San Carlos. Una primera aproximación es conocer la relación oferta/demanda física de recursos hídricos en el área de estudio, a partir del análisis estadístico de registros fluvio métricos y pluviométricos de la cuenca. La relación de la oferta con la demanda de agua, para diferentes usos, permitió establecer las brechas, especialmente agua para consumo humano. Un segundo enfoque permitió conocer la percepción de representantes de comunidades locales, Mapuche y no Mapuche, respecto a la disponibilidad y gestión del agua en la cuenca del lago Lanalhue (estero San Carlos), a través de entrevistas etnográficas y observación directa en terreno. La vinculación e integración de información cuantitativa (análisis estadístico de ix registros) y cualitativa (sistematización e interpretación de entrevistas) es la base para la elaboración de la propuesta de gestión de recursos hídricos en el área de estudio, que incluye mecanismos para el manejo de conflictos desde una perspectiva intercultural.
Análisis de la disponibilidad hídrica para la Cuenca del Río Duqueco considerando escenarios de cambio climático y una expansión de las plantaciones forestales hacia el año 2030.
(Universidad de Concepción, 2019) Mellado Espinoza, Manuel Antonio; Arriagada Sanhueza, Pedro Jesús
En Chile existe una importante variación latitudinal en la disponibilidad de agua, influenciada principalmente por la diversidad de climas presentes en el territorio nacional. Se han observado diferentes tendencias en las principales variables climáticas, un aumento sostenido en el tiempo para el caso de la temperatura atmosférica y una disminución en las precipitaciones; efectos que debido al cambio climático se espera que a futuro sigan en aumento, impactando principalmente la zona centro sur del país. Además, el territorio nacional ha sido sometido a intensos cambios en los usos del suelo, en donde los terrenos agrícolas, matorrales y bosque nativo han sido reemplazados por plantaciones forestales de rápido crecimiento empleadas para la producción de madera. Diversos estudios han cuantificado un efecto negativo en la disponibilidad del recurso hídrico, generado por las plantaciones forestales, sin embargo, no se ha cuantificado en conjunto los efectos futuros provocados tanto por cambio climático y por las expansión de las plantaciones. En este estudio se modeló la disponibilidad hídrica de la cuenca del río Duqueco, calibrando y validando el modelo hidrológico SWAT (Soil and Water Assessment Tools) a partir del registro histórico de dos estaciones fluviométricas presentes en la cuenca, para el periodo comprendido entre los años 1986 – 2016 y, con el modelo IDRISI se elaboró un uso de suelo futuro para la cuenca, en base a los cambios ocurridos en los usos de suelo entre los periodos 1994 – 2015. Los resultados muestran que los patrones espaciales más influyentes en la expansión forestal en el área de estudio son: la presencia previa de plantaciones forestales y terrenos agrícolas, mientras que la presencia de bosque nativo y topografías elevadas e inclinadas limita la expansión forestal. El modelo hidrológico considerando sólo el escenario de cambio de uso de suelo, mostró una reducción porcentual promedio del caudal medio mensual igual a un 3,3%, donde las mayores reducciones podrían llegar a un 10%, cuantificadas en los esteros Cholguahue y Quillaco, mientras que estacionalmente las mayores reducciones ocurrirán en los meses de verano y otoño (6,2% y 5,6% respectivamente). Para el escenario climático más crítico el modelo hidrológico mostró que la reducción en la desembocadura del río Duqueco puede llegar a un 27%, alcanzando un 40% en el río Arilahuen, siendo en la estación de otoño donde se observan las mayores reducciones (30%).
Análisis de la variabilidad espacial de tendencias observadas en el recurso hídrico de la cuenca del Río Maipo y su efecto en la disponibilidad hídrica de la Región Metropolitana.
(Universidad de Concepción, 2021) Fuente Robles, Bárbara Belén de la; Arriagada Sanhueza, Pedro Jesús
En términos de recursos hídricos, Chile es considerado un país privilegiado dado que la disponibilidad hídrica media supera el valor promedio mundial, sin embargo, muestra una distribución latitudinal no homogénea en el territorio. Además, se han observado tendencias decrecientes para el registro fluviométrico en la zona centro-sur, producto del aumento de la temperatura y la disminución de las precipitaciones, las cuales se intensificarían bajo efectos del cambio climático y el aumento de la demanda hídrica debido al desarrollo económico del país. En el presente estudio se analizó la variabilidad espacial de las tendencias observadas en el recurso hídrico de la cuenca del río Maipo y su efecto en la disponibilidad de agua de la Región Metropolitana. Para ello, se estimaron las tendencias en el registro fluviométrico mediante la aplicación del Test de Mann Kendall y la Pendiente de Sen entre los años 1970 y 2019. Se analizó los patrones espaciales y temporales de las tendencias utilizando el algoritmo de k medias y la prueba de homogeneidad de Pettitt, y se determinaron los efectos de las tendencias sobre la disponibilidad de agua a partir del registro de derechos de aprovechamiento de agua superficiales otorgados en la Región Metropolitana. Los resultados muestran una tendencia decreciente en el registro de caudal, con una tasa entre 6 y 1795 L/s año. No se pudo establecer patrones espaciales entre tendencias y caudales, sin embargo, si se presentaron patrones temporales en las tendencias en diferentes años, ocasionado por efectos climáticos y antropogénicos. Finalmente, se estima que para el año 2050 ocurra una reducción en la disponibilidad hídrica de la cuenca asociado a las tendencias, lo que podría ocasionar importantes efectos sobre los diferentes usos de agua, principalmente generación hidroeléctrica y agricultura.
Análisis del consumo de energía en los servicios de abastecimiento de agua potable rural en la Región del Biobío: uso de indicadores de intensidad energética.
(Universidad de Concepción, 2020) Rojas Yáñez, Maximiliano Hernán; Baeza Freer, Ana Carolina; González Sánchez, Patricia del Carmen
El escenario de calentamiento global junto a la escasez hídrica, ha expuesto variadas dificultades a las que se enfrenta el desarrollo humano, en donde surgen con creciente preocupación los conflictos asociados al abastecimiento de agua para consumo humano. Ante lo anterior, los servicios sanitarios se han visto con la necesidad de enfocar sus esfuerzos en mejoras en materia de gestión. No obstante, los esfuerzos a desarrollar son particulares a las necesidades del contexto de cada servicio de abastecimiento agua potable y, es aquí en donde se agrava el problema. En Chile, la diferencia de desarrollo entre los servicios sanitarios de agua potable ubicados en zonas urbanas y rurales es evidente, mientras en zonas urbanas la cobertura del servicio de agua potable alcanza el 100%, en la ruralidad el 47,2% de los habitantes no tiene abastecimiento regular, referido a la calidad y a la continuidad del servicio, agravado en algunas regiones como la del Biobío, que presenta una cobertura de solo el 32,4%. Los servicios de abastecimiento de agua potable rural, APR, requieren energía para su estabilidad y seguridad, existiendo un vínculo integrado de ambos recursos, conocido como nexo agua – energía. En el marco de este nexo surgen herramientas útiles para apoyar la gestión de los APRs, y una de ellas son los indicadores de desempeño energético. Es así como surge la inquietud de determinar la cantidad de energía (kWh/m3 facturado, kWh/persona/mes, kWh/persona/período) utilizada por los APRs de la región del Biobío y si esta energía se encuentra determinada por factores propios del servicio, como el clima, o los patrones de uso. Este estudio logró una primera aproximación sobre la determinación del desempeño energético de ciertos APRs de la región del Biobío, logrando obtener información del 43% de los APRs construidos por la Dirección de Obras Hidráulicas, dependiente del Ministerio de Obras Públicas. Aquellas APRs que no fueron analizadas en esta investigación señalan la no disponibilidad de la información requerida, entrega incompleta de los datos o no se pudo contactar con el servicio. En cuanto al desempeño energético de los APRs presentan una amplitud de rango para el gasto energético por volumen facturado mayor a los 8 kWh/m3 facturado, con gastos que van desde los 0,002 hasta los 8,5 kWh/m3 facturado y un promedio de consumo de agua por persona por día de 103 Litros/persona/día, a diferencia de los servicios de abastecimiento urbanos con 344 Litros/persona/día en promedio. Se estimó el aporte de GEI promedio por año de un servicio de abastecimiento rural de la región del Biobío en 15.385 kgCO2eq/año, el cual es cerca de 7 veces menor al aporte promedio por planta de tratamiento de agua potable urbano según lo descrito en literatura. En relación a la incidencia que tienen los factores sobre el gasto energético en los APRs, con la data obtenida no se observó una relación clara para asegurar que ciertas características hacen a un APR con mejor desempeño energético. Aun así, se destaca la importancia de incorporar estos datos en la gestión de APRs y realizar seguimiento de estos, ya qué cuestionándose las tendencias de consumo, es posible trabajar con un enfoque en la operatividad y la eficiencia de los servicios y, así avanzar en calidad, continuidad y sustentabilidad de los servicios existentes y futuros, mejorando la calidad de vida de cientos de personas.
Caracterizando la escasez de agua para consumo humano en zonas rurales del secano, Región de Ñuble: Situación actual y factores explicativos.
(Universidad de Concepción, 2019) Anabalón González, Natalia Magdalena; Azócar García, Gerardo David
En las Sub-subcuencas hidrográficas del secano costero e interior de la región de Ñuble, la población rural que habita estas zonas, ha tenido que enfrentar grandes problemas de escasez de agua para consumo humano, debiendo ser abastecidos principalmente a través de Camiones aljibe o implementando proyectos de Agua Potable Rural en territorios con alta presencia de monocultivos forestales. Esta continua falta de agua y factores que condicionan su uso, entre ellos no tener uso prioritario de agua para consumo humano en la asignación de los derechos de aprovechamiento, han hecho que estas medidas de carácter de emergencia pasen a ser una condición permanente en el tiempo, provocando grandes gastos económicos para el Estado. Frente a esta situación, este estudio concluyó que los actuales consumos promedio de agua para consumo humano, estimados a partir de entrevistas semi-estructuradas, se encuentran bajo los estándares de la Organización Mundial de la Salud para cubrir las necesidades básicas de las personas, afectando a un 26% de la población rural de esta región, considerada la segunda más pobre del país (CASEN, 2017). Es importante mencionar que más de la mitad de la población del área de estudio, no se tiene registro de sus niveles actuales de consumo por falta de información de las fuentes de abastecimiento.
Efecto de un Pre-tratamiento de ultrasonido sobre la concentración de amonio y producción de metano durante la digestión anaeróbica de lodos sanitarios a bajos tiempos de retención de sólidos
(Universidad de Concepción, 2019) Olivera Castro, Matías Eduardo; Vidal Sáez, Gladys Cecilia; Neumann, Patricio
Dentro de los sistemas de tratamientos de aguas servidas, se encuentran los lodos activados, estos retienen cerca del 60% de la materia orgánica presente en las aguas, el lodo generado proveniente de los sedimentadores primarios y secundarios contiene una gran cantidad de materia orgánica y biológica, la cual, puede ser utilizada para la generación de energía. La digestión anaeróbica se encarga de estabilizar los lodos provenientes de la planta de tratamiento de aguas servidas, como producto se obtiene biogás, el cual, está constituido por metano y dióxido de carbono. Este biogás se utiliza para la generación de energía auto abasteciendo a la planta y el sobrante es enviado al Sistema Interconectado Central. En la etapa de digestión anaeróbica ocurren distintos procesos de transformación de la materia orgánica, dentro de los cuales están la hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, pero una de las etapas limitantes es la etapa hidrolítica, la cual, es determinante para romper el conglomerado bacteriano presentes en el lodo. Para ayudar a la fragmentación de este conglomerado bacteriano, existen distintas tecnologías, dentro de ellas, podemos encontrar el ultrasonido, el cual rompe este conglomerado, fraccionado en partes más pequeñas, facilitando la transformación de ellas mediante la etapa hidrolítica. El pre-tratamiento causó un aumento de hasta 32-25% respecto a la remoción de sólidos volátiles y producción diaria de metano, en cambio para el TRS de 3 días si se observó una disminución en un 92,4%, viéndose afectada principalmente por el aumento en la velocidad de carga orgánica. El amonio generó una inhibición parcial debido a que aumentó del 40% al aplicar el pretratamiento, afectando a la estabilidad y producción de metano, la cual, disminuyó en un 83%. El TRS de 3 días provocó un efecto de lavado en ambos reactores, disminuyendo las eficiencias en un 89%, por lo que se vio afectado la estabilidad y las etapas sujetas a la digestión anaeróbica.
Evaluación de la huella hídrica de la piscicultura en la Cuenca del Río Biobío.
(Universidad de Concepción, 2018) Ampuero Melo, Alessandra Andrea; Parra Barrientos, Óscar; Casas Ledón, Yannay
El objetivo de esta tesis es cuantificar el impacto del uso de los recursos hídricos existentes en una cuenca hidrográfica por parte de la piscicultura, tanto en la cantidad como calidad. Se consideró como caso de estudio la cuenca del río Biobío debido a que posee múltiples usuarios del agua y en la zona de ritrón y transición se emplazan trece centros de cultivo de salmones, que captan agua y luego la descargan en los cuerpos de agua de la cuenca. Para llevar a cabo el estudio, se utilizó como metodología la ISO 14.046, para calcular la huella hídrica de los distintos centros productivos de salmónidos emplazados en la cuenca del río Biobío y así conocer cuál posee un impacto negativo ya sea sobre la calidad o cantidad de agua de cada cuerpo de agua asociado a la piscicultura. Finalmente, la piscicultura el Peumo fue aquella que obtuvo el impacto negativo mayor alcanzando 1.101.495 m3 equiv/año, posiblemente debido a que es el único centro que se desarrolla en una laguna artificial y posee un sistema de tratamiento de agua inferior por ser unos de los centros más antiguos de la zona.
Evaluación de la información disponible asociada a la cuenca del río BioBío para identificar los peligros antrópicos que afectan a la Planta La Mochita, en el contexto de planes de seguridad del agua
(Universidad de Concepción, 2018) Ortega Rivas, Carla Valeska; Baeza Freer, Ana Carolina; González Sánchez, Patricia del Carmen
El acceso al agua potable, se considera un derecho humano fundamental y un componente esencial para la vida de las personas. La OMS define agua potable, como aquella que puede beberse sin peligro, pues no provoca ningún daño para la salud (OMS, 2004). A lo largo de la historia los episodios de contaminación microbiológica y química en el agua potable han conducido a enfermedades y muertes en todo el mundo (Altmann et al., 1999). Durante décadas, la gestión de riesgos en el suministro de agua potable se enfocó al final de la cadena productiva, realizando control de laboratorio al agua previo a la entrega a los consumidores; haciendo tardía cualquier respuesta para prevenir episodios de contaminación en el agua potable. El año 2004, la Organización Mundial de la Salud (OMS), planteó la necesidad de realizar un enfoque preventivo (Hrudey y Hrudey, 2004), a través de una metodología denominada Planes de Seguridad del Agua (en adelante PSA), en el cual la calidad del agua potable se pueda controlar utilizando una combinación de medidas como la protección en las fuentes de captación, control de operaciones de tratamiento y gestión en la distribución y manipulación del agua potable(Lindhe, 2010). Para facilitar la utilización de esta nueva metodología de evaluación y gestión de riesgos, la OMS publicó el año 2009, un manual para aplicar PSA en suministros de agua potable (OMS, 2009). La aplicación de esta metodología es transversal; ha sido aplicada en grandes sistemas de producción de agua potable urbana en suministros más pequeños y de uso rural (Godfrey y Howard, 2004; Vieira y Morais, 2005; Rosén, et al., 2007; Rodríguez et al., 2012). En el caso de Chile, aún no existen PSA y la gestión sanitaria se enfocan en el cumplimiento normativo de requisitos básicos de la prestación de servicios sanitarios, calidad de agua potable; y en planes de emergencia ante situaciones derivadas de catástrofes, cuyo foco está puesto en la protección de las personas afectadas por las consecuencias de eventos catastróficos que inciden en la provisión de servicios sanitarios de manera normal. Nuestro país se ve constantemente expuesto a catástrofes que pueden generar problemas a la prestación de servicios sanitarios de agua potable y alcantarillado, estos fenómenos pueden ser naturales como terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas, inundaciones, sequías y también antrópicos, como contaminación, vandalismo, explosiones entre otros. Por este motivo, es necesario contar con un enfoque preventivo como el planteado por la OMS. Para verificar la posibilidad de aplicar la metodología de PSA en Chile, es necesario saber si la información existente y disponible permita evaluar y comprender los sistemas de suministro de agua potable, desde la cuenca hasta el consumidor final. Como la metodología de PSA se debe realizar en un prestador de servicios de agua potable se escogió trabajar en base a la Planta “La Mochita” ya que es la mayor planta potabilizadora de la región y capta aguas superficiales en la parte final de la cuenca del río Biobío. Los principales resultados indican que a nivel nacional existe una superposición de atribuciones en cuanto a gestión de aguas y, que al ser muchos los organismos involucrados pueden existir dificultades al momento de tomar decisiones ya que cada institución vela por cumplir las funciones ministeriales que indica la ley. Tras analizar la información disponible en la cuenca del río Biobío se identificó que los datos de monitoreo público poseen una discontinuidad que impide una correcta identificación de peligros en la cuenca, lo que presenta una de las principales brechas de información junto con el desconocimiento de los aportes de contaminación difusa (agricultura y ganadería). Fue posible identificar gracias al registro del Programa de Monitoreo del Biobío que tanto en la estación más cercana a la captación, como en el resto de la cuenca los parámetros que requieren una mayor atención son el AOX, Coliformes Fecales y nutrientes. Se sugiere además el estudio de nuevos indicadores microbiológicos que puedan incluir la detección de virus, junto a un estudio más profundo sobre parámetros como el AOX (mg/L) para su incorporación al marco normativo chileno.
Evaluación del comportamiento de un sistema UV para desinfección de un efluente que proviene de un humedal construido.
(Universidad de Concepción, 2019) González Ortíz, Yenifer; Salgado Mendoza, Pablo Raúl
Actualmente se está viviendo una enorme presión sobre el recurso agua, debido al incremento de efectos del cambio climático sumado a una baja conciencia social sobre el cuidado de este vital elemento. Lo anterior, hace necesaria la implementación de nuevas tecnologías que busquen mantener la calidad de este vital elemento para así poder reusar el agua que ya se ha ocupado. Es así, como se han buscado diferentes maneras para tratar las aguas, tales como las plantas de tratamiento de aguas servidas (PTAS), las que mantienen la calidad de estas aguas de una forma óptima para su posterior consumo. Estos tratamientos se ven desarrollados de mejor manera en las zonas concentradas o urbanas, en donde existe un 99,93% de cobertura de PTAS, disminuyendo drásticamente este valor a un 14% en zonas no concentradas. Es por ello que en estas zonas se hace necesario implementar distintas tecnologías de fácil acceso, operación y bajo costo para poder tratar las aguas servidas generadas. El uso de humedales construidos (HC) como sistema de reúso de aguas servidas se sitúa como una solución innovadora. Estos sistemas son conocidos como sistemas depuradores, capaces de remover entre un 56% a un 93% de la materia orgánica y nutrientes presentes en el agua. Sin embargo, los HC tienen como gran dificultad la baja eficiencia de eliminación respecto a microorganismos patógenos. Ante esto, es necesaria la implementación de un sistema de desinfección como lo son los sistemas ultravioleta (UV), los cuales tienen la ventaja de inactivar a los microorganismos patógenos sin generar subproductos de desinfección, como sí ocurre con el cloro. Dentro de las desventajas de los sistemas UV se encuentra principalmente que su eficiencia depende directamente de la dosis aplicada y de la cantidad de sólidos suspendidos totales (SST) en el influente a tratar. En este sentido, es necesario considerar, además, que la cantidad de SST en el efluente proveniente de los humedales construidos varían entre cada estacionalidad. Es por ello, que en este proyecto se evalúa la capacidad de desinfección de un sistema UV sobre microorganismos patógenos presentes en un efluente que proviene de un HC, relacionando esta capacidad con la estacionalidad y la concentración de SST. Para llevar a cabo lo anterior, se contó con un sistema piloto de HC en PTAS de la empresa ESSBIO S.A., en la comuna de Hualqui, región del Biobío, el cual se encuentra junto a un sistema de tratamiento UV, desde donde se extrajeron 12 muestras correspondiendo 4 de estas muestras a cada estación del año estudiada (invierno, primavera y verano). Encontrándose como principal resultado una relación directa entre la cantidad de SST presentes y la desinfección alcanzada, logrando una desinfección de 2,03 uLog de reducción de Coliformes fecales en invierno con 26,7 mg/L de SST y una reducción inferior en verano de 0,33 uLog en verano con 34,65 mg/L alcanzando valores de desinfección que no cumplen con lo establecido por el DS 90/00.
Evaluación del efecto de un influente con distintos niveles de salinidad sobre la eliminación de materia orgánica de un sistema de humedales construidos a escala de laboratorio.
(Universidad de Concepción, 2019) Sepúlveda Carvajal, Rodrigo Marcelo; Vidal Sáez, Gladys Cecilia
La salinidad presente en las aguas servidas es un factor importante a considerar debido, a los efectos negativos que causa en los ecosistemas acuáticos, incluyendo a los microorganismos, invertebrados, vertebrados y plantas. Dentro de los tratamientos actuales para tratar las aguas servidas salinas se encuentran los tratamientos biológicos y los tratamientos fisicoquímicos. En Chile el principal tratamiento para las aguas servidas son los lodos activados. Estos últimos, no son recomendados para tratar aguas servidas con alta salinidad. Esto debido a la inhibición de las bacterias provocada por la presencia de sal. Por otro lado, se ha estudiado la utilización de sistemas no convencionales para el tratamiento aguas servidas salinas, específicamente la implementación de humedales construidos. Varias investigaciones han demostrado su capacidad para depurar aguas servidas con altas concentraciones de salinidad alcanzando eficiencias de eliminación de DQO, DBO5, NT y PT cercanas a los 70, 75, 65 y 55%, respectivamente. En este contexto, este estudio tuvo como objetivo operar un sistema de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal con plantas macrófitas con el fin de evaluar su resistencia frente a influentes con distintos niveles de salinidad a escala de laboratorio. Para ello se construyeron 5 humedales a escala de laboratorio con la especie ornamental Cyperus papyrus. Cada humedal tenía distintas conductividades eléctricas (1, 2,5, 5, 7,5 y 10 mS/cm), ajustadas previamente en el laboratorio. En cada caso, se evaluó en primer lugar las eficiencias de eliminación de materia orgánica y nutrientes. Luego, se realizó un balance de materia orgánica para evaluar el efecto de la salinidad. Finalmente, se evaluó el comportamiento de Cyperus papyrus frente a un influente salino mediante mediciones alométricas, contenido de clorofila y análisis foliar. Los resultados de este estudio reportan eficiencias de eliminación de materia orgánica mayores a 50%. Respecto a la eliminación de nutrientes, se obtuvieron eficiencias mayores a un 30% y 40% para nitrógeno y fósforo, respectivamente. Al evaluar el efecto de la salinidad sobre las eliminaciones de contaminantes, se observó una disminución significativa de un 18% y 31% en la eliminación de DQO y DBO5, respectivamente (p<0,05). En el caso de la eliminación de nutrientes, no se observó un efecto significativo de la salinidad. Respecto al balance de materia orgánica, se observaron mayores concentraciones de DQO en la salida de los efluentes a medida que la salinidad aumenta. Esto es concordante con la disminución de las eficiencias de eliminación de materia orgánica a medida que aumentan la salinidad. En cuanto al comportamiento de Cyperus papyrus, se observó un decrecimiento en el número de tallos durante el desarrollo de la investigación disminuyendo un 42%. Sin embargo, se reportó una disminución de un 17% en la concentración de clorofila con el aumento de la salinidad. Por último, la vegetación presentó mecanismos de eliminación de sal, principalmente la excreción de sodio y acumulación de sodio en sus tejidos. Como conclusión, los resultados de esta investigación demuestran que los humedales construidos pueden ser una alternativa viable para el tratamiento de influentes salinos. Sin embargo, es necesario realizar más investigación para optimizar la operación de estos sistemas.
Evaluación del grado de contaminación con mercurio(Hg) en Laguna La Señoraza agua, sedimentos y biota
(Universidad de Concepción, 2018) Badilla Méndez, Carolina; Urrutia Pérez, Roberto Enrique; Araneda Castillo, Alberto Eduardo
El mercurio es uno de los contaminantes más peligrosos y perjudiciales para la salud pública. Este metal en medios acuáticos se transforma en su forma más tóxica (metilmercurio) y se bioacumula, bioconcentra y biomagnifica a lo largo de la cadena trófica del lugar, llegando finalmente a los organismos de las personas. La zona estudiada cuenta con un amplio registro de emisiones de mercurio, lo que hace suponer que en este sistema existen grandes concentraciones del metal, pudiendo representar un riesgo para la población aledaña. Es por esto, que el presente estudio tuvo como objetivo evaluar la bioconcentración y biomagnificación del mercurio en el sistema lacustre Laguna La Señoraza. Para ello se determinó la concentración del metal en muestras de agua, sedimentos y biota utilizando el método de Espectrofotómetría de Absorción Atómica asociado a un sistema de generación de hidruros para las matrices estudiadas. Con los resultados obtenidos se calcularon los factores de bioconcentración y biomagnificación y se redactó una propuesta con recomendaciones para la remediación del lago. En la columna de agua, fitoplancton y plantas acuáticas no se detectaron concentraciones significativas de mercurio, no así en sedimentos y peces, donde el mercurio mostró valores altos. Se evidenció que existe gran biodisponibilidad de este metal en los sedimentos del lugar, produciendo un efecto de bioconcentración respecto a peces bentónicos (C. carpio). Por otro lado, se comprobó la biomagnificación del mercurio, aunque no en su totalidad, sugiriendo que las características de la estructura de cada cadena alimenticia influyen en la intensidad de la biomagnificación. La concentración de Hg en los sedimentos corresponde a zonas moderadamente contaminadas, por lo que la técnica de remediación más apta es el sellado de los sedimentos con arena y zeolita. Para comprobar la efectividad de la propuesta, se sugiere la implementación de un programa de monitoreo de la calidad del agua, biota y sedimentos.
Evaluación del oxiyoduro de bismuto como una alternativa para la descontaminación de aguas impactadas con atrazina y con presencia de materia orgánica natural.
(Universidad de Concepción, 2018) Antinao Esparza, Sebastian Ignacio; Baeza Freer, Ana Carolina; Contreras Pérez, David Rodrigo
La continua expansión industrial y el aumento en el uso de compuestos químicos por parte de la sociedad, ha generado una mayor presencia y variedad de compuestos orgánicos en el medio ambiente. Actividades industriales tales como: la industria forestal, textil, manufacturera, agrícola, farmacéutica, entre otras; disponen de sus residuos y generan emisiones principalmente hacia los cuerpos de agua y el aire. Dichas actividades han generado un aumento en la presencia de compuestos químicos en el medio ambiente. Los cuales, presentan un riesgo para la salud del ser humano y los ecosistemas. Lo anterior, ha sido evidenciado por varios autores (Rohr y Smith 2005; Barceló et al., 2007; Salaberria et al., 2009; Hayes et al., 2010; Vernouillet y Urrea 2010; Toraud et al., 2011; Antunes et al., 2012; Solomon et al., 2013; Nguyen et al., 2013), demostrando los efectos negativos (ej. alteración de su estructura y sus ciclos biológicos) sobre los organismos acuáticos. En el presente trabajo se utilizaron dos compuestos modelos, un herbicida y un colorante. El herbicida escogido fue la atrazina, compuesto selectivo, ampliamente utilizado a partir de 1950, que se convirtió en un compuesto polémico, luego que se le adjudicara efectos de disrupción endocrina, afectando principalmente a anfibios y fauna acuática (Vajda et al., 2008; Golla et al., 2011). El colorante seleccionado fue el naranja de metilo, dicho compuesto se utiliza principalmente por la industria textil manufacturera y la farmacéutica. El naranja de metilo, al pertenecer al grupo de colorante azoderivados, presenta un gran riesgo para los ecosistemas acuáticos, ya que, posee la capacidad de generar aminas aromáticas, que son incoloras, pero también pueden ser tóxicas e incluso algunas pueden llegar a ser cancerígenas (Guettaï et al., 2005; Rashed et al., 2007; Huiqan et al., 2012). Ambos compuestos han presentado registros de baja eficiencia de remoción frente a tecnologías de tratamiento de agua convencionales (Thuy et al., 2008; Wulfeck-Kleier et al., 2010; Benner et al., 2013; Westerhoff et al., 2015). Con el fin de solucionar la problemática planteada, en la presente investigación se evaluó la oxidación de los compuestos modelos atrazina y naranja de metilo utilizando un proceso de oxidación avanzada. Específicamente se utilizó la fotocatálisis heterogénea con dos catalizadores. El primer catalizador empleado fue un catalizador clásico como es el dióxido de titanio (TiO2). Por otra parte, el segundo catalizador empleado fue el oxiyoduro de bismuto (BiOI), un catalizador novedoso y promisorio por presentar un bajo band gap (Intervalo de bandas). Ambos catalizadores fueron asistidos por una lámpara de xenón con radiación en el UV-VIS y sus resultados fueron comparados en el presente informe. Los experimentos de fotocatálisis fueron realizados en matrices de agua nanopure y natural extraída del Río Biobío, para el caso de la atrazina se preparó una solución con una concentración de 3 mg/L, mientras que, para el naranja de metilo la solución tenía una concentración de 10mg/L. El pH de las reacciones se mantuvo a 7 ± 0,2 y a una temperatura de 18 ± 1 °C. Para evaluar la eficiencia neta del proceso fotocatalítico, además, de las reacciones de fotocatálisis, se llevaron a cabo reacciones de adsorción y fotólisis, utilizando una concentración de catalizador de 0,25 g/L para el caso del TiO2 y 1 g/L para el caso del BiOI. Tanto la reacción de adsorción como la de fotólisis tuvieron un tiempo de duración de 90 minutos, mientras que la reacción de fotocatálisis se dividió en dos, una primera parte de 45 minutos, que consistió en la fotocatálisis oscura, que tiene como finalidad representar el proceso de adsorción del catalizador y una segunda parte de 90 minutos, que corresponde a la reacción de fotocatálisis con la fuente de luz encendida. En relación con el seguimiento de las cinéticas de reacción se emplearon técnicas analíticas como espectrofotometría de absorción molecular UV-VIS para el caso del naranja de metilo y cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con detector UV-VIS para el caso de la atrazina. Finalmente, los principales resultados fueron: para el caso de la atrazina, su mayor transformación se obtuvo al emplear el TiO2 como fotocatalizador usando agua nanopure, donde se alcanzó una degradación del 85,39%, mientras que, para el naranja de metilo el resultado más óptimo se obtuvo al emplear el BiOI como fotocatalizador usando agua nanopure, donde se alcanzó una remoción del 45,31% en 90 minutos.
Modelación de la calidad del agua del Río Biobío: aplicación del modelo AQUATOX.
(Universidad de Concepción, 2022) Saldías Hernández, Fernanda del Pilar; Baeza Freer, Ana Carolina; Stehr Gesche, Alejandra Patricia
La creciente preocupación por el cambio climático y los efectos que este provoca, sumado a las crecientes actividades antrópicas sobre los cuerpos de aguas superficiales, han incitado a que cada vez sean mayor los monitoreos y estudios para mantener la calidad de aguas en condiciones óptimas para los ecosistemas y los diversos usos que se le da al recurso. Con el objetivo de identificar nuevas fórmulas en la gestión de nuestros recursos hídricos en el país, este estudio buscó evaluar el modelo de evaluación de riesgo ecológico AQUATOX versión 3.2 perteneciente a Agencia de Protección Ambiental (EPA-US) para determinar calidad de agua del río Biobío en base a su norma secundaria de calidad ambiental. Para ello, se identificaron los requerimientos del modelo y la disponibilidad de datos presente en marzo de los años 2009 y 2012 el río Biobío para la calibración y validación del modelo AQUATOX. Posteriormente simular escenarios de cambio climático en disminución de caudales comparando los resultados con la norma secundaria de calidad del agua de la cuenca del río Biobío. El tramo de estudio utilizado fue de 158,9 km que abarca desde Rucalhue hasta Hualqui. Dividido en segmentos individuales en base a Zurita (2015) en su tesis de pregrado “Estimación de la capacidad de carga para demanda bioquímica de oxígeno (DBO) en el río Biobío”. Los resultados arrojaron que los datos disponibles en el tramo fueron suficiente para llevar a cabo una modelación de calidad de agua, mostrando índices de bondad de ajuste de R2 , d y PBIAS para la calibración, mientras que la validación del modelo obtuvo un R2 , d y PBIAS. La disminución de caudal aplicada a los escenarios fue de 10,15, 20, 25, 30, 35, 40 y 95%, mostrando que la disminución no afecta de forma significativa a la calidad de las aguas del río Biobío en ese tramo de estudio. La clase más baja alcanzada fue por parte de la variable de oxígeno disuelto, con una clase 3 (regular) que determina un ecosistema perturbado. En cuanto la variable de demanda bioquímica de oxígeno alcanzo una clase 1 (muy buena), indicio de un ecosistema no perturbado; Mientras que, la variable de amonio obtuvo una clase 2 (buena), considerando un ecosistema mediamente perturbad.
Uso de un consorcio microalgal para la remoción de nutrientes desde planta de tratamientos de agua servidas.
(Universidad de Concepción, 2019) Lobos Briones, Paulina Francisca; Urrutia Pérez, Roberto Enrique; Baeza Freer, Ana Carolina; Almanza Marroquín, Viviana Patricia
La creciente contaminación de los ecosistemas lacustres se ha visto influenciada por continuas descargas de sustancias orgánicas e inorgánicas provenientes de diversas actividades antropogénicas como, por ejemplo, los vertidos desde plantas de tratamiento de aguas servidas urbanas. Estas descargas contienen altas concentraciones de nitrógeno y fósforo que se acumulan en los cuerpos de agua dulce, favoreciendo el proceso de eutrofización. Existen tecnologías de tratamiento de tipo físico-químico y biológico que reducen la concentración de contaminantes del agua servida antes que sea descargado al ecosistema, sin embargo, estas no se encuentran diseñadas para remover eficientemente los nutrientes. El cultivo de microalgas ofrece una tecnología interesante para el tratamiento biológico debido a la capacidad de los microorganismos fotosintéticos para consumir el nitrato y fosfato para su desarrollo. El presente estudio evaluó la eficiencia de un consorcio microalgal autóctono para la remoción de nitrógeno y fósforo. En primer lugar, se procedió a seleccionar un consorcio microalgal con muestras de agua del lago Lanalhue y agua servida. Para ello se realizaron por cuadruplicado cultivos en condiciones de controladas de laboratorio con diferentes mezclas de agua del lago y del efluente de la PTAS (30/70, 50/50, 70/30) más un control sólo con agua de lago. Posteriormente, se procedió a evaluar la capacidad de remoción de nutrientes del consorcio seleccionado, sometiéndolo a distintas concentraciones de nitrógeno y fósforo inorgánico (NO3 - y PO4 -3 : 114 y 157 mg/L; 153 y 168 mg/L y 220 y 187 mg/L, respectivamente). Los resultados del experimento N°1 indicaron que el agua servida generó cambios en la densidad celular y en la composición de la comunidad microalgal, ya que solo algunos géneros fueron capaces de adaptarse a las condiciones asignadas y desarrollarse hacia una mayor abundancia en el medio. El consorcio microalgal seleccionado está compuesto por Ankistrodesmus, Monoroaphidium, Scenedesmus y Chroococcus el que presentó una capacidad de tolerar las concentraciones de nutrientes y remover entre un 35 - 61% de fosfato y 4 - 11% de nitrato. Por lo anterior, se concluye que el consorcio de microalgas registrado en este estudio es capaz de remover altas concentraciones de fosfato y, por lo tanto, se podrían desarrollar experimentos adicionales con concentraciones cercanas a las registradas en los sistemas de efluentes de PTAS.

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