Aporte tecnológico de la Ulima para el tratamiento del agua

El manejo adecuado del agua es un asunto delicado que tiene muchas aristas y que se ha convertido en uno de los temas transversales para la investigación científica y tecnológica en todo el planeta. En las últimas décadas, debido principalmente a su creciente consumo, la incesante contaminación y el inevitable cambio climático, se han reducido las fuentes de agua disponibles. Peor aún, según la ONU, la demanda mundial de agua crecerá en un 50 % para el 2040 (Naciones Unidas, s. f. a), por lo que estima que el 25 % de la población mundial se verá afectada por su escasez para el 2050 (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, s. f.). Asimismo, el cálculo de la huella hídrica en cada actividad, proceso y producto generados por el hombre ha evidenciado la pésima administración y uso de este recurso. Por este motivo, el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6: Agua Limpia y Saneamiento es una meta en que las Naciones Unidas han comprometido a los países que la integran para garantizar el acceso al agua potable y saneamiento a nivel mundial.

Un análisis rápido de nuestra situación no arroja buenas expectativas. Nuestro país se encuentra en el octavo puesto con mayores reservas de agua dulce en el planeta (Redacción EC, 2019); sin embargo, un 97 % de esta agua se encuentra en el lado oriental de la Cordillera de los Andes, donde aproximadamente vive el 18 % de la población, mientras que el 72 % restante vive en el lado occidental, que solo cuenta con el 1,8 % de este recurso. Solo esta mala distribución de la población en función de la disponibilidad de agua dulce nos coloca como uno de los países con mayor estrés hídrico de la región y a Lima como una de las ciudades con mayor problema de abastecimiento de agua dulce en el planeta desde hace varios años (McDonald et al., 2014).

El problema se agrava aún más si se tiene en cuenta que nuestro país tiene un 75 % de sus cuerpos de agua dulce con mala calidad ambiental; en realidad, es uno de los peores en América Latina (Brasil tiene el 29 %; Chile, 16 %; México, 45 %, etcétera). Adicionalmente, solo el 50 % de la población tiene acceso a agua potable gestionada de forma segura (Naciones Unidas, s. f. b), y solo el 39 % de las aguas residuales domiciliarias son tratadas adecuadamente.

Este 22 de marzo se celebra el Día Mundial del Agua y la Universidad de Lima no es ajena a este día tan importante, pues contribuye a la gestión y al financiamiento de varios proyectos de investigación relacionados con tecnología y materiales para el tratamiento de agua y el monitoreo de su calidad, realizados por los grupos de investigación de Nanomateriales Aplicados, Tecnologías Exponenciales y Soluciones Tecnológicas para el Medio Ambiente. Este último grupo, al cual pertenezco, ha sido financiado para desarrollar proyectos relacionados con el uso del agente oxidante ferrato(VI), así como otros que se valen del aprovechamiento de la energía solar.

Las primeras investigaciones de nuestro grupo de investigación con ferrato(VI) comenzaron en el año 2015, con un prototipo de reactor pequeño de laboratorio que demostró su gran potencial para mejorar la calidad de agua de forma exitosa. A partir de este prototipo, se han implementado varias mejoras y se ha evaluado su desempeño bajo distintas condiciones de operación con diversos contaminantes. Esto ha permitido la fabricación de una miniplanta de laboratorio que permitió realizar un tratamiento a flujo continuo de 2 litros por minuto. Hoy ya se cuenta con una miniplanta piloto experimental que trata alrededor de 10 metros cúbicos de agua diariamente, a un flujo de 25 litros por minuto, captada directamente del río Rímac, con la que se riegan cultivos experimentales en el Instituto Nacional de Innovación Agraria en La Molina.

Entre los resultados más importantes obtenidos en esta planta piloto está la reducción, a valores por debajo de los límites máximos permitidos por las normas peruanas para consumo humano (Decreto Supremo 004-2017-MINAM), de contaminantes inorgánicos como el arsénico y de metales pesados como el plomo, así como de microorganismos patógenos como la bacteria E. coli y la S. typhimurium. Además, esta planta de tratamiento utiliza coagulantes y floculantes baratos, también a flujo continuo, que por un posterior proceso de filtración permiten clarificar el agua y regular su pH. Así, reducir la turbidez en el agua del río Rímac de un valor promedio de 40 NTU a 6 NTU, y el pH de 10,5 en promedio a 6,7, es un logro que va a permitir desarrollar proyectos de investigación para evaluar la mejora en la calidad de los cultivos y la seguridad alimentaria utilizando agua para riego tratada. Próximamente se estarán publicando estos resultados.

Este aprendizaje continuo nos ha permitido diseñar una miniplanta de tratamiento autónomo, compacta, portátil y totalmente automatizada que podría instalarse cerca de cualquier fuente de agua o para su uso en zonas de emergencia por desastres. En la actualidad, se encuentra en desarrollo un sistema de reconocimiento de imágenes que utiliza inteligencia artificial y algoritmos basados en lógica difusa para el control de sus procesos. Próximamente, se debería iniciar su construcción para demostrar a la comunidad su viabilidad tecnológica y económica. Este desarrollo tecnológico es el aporte más importante que nuestro grupo de investigación ha logrado para ofrecer al país y poder contribuir a la mejora de la calidad de vida de nuestra sociedad.

Figura 1. Planta de tratamiento en prueba en el laboratorio.

Referencias

Decreto Supremo 004-2017-MINAM. (7 de junio de 2017). El Peruano. https://www.minam.gob.pe/wp-content/uploads/2017/06/DS-004-2017-MINAM.pdf

McDonald, R. I., Weber, K., Padowski, J., Flörke, M., Schneider, C., Green, P. A., Gleeson, T., Eckman, S., Lehner, B., Balk, D., Boucher, T., Grill, G., Montgomery, M. (2014). Water on an urban planet: Urbanization and the reach of urban water infrastructure. Global Environmental Change 27, 2014, 96-105. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2014.04.022

Naciones Unidas. (s. f. a). Día Mundial del Agua. 22 marzo. https://www.un.org/es/observances/water-day

Naciones Unidas. (s. f. b). UN Water. Peru. https://sdg6data.org/country-or-area/Peru

Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo. (s. f.). Objetivo 6: Agua Limpia y Saneamiento. https://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals/goal-6-clean-water-and-sanitation.html

Redacción EC. (23 de marzo de 2019). Los 10 países con más agua en el mundo. (Sí, el Perú es uno de ellos). El Comercio. https://elcomercio.pe/tecnologia/ciencias/dia-agua-10-paises-agua-mundo-mexico-argentina-colombia-noticia-619357-noticia/