El desafío de limpiar de arsénico las aguas rurales

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Académicos y estudiantes de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas están trabajando en alternativas, de bajo costo y sustentables, para extraer este elemento tóxico y cancerígeno presente en nuestro país por razones naturales, pero potenciadas por el factor humano. Si bien en el sistema urbano las empresas sanitarias y sus plantas de tratamiento están cumpliendo las normas respecto a los límites permitidos, son las comunidades rurales las que aún no lo tienen garantizado. Para ellos están pensadas estas innovaciones que esperan salir desde el laboratorio al territorio.

Por Francisca Palma / Fotos: Felipe PoGa

Ana María Sancha, ex académica del Departamento de Ingeniería Civil de la U. de Chile, recuerda que la primera alerta por presencia de arsénico en el agua potable fue en los años ‘50. Uno de los casos fue la ciudad de Antofagasta. “La fuente de agua que usaban inicialmente casi no tenía arsénico, pero cuando la cambiaron, el agua tenía mucho y a los pocos años empezó a haber efectos en la salud de los niños”, cuenta Sancha, situando uno de los hitos que determinó que las autoridades tomaran cartas en el asunto, ya que el arsénico “estaba en concentraciones como en ninguna otra parte del mundo: era entre 0,8 y 0,9 mg/L, mientras que la norma ahora es 0,01. Era muchísimo”. Sancha entró a trabajar en las plantas extractoras del metaloide Salar del Carmen de Antofagasta y Cerro Topater de Calama en los ’70: “estaba recién llegada a la Universidad y se pidió colaboración a la institución”, recuerda.

Actualmente, según las últimas mediciones de la Superintendencia de Servicios Sanitarios, las compañías sí están cumpliendo la norma, a diferencia de hace algunos años atrás, donde las mediciones generaron la alerta pública por el impacto que el consumo de esta agua potable podría significar, dado que la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPAUS), han determinado que el arsénico es carcinógeno en seres humanos.

La pregunta hoy es qué pasa con el Sistema de Agua Potable Rural (APR), a cargo de la Dirección de Obras Hidráulicas (DOH) del MOP. Es justamente a esas fuentes de aguas, que alimentan a pequeñas y medianas comunidades, a las que esperan aportar diversos proyectos de académicos de nuestro plantel.

De la realidad al laboratorio

“Viví un tiempo en Tacna, y como Arica y el norte de Chile tienen ese mismo problema, me interesó incursionar en una propuesta”, explica Rocío Tamayo, estudiante peruana del Doctorado en Ciencia de los Materiales de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) que, junto al académico Rodrigo Espinoza de dicho departamento, trabajaron en una propuesta.

A partir del pidolato de calcio, que ya había estudiado Espinoza, el año 2015 Tamayo formó un gel, el cual luego de un tratamiento térmico se seca y se muele, formando otro compuesto denominado “peroxquita”, pero en tamaño nanoparticulado, es decir, partículas muy pequeñas.

“Trabajamos con 15 mg/L de arsénico y removimos casi 11”, explica Tamayo respecto a las pruebas realizadas, donde sólo aplicaron el compuesto al agua contaminada. El resto, aplicando radiación ultravioleta, lograron transformarlo de arsénico 3 a arsénico 5, que es más inocuo para la salud. En definitiva, es una absorción muy rápida, donde, en los primeros seis minutos, de los 80 en total en los que aplicaron este modelo, removieron el 50 por ciento.

Ahora, explican, lo que sigue es trabajar con aguas naturales, que “no solamente tiene arsénico, sino que sulfatos y otros componentes y la idea es saber cómo va el comportamiento. Si estas inhiben la eficiencia de remoción o no”, señala Tamayo.

En la misma facultad, el equipo liderado por Katherine Lizama, académica del Departamento de Ingeniería Civil, está investigando desde otro sistema: los humedales.

Tras realizar su doctorado en Australia, Lizama se interiorizó en esta tecnología utilizada en los países desarrollados. Hoy los está probando en su laboratorio a partir de un proyecto Fondecyt junto a estudiantes.

El humedal es un “sistema de tratamiento natural, donde la interacción de sus componentes naturales, -el suelo y la vegetación y la interacción del agua con ambos y la luz solar- hacen que ocurran procesos que retienen contaminantes”, ex
plica Lizama, quien se encuentra ahondando en cómo este sistema funciona con el arsénico.

Esta iniciativa está pensada para su utilización en localidades donde “actualmente no tienen acceso a sistemas de remoción de arsénico debido a su ubicación remota u otros motivos, por ejemplo en el Norte Grande, donde hay requerimientos para uso en agricultura y la calidad del agua restringe dicho uso”.

“Los humedales construidos, dados sus características, -continúa- podrían ser una alternativa para complementar algún sistema existente, o bien un punto de partida como tratamiento en la fuente”.

SolArsenic es otra de las propuestas de académicos de la FCFM. Encabezados por Andreina García, investigadora de Centro Avanzado de Tecnología para la Minería (AMTC por su sigla en inglés), este equipo trabaja en el desarrollo de un nanomaterial a partir del cual logran la remoción total del arsénico. Todo esto, explica la investigadora, “basado en procesos que normalmente ocurren en dos etapas: la foto-oxidación y la adsorción. Estamos logrando foto-oxidar el arsénico 3 y transformarlo en una especie de menor toxicidad, -que es el arsénico 5-, y a su vez, adsorber este último dentro del nanomaterial en una sola etapa”. Este proyecto se encuentra financiado por el Programa FONDEF Idea en dos etapas y está en trámites para ser patentado.

“Dado que el principio de funcionamiento radica en el uso de luz solar”, destaca García, “la convierte en una tecnología de bajo costo, fácil implementación y operación y con una relevante aplicación en zonas remotas del país con poco o nulo acceso a sistemas de tratamiento de aguas avanzados y que cuenten con significativo potencial de radiación solar, como es el caso de poblaciones rurales, entre otras, en el norte de Chile”.

El rol de la minería

En los procesos industriales mineros, detalla Manuel Caraballo, académico del Departamento de Ingeniería en Minas de la FCFM, si éstos son de lixiviación por hidrometalurgia, el arsénico puede quedar en los residuos finales sólidos, mientras que si se hace por pirometalurgia, el arsénico puede pasar a los gases de la fundición y luego depositarse en el suelo.

Para revertir este escenario, existen distintas estrategias: “unas de mitigación, cuando lo que queremos es que el problema no surja, sino que se quede confinada la contaminación sin liberarse, y otras de remediación cuando ya está el problema y queremos descontaminarlo”. A esta se suma una tercera, que es “la revalorización de los residuos”.

Es en las últimas dos opciones que el académico está trabajando a partir de iniciativas de remoción de arsénico en las aguas de la minería. En el primer ámbito, en el de remediación, está colaborando con la empresa Sacyr-Chile en el desarrollo de un proyecto de Innovación Tecnológica financiado por CORFO, basado en el desarrollo de sistemas pasivos de tratamiento de drenajes ácidos de minas (Tecnología DAS, Dispersed Alkaline Substrate), donde también participa Andreina García.

A partir del uso de grandes piscinas rellenas de sustratos reactivos alcalinos, por donde se hace circular el agua contaminada, se induce un cambio en sus condiciones fisicoquímicas, especialmente en su PH “y se obliga a que los metales que estaban en el agua precipiten en forma sólida y queden atrapados en el sustrato”. El sistema, que lleva una década de desarrollo en Europa, “lo queremos optimizar y acondicionar a la realidad chilena”.

Este trabajo, destaca Caraballo, tiene entre sus potencialidades que no necesita energía eléctrica ni mayores mantenciones y que hoy puede aplicarse a cierre y post cierres de faenas.

El agua, el aire y la salud

Pero no todo queda en el agua. Como advierte Laura Borgel, experta en toxicología de la Facultad de Medicina de la U. de Chile, no se ha hecho investigación local del impacto en salud. Si bien con las bajas en las concentraciones los riesgos también descienden, es necesario ahondar en los efectos crónicos de estos metales pesados en la salud.

Además, el tema del arsénico no atañe sólo al agua, sino también al medio ambiente. “La calidad del aire es algo totalmente distinto. Tenemos fracciones finas de los contaminantes, que es el PM 2,5, que, por excelencia, transporta metales pesados. No sólo transporta el plomo, que es el clásico que se ha medido, sino que transporta cadmio, cromo, arsénico, mercurio”, agrega Borgel.

A esto se suma, como advierte Gerardo Ahumada, académico de la FCFM que imparte el curso Procesos de Tratamiento de Aguas, que la DOH “ha hecho grandes inversiones, pero no se ha considerado la capacidad de mantención de los sistemas de las comunidades, por ello lo que debería hacer el Estado es apoyarlas más en la operación en el agua potable rural”, dado que, como finaliza Sancha, “no puede ser diferente la salud esperable para la gente rural de la gente de la ciudad. Tiene que haber una calidad, independiente de dónde tú vivas. Hay gente que piensa que debería ser más flexible el sistema rural, pero no, tenemos que tener agua de buena calidad y única, más aún si el contaminante es un cancerígeno”.

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