Una etapa inicial exitosa obtuvo el proyecto de investigación Dicyt 2016 "Remoción simultánea de carbono-nitrógeno-sulfato en un nuevo reactor batch secuencial de biopelículas con azufre elemental y zeolita como soporte", liderada por el académico Dr. Cesar Huliñir con colaboración del Dr. Silvio Montalvo, ambos investigadores del Departamento de Ingeniería Química del Plantel.
En esta primera fase, el proyecto regular estudió la transformación de amonio a nitrógeno molecular gaseoso, a través del uso de un solo reactor aplicando el mineral zeolita. En este proceso, los investigadores obtuvieron resultados positivos, mejorando efectivamente en comparación a sus competencias que eran sistemas parecidos pero sin el uso del mineral, los que además utilizan tres reactores en vez de uno solo.
Según explica el Dr. Cesar Huiliñir, académico del departamento ingeniería Química y jefe de la Carrera Ingeniería en Biotecnología, “este proyecto busca tratar aguas ricas en amonio, sulfuro (que es el que genera olor a huevo podrido) y materia orgánica. Estos compuestos se toman del agua residual que sale de un digestor y debemos tratarla antes de enviarla a un sistema natural de agua”.
Etapas del proyecto
Gracias a la validación del proyecto regular de parte de la Dirección de Investigación Científica y Tecnológica, dependiente de la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación, quien otorgó fondos por tres años para la realización del proyecto, los investigadores pudieron comprobar en su etapa inicial la efectividad en la transformación de nitrógeno a nitrógeno molecular en bajas concentraciones de contaminantes utilizando zeolita.
En los próximos años, los investigadores buscarán definir el rango de concentraciones total que se puede tratar en el reactor.
“La idea es tomar estas aguas residuales provenientes de chancherías, tratarlas en un solo reactor que contenga zeolitas, y que permita el proceso completo de nitrificación, desnitrificación y remoción de materia orgánica. El azufre, en forma de sulfuro, es transformado primero a azufre elemental y utilizado en la desnitrificación autotrófica. Entonces, se trata de un solo sistema que consume las tres cosas”, explica el Dr. Huiliñir.
Si bien el tratamiento de aguas residuales se ha propuesto en otras partes, el proyecto que lideran los académicos del Plantel se diferencia en dos elementos claves. El primero es el uso del mineral zeolita, el que tras los experimentos realizados por los investigadores se pudo comprobar que aumenta la velocidad de reacción en los procesos de nitrificación y desnitrificación, acortando de tal manera los tiempos de reacción de 10 a 6 días. Esto es fundamental, pues permitiría ahorrar costos en oxigenación.
Como segundo elemento diferenciador, el sistema utiliza un solo equipo para tratar todos los residuos, reduciendo la cantidad de lodo generado al tratarse de un proceso autotrófico.
El coinvestigador del Plantel Dr. Silvio Montalvo, explica que mediante el proyecto, “el nitrógeno queda en fórmula gaseosa siendo liberado al aire, el nitrógeno contaminante se transforma en un compuesto inocuo (N2); el sulfuro va a ser transformado por el mismo reactor a azufre elemental, que no hace nada; y la materia orgánica, que mientras más haya genera mayor contaminación, la va a disminuir. Esa es la esencia del proyecto”.
Proyecciones de la investigación
Si los investigadores logran comprobar la efectividad del proyecto a escala laboratorio y piloto, planean proyectarlo hacia la industria de las chancherías, piscicultura o producción de aves, empresas que tienen altas cargas de nitrógeno, sulfuro y materia orgánica. “Si nosotros pudiésemos dar esa solución, independiente de otros sistemas, podría ser aplicado rápido. Creemos que podría ser eventualmente fácil de llevar a reactores más grandes, todo va a depender de los estudios que realicemos acá, pero nuestra impresión en este año es que funciona”, explica el Dr. Huiliñir.
Los resultados esperados por los investigadores consisten en reducción de nitrógeno en menor cantidad de tiempo mediante uso del mineral zeolita, que además es extraído de la Séptima región de Chile. Otra de las ventajas es el uso de un sistema híbrido que permite la reducción simultánea de nitrógeno, sulfuro y materias orgánicas.
“Por lo general son varios reactores que trabajan en paralelo, consumiendo cada uno de estos nitrógeno, sulfuro y materias orgánicas en diferentes etapas. Nosotros lo unimos en uno solo. De funcionar a gran escala, ahorraría una gran cantidad de costos energéticos, inyección de aire y entregaría una serie de beneficios sociales, tales como la reducción de olores que permitirían una mejora en la calidad de vida de la sociedad”.
