Fecha de hoy: 29/01/2023

Aprovechamiento del Agua en la Industria del Vino y Pisco (CÓDIGO BIP 40040991-0)

Objetivo general

Implementar un sistema fotocatalítico con un concentrador parabólico compuesto (CPC) en el tratamiento de aguas residuales de la agroindustria vitivinícola y pisquera como un proceso innovador, competitivo y sustentable para aumentar la seguridad hídrica en zonas de escasez de agua.

 

Propósito

Incrementar la capacidad competitiva y reactivación económica en el mercado nacional e internacional de la pequeña empresa vitivinícola y pisquera mediante la incorporación de nuevos procesos en el tratamiento de agua, diversificar el uso del recurso y adopción de estándares de gestión ambiental para lograr una producción de vinos y piscos sustentables e inocua.

RESUMEN

Actualmente, el uso de los recursos hídricos ha aumentado exponencialmente, lo que ha llevado a superar la oferta de agua disponible en la Región de Coquimbo. Este escenario hace que los sectores productivos del país estén más expuestos a la crisis de escasez de agua.

La agricultura es el sector productivo que se ve más expuesto a esta problemática debido a que utiliza más del 70% de los recursos hídricos disponibles en el país. La agroindustria vitivinícola y pisquera es uno de los sectores relevantes para el desarrollo económico de Chile, si se considera que representa el 20% de las exportaciones agrícolas y aporta con un 0,5% del PIB nacional.

Sin embargo, la agroindustria del vino y el pisco no están ajenas a los problemas ambientales, dado que las aguas residuales derivadas de la producción del licor contienen compuestos fenólicos, los cuales causan efectos inhibitorios sobre los microrganismos presentes en el tratamiento biológico de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) convencionales. Las EDAR no están diseñadas para eliminar de manera eficaz los compuestos orgánicos difíciles de degradar, o bien, estas plantas no incluyen tratamientos para la remoción de este tipo de contaminantes.

Considerando lo anterior, se hace necesario buscar alternativas para descontaminar las aguas residuales y fomentar su reutilización en diferentes usos. Es así, que los Procesos de oxidación avanzada (POA) son una buena alternativa para eliminar compuestos orgánicos persistentes, ya que posee una alta capacidad oxidante. La fotocatálisis heterogénea (POA) posee un elevado potencial para remover los compuestos fenólicos presentes en aguas residuales industriales de manera rápida, a menor costo que los tratamientos convencionales utilizando radiación solar.

Estudios recientes, se han enfocado en la síntesis del semiconductor oxiyoduro de bismuto (BiOI), debido a su alta actividad fotocatalítica a escala de laboratorio bajo radiación solar simulada para eliminar compuestos con baja biodegradabilidad. Sin embargo, el BiOI puro presenta problemas en los procesos de separación, recuperación y reutilización postratamiento para su posible aplicación a escala industrial, por ello, es necesario inmovilizar el BiOI en un soporte mayor. El uso de material magnético como soporte es una buena alternativa, dado que solo se necesita una fuerza magnética externa con un mínimo gasto energético para separar el fotocatalizador desde el agua.

Para escalar la fotocatálisis heterogénea a nivel industrial, se implementará un sistema fotocatalítico (BiOI magnético) con un concentrador parabólico compuesto (CPC), previo tratamiento biológico, tal como se muestra en Figura N°1. El objetivo del sistema CPC será degradar moléculas recalcitrantes – principalmente compuesto fenólicos - que se encuentran en los riles de la agroindustria del vino y pisco en la Región de Coquimbo para avanzar hacia un manejo eficiente y sostenible del agua en la agroindustria, y además, introducir el concepto de producción sustentable e inocua para impulsar la competitividad empresarial y una reactivación económica en el mercado nacional e internacional.

Por lo tanto, el presente proyecto logrará cumplir con los siguientes componentes:  

  • (1) Desarrollar una prospección de mercado en la industria del vino y del pisco para respaldar la implementación de procesos fotocatalíticos en el tratamiento de aguas residuales;
  • (2) Fabricar fotocatalizadores magnéticos, a base de heteroestructuras de BiOI/magnetita; acoplar el BiOI a un soporte magnético que permita la fácil recuperación, mientras se mantienen las principales propiedades de un fotocatalizador: fotoactividad en el rango visible, alta superficie específica, estabilidad química y alta capacidad de adsorción de compuestos orgánicos;
  • (3) Establecer el grado de recuperación del fotocatalizador magnético en el pre-tratamiento fotocatalítico de los riles vitivinícolas y pisqueros;
  • (4) Determinar la factibilidad técnica y económica del sistema fotocatalítico como proceso complementario innovador y sustentable en el tratamiento de riles vitivinícolas y pisqueros;
  • (5) Implementar un sistema fotocatalítico CPC, determinando el impacto comercial, como pre-tratamiento de riles vitivinícolas y pisqueros para obtener agua de calidad en zonas de escasez hídrica;
  • (6) Obtener agua de calidad para diferentes usos en el sector agrícola e industrial para entregar un valor agregado al servicio, a saber: evaluar el efecto tóxico del agua tratada por fotocatálisis heterogénea para determinar su calidad para emplearla en diferentes usos, en el riego de cultivos cumpliendo con los requisitos de calidad del agua (NCh1333), la reutilización en procesos de la misma planta (Prueba de toxicidad), humectación de superficies de trabajo (Pautas SAG) y en la descarga al alcantarillado por sistema sanitarios (DS609);
  • (7) Avanzar hacia un manejo eficiente y sustentable del agua en los pequeños productores vitivinícolas y pisqueros en el concepto de producción sustentable e inocua para impulsar su competitividad en el mercado y reactivación económica en el mercado nacional e internacional;
  • (8) Divulgar la tecnología, innovación y conocimientos generados por la iniciativa mediante la transferencia de los resultados de la investigación a empresas e instituciones asociadas, como también a público general y sectores productivos que se vean beneficiados del proyecto para garantizar que los impactos proyectados y la reproducibilidad de la tecnología perduren en el tiempo.
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