La solución propuesta consiste en un sistema para el tratamiento de aguas grises mediante un proceso fotocatalítico acoplado a un sistema de filtro para retención de metales pesados. Se pretende obtener un reactor compacto, modular y adaptable a la calidad de agua que se requiera obtener para cada necesidad específica, fácilmente instalable en jardines urbanos. La innovación del sistema fotocatalítico desarrollado consiste en el uso de la energía de la luz para degradar contaminantes, proveniente tanto de lámparas de luz visible, como de radiación solar directa, para lograr la depuración de agua hasta calidad de riego de hortalizas, adelantándonos a la legislación y normativa chilena actuales. La incorporación de un módulo para la remoción de metales pesados permitirá la remoción de Ni, Pb y Cd, los cuales han sido ampliamente reportados en aguas grises. Este módulo consiste en una resina de intercambio catiónico empaquetada en una columna a través de la cual pasa el agua gris. Esta tecnología está diseñada para funcionar en cualquier tipo de jardín o área exterior adyacente a viviendas, y puede configurarse en escala individual y colectiva, no requiere excavación o instalación eléctrica especial y puede depurar más de 400 litros de aguas grises al día, con una capacidad máxima de 1200 litros al día, en el prototipo básico de uso doméstico. El sistema propuesto tiene 3 modulos: **1.- Módulo de filtros, desgrasador, bomba y estanques de almacenamiento** Se utilizan filtros y desgrasador, bombas y estanques de almacenamiento comercialmente disponibles los que serán acoplados a los módulos fotocatalíticos y de remoción de metales. **2.- Modulo fotocatalítico.** Se utiliza un fotocatalizador compuesto por BiOI/TiO2. Este material fue desarrollado por nuestro grupo de investigación. El material fotocatalítico es inmovilizado en esferas de vidrio. Este material está incluido dentro de un reactor del tipo cilindro-parabólico compuesto (CPC). Este es expuesto a la radiación directa del sol y alternativamente a un arreglo de lámparas LED visibles las cuales son energizadas por un sistema de paneles solares y baterías. En la figura 1 se muestra una imagen de un reactor de vidrio en el cual se realizó la prueba de concepto del sistema de fotocatálisis propuesto. En esta prueba se utilizó radiación solar simulada mediante una lampara de xenón (al interior del reactor) y una lampara UV-A (exterior del reactor). **3.- Modulo remoción de metales.** Este módulo consiste en una columna con una formulación de resinas de intercambio iónico, desarrollada por nuestro grupo de investigación, el cual retiene metales pesados seleccionados de un efluente de aguas grises.

Qué problema resuelve esta capacidad

Las aguas residuales domésticas se dividen en aguas negras y aguas grises. Las aguas grises son generadas por lavado de ropa, lavado de platos, ducha y lavamanos. Estas tienen una menor carga bacteriana respecto a las aguas negras. A su vez estas aguas se dividen en aguas grises claras y aguas grises oscuras, estas últimas incluyen el agua proveniente del lavado de platos y lavado de ropa, por lo tanto, tienen una mayor carga de materia orgánica y microbiológica. Las aguas grises claras incluyen aguas con menor carga orgánica y microbiológica como lo son agua proveniente de las duchas y lavamanos. Por otro lado, las aguas negras incluyen las aguas provenientes de los inodoros, con una alta carga orgánica y microbiológica. La proporción de aguas grises con respecto al total de aguas residuales varía de acuerdo a los distintos países, con valores que van entre el 39 % y 85% 1 . En Chile, representan aproximadamente el 70% de las aguas residuales de los hogares 2 . Las aguas grises son tratadas y/o recicladas en distintas partes del mundo con distintos propósitos como regadío agrícola, riego de césped, descarga de estanques sanitarios, lavado de autos, agua para apagar incendios etc. El reúso de aguas grises llega hasta al 54% y 30% en Kenya y Kuwait respectivamente, estando entre los países que más aguas grises recuperan en el mundo 34 . En Chile, recientemente se ha legislado para establecer y regular los sistemas de reutilización de las aguas grises, aplicable a áreas urbanas y rurales (Ley No 21.075). Esta ley fue publicada en el diario oficial el 15 de febrero del año 2018 y aún se encuentra en implementación. Cabe mencionar que esta ley se encuentra enmarcada en el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 (ODS 6) de la Agenda 2030, cuyo fin es garantizar la disponibilidad de agua, su gestión sostenible y el saneamiento para todos (). El reciclaje de aguas grises ha sido considerado como una de las mejores alternativas para disminuir el estrés hídrico. Para un uso seguro de esta agua, es necesario eliminar contaminantes y microrganismos. La recuperación de aguas grises se considera parte integral de la economía circular donde se le da un segundo uso al agua residual. **Aguas grises y estrés hídrico en Chile** Chile es uno de los países con mayor riesgo hídrico actualmente en el mundo considerando una proyección al año 2040, posicionándose dentro de los 30 países más vulnerables (). Junto con la escasez de agua, la disponibilidad de esta en el territorio nacional es muy heterogénea. De esta forma, desde el norte de Chile hasta la Región Metropolitana, la escasez hídrica es mayor, con valores de escorrentía per cápita promedio por debajo de los 500 m3 /persona/año, mientras que desde la Región de O’Higgins hacia el sur superan los 7.000 m3 /persona/año, llegando a un valor de 2.950.168 m3 /persona/año en la Región de Aysén, donde es más abundante, lo que coincide con ser la región menos poblada del país 5 . El 87% del agua extraída de las fuentes superficiales y subterráneas en Chile es utilizada por la agricultura ; esta agua podría ser reemplazada parcialmente por agua recuperada desde aguas grises 6 . Por otro lado, el consumo urbano de agua en Chile es aproximadamente 5000 litros al mes por hogar en los meses de invierno. Esto calculado para una familia de 5 personas en la ciudad de Santiago . Considerando este valor, se estima que 3500 litros de agua se eliminan como aguas grises, que tratadas podrían disminuir significativamente el consumo de agua potable, aliviando el estrés hídrico. Ell tratamiento de aguas grises es esencial para mitigar el estrés hídrico y promover la reutilización sostenible del recurso. La diversidad de métodos existentes, como procesos de oxidación avanzada, fotocatálisis, intercambio iónico y métodos biológicos, ofrece soluciones eficientes para eliminar contaminantes orgánicos, microbiológicos y metales tóxicos, pero quedan desafíos pendientes como la falta de remoción de contaminantes emergentes y metales pesados ; los avances en tecnologías de oxidación avanzada en conjunto con resinas de intercambio iónico, prometen resolver eficientemente estos problemas, contribuyendo así a la gestión sostenible del agua y la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible promovidos por la ONU y suscritos por Chile

Cuáles son las ventajas competitivas de esta capacidad

La innovación del sistema fotocatalítico desarrollado consiste en que utiliza la energía de la luz visible para degradar contaminantes, con el uso potencial de radiación solar. El grado de diferenciación del sistema propuesto consiste, además de su tecnología innovadora, en que es más eficiente, más fácil de instalar y de menor costo que sistemas equivalentes disponibles actualmente en el mercado para uso urbano. Las principales ventajas consisten en que está diseñado para funcionar en cualquier tipo de patio o jardín, sin necesidad de excavación o instalación eléctrica especial. Además, el sistema puede depurar más de 400 litros de aguas grises al día, con una capacidad máxima de 1200 litros al día. Los beneficios de esta tecnología de tratamiento fotocatalítico consisten en su innovación, sostenibilidad, ahorro y la facilidad de comercialización e instalación en el mercado inmobiliario (por sus características de sustentabilidad ambiental y ahorro hídrico), además de su potencial impacto social al volver disponible un importante volumen de agua para reutilización en paisajismo y horticultura urbana.

Qué más deberías saber sobre esta capacidad

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