Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente están en discusión a nivel mundial distintas alternativas para disminuir el impacto ambiental de diferentes productos plásticos. Una de estas alternativas es el reciclaje de plásticos, proceso en el cual se recupera material desde desechos municipales e industriales para utilizarlo como materia prima en la manufactura de un nuevo producto. Uno de los plásticos que genera más desechos es el polietileno, muy utilizado en envases de productos y en bolsas. Este se encuentra en el grupo de polímeros termoplásticos y, por lo tanto, tiene gran potencial de ser mecánicamente reciclado. Sin embargo, un problema que se presenta, es la disminución de propiedades mecánicas debido a la degradación que sufre durante su uso y el reciclaje. Diversos organismos proponen el uso de material reciclado, sin embargo no existe un procedimiento para verificar la cantidad de este en los productos. La presente memoria tiene como objetivo: establecer relaciones entre el contenido de reciclado en una mezcla de polietileno virgen y reciclado y una propiedad medible de esta mezcla. Los objetivos específicos son: fabricar mezclas de polietileno de alta densidad virgen con diferentes porcentajes de reciclado en éstas, medir, evaluar y estudiar propiedades de interés en cada una de las mezclas, y establecer relaciones entre algunas propiedades de las mezclas y el contenido de material reciclado en ellas. Las propiedades de las mezclas que se estudian en esta memoria son: resistencia a la tracción, alargamiento a la rotura, límite de fluencia, módulo de Young, resistencia al rasgado y melt index. Los ensayos que se realizan para obtener las propiedades mencionadas son el ensayo de tracción, ensayo de rasgado y finalmente ensayo de melt index. Por último se realiza la calorimetría diferencial de barrido, para identificar la temperatura de fusión de cada mezcla. Se utiliza la siguiente metodología: en mezclas de diferente contenido de material reciclado se evalúan propiedades mecánicas, reológicas y térmicas. A partir de esto se establecen relaciones entre el contenido de reciclado y la variación de la propiedad medida. Se construyen probetas para luego aplicar el ensayo de tracción y rasgado, y luego se realiza el ensayo de Melt Index. Por último se hace la calorimetría diferencial de barrido de todas las mezclas. A partir de los resultados obtenidos, se observa que hay una disminución de todas las propiedades a medida que aumenta el contenido de material reciclado en las mezclas. Esto se debe a que el polietileno se degrada durante su uso y posterior proceso de reciclaje, produciéndose corte de cadenas y ramificación. Por último, se realizan regresiones lineales y log-lineales de los valores de las propiedades obtenidos. Se identifica al melt flow index como la propiedad que representa de mejor forma el contenido de rPEAD en la mezcla, a través de una relación exponencial.

Memoria para optar al Título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Manejo de Suelos y Aguas / En el proceso de elaboración de aceite de oliva han surgido nuevas tecnologías en el cual, además de aceite, se produce un residuo denominado alperujo. Esta modificación, representa un problema a la hora de disponer los grandes volúmenes de residuo que se generan. En consecuencia, resulta necesario buscar alternativas para el tratamiento de estos subproductos. Actualmente, es posible destinar el alperujo a la cogeneración de energías renovables mediante combustión (biogás). Sin embargo, luego de la obtención de biogás, generado por procesos de fermentación metanogénica, es necesario disponer los nuevos residuos generados, denominado digestato, de manera que no causen daño al medio ambiente. Por ello, se propone como solución terminar de estabilizar el digestato mediante compostaje, obteniendo un producto final inocuo, el cual puede ser utilizado como acondicionador orgánico que mejora las propiedades físicas del suelo. En el presente estudio se compararon dos tratamientos. El primer tratamiento (T0), fue elaborado con materias primas frescas, alperujo y rastrojos de betarraga. El segundo tratamiento (T1) fue elaborado con el digestato proveniente de un biodigestor tipo batch, cuyas materias primas fueron alperujo y rastrojos de betarraga. Ambos tratamientos fueron evaluados y monitoreados durante todo el proceso de compostaje. Se registró y analizó diversos parámetros, tales como; temperatura, contenido de agua, pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, nitrógeno total, relación C/N, actividad biológica y fitotoxicidad. De acuerdo a los resultados obtenidos y a la Normativa Chilena de Compost, NCh2880, es posible clasificar al compost obtenido del tratamiento T0 como Clase B, producto de calidad intermedia, y al compost obtenido del tratamiento T1 como Clase A, producto de alto nivel de calidad. Esta diferencia radica en la relación carbono/nitrógeno determinada al finalizar el proceso. Además, los tratamientos difirieron en cuanto a las etapas del proceso y a la duración de éstas. El tratamiento T0 cumplió las cuatro etapas y la duración fue de 158 días, alcanzando la etapa termofílica a los 77 días. En cambio, el tratamiento T1 no tuvo etapa mesofílica inicial y el proceso duró 96 días. De esta manera, se demuestra que la utilización de materias primas previamente degradadas por digestión anaeróbica reduce considerablemente el tiempo de estabilización y maduración en el proceso de compostaje, generando un producto con estándares más óptimos para utilizarlo con fines agronómicos. / The aim of this study was to evaluate whether the use of organic residues generated by methanogenic fermentation (digestate), reduces the composting time required for a safe final product, compared to the same treatment applied to previously unfermented raw materials. To determine the efficiency and dynamics of the composting process from both treatments were characterized and evaluated the products according to standards established by Chilean Standard Composting. According to Chilean Standards Compost is possible to classify the resulting compost treatment T0 as Class B and treatment T1 resulting compost as Class A. This difference is the carbon / nitrogen ratio evaluated at the end of the process. In addition, the treatments differed as to the process steps and their duration. Thus, it is shown that the use of raw materials previously stabilized by anaerobic digestion reduces the time of stabilization and maturation in the composting process and generates a product with optimal standards for use. The compost obtained in both treatments can serve as organic conditioner, since it is a mature product and stable, which can improve the physical characteristics of soil. Finally, the composting process is a good strategy to take advantage of efficiently and effectively by-products produced by the olive oil industry.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Manejo de Suelos y Aguas / En el proceso de elaboración de aceite de oliva han surgido nuevas tecnologías en el cual, además de aceite, se produce un residuo denominado alperujo. Esta modificación, representa un problema a la hora de disponer los grandes volúmenes de residuo que se generan. En consecuencia, resulta necesario buscar alternativas para el tratamiento de estos subproductos. Actualmente, es posible destinar el alperujo a la cogeneración de energías renovables mediante combustión (biogás). Sin embargo, luego de la obtención de biogás, generado por procesos de fermentación metanogénica, es necesario disponer los nuevos residuos generados, denominado digestato, de manera que no causen daño al medio ambiente. Por ello, se propone como solución terminar de estabilizar el digestato mediante compostaje, obteniendo un producto final inocuo, el cual puede ser utilizado como acondicionador orgánico que mejora las propiedades físicas del suelo. En el presente estudio se compararon dos tratamientos. El primer tratamiento (T0), fue elaborado con materias primas frescas, alperujo y rastrojos de betarraga. El segundo tratamiento (T1) fue elaborado con el digestato proveniente de un biodigestor tipo batch, cuyas materias primas fueron alperujo y rastrojos de betarraga. Ambos tratamientos fueron evaluados y monitoreados durante todo el proceso de compostaje. Se registró y analizó diversos parámetros, tales como; temperatura, contenido de agua, pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, nitrógeno total, relación C/N, actividad biológica y fitotoxicidad. De acuerdo a los resultados obtenidos y a la Normativa Chilena de Compost, NCh2880, es posible clasificar al compost obtenido del tratamiento T0 como Clase B, producto de calidad intermedia, y al compost obtenido del tratamiento T1 como Clase A, producto de alto nivel de calidad. Esta diferencia radica en la relación carbono/nitrógeno determinada al finalizar el proceso. Además, los tratamientos difirieron en cuanto a las etapas del proceso y a la duración de éstas. El tratamiento T0 cumplió las cuatro etapas y la duración fue de 158 días, alcanzando la etapa termofílica a los 77 días. En cambio, el tratamiento T1 no tuvo etapa mesofílica inicial y el proceso duró 96 días. De esta manera, se demuestra que la utilización de materias primas previamente degradadas por digestión anaeróbica reduce considerablemente el tiempo de estabilización y maduración en el proceso de compostaje, generando un producto con estándares más óptimos para utilizarlo con fines agronómicos.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Dada la normativa ambiental vigente en nuestra legislación, disponer de procesos de remoción eficientes sobre los elementos químicos presentes en los efluentes de una faena industrial se vuelve determinante para la sustentabilidad de ésta. Entre éstos destaca la adsorción, un proceso probado a nivel industrial. En cuanto a los elementos presentes en la norma, destaca por su complejidad el selenio dado que es aceptable una concentración menor a 0,01 mg/L de éste para el descarte del RIL. El desafío, entonces, está en el diseño de adsorbentes que sean capaces de lograr concentraciones bajo la norma y a bajo costo. Esta tesis toma la problemática planteada, sintetizando el oxi hidróxido de hierro ferrihidrita (Fh), un adsorbente de probada capacidad en la remoción de selenio, en presencia de sustratos de tipo orgánico y sintético, como la corteza de pino (CP) y silicato de calcio nanoestructurado (CaSil), respectivamente, ambos de bajo costo, en virtud de generar o activar sitios de alta reactividad sobre éstos y potenciar así la adsorción del no metal. Todos estos sustratos fueron caracterizados sobre su porcentaje de hierro, tamaño de partícula, superficie específica y mineralogía presente. Estudios de adsorción preliminares de pH fueron realizados, para sobre éste pH y con el objetivo de evaluar la capacidad de los sustratos, desarrollar experimentos de adsorción con una dosis del orden de 10 g/L de adsorbente y dentro de un rango inicial de 1.000 a 1 mg/L de selenio, en forma de ión selenito en solución. El pH óptimo, con excepción del sustrato mixto Fh-CaSil, fue 3, dada la predominancia de especies neutras de selenio en solución junto a una carga superficial neutra de los adsorbentes. Para la corteza de pino no se observó adsorción en ningún pH del rango estudiado (1-7). Todos los sustratos con contenido de hierro fueron capaces de lograr una concentración de equilibrio bajo la norma desde una solución inicial de 1 mg/L de selenio. El sustrato mixto Fh-CP además lo logró para una concentración inicial de 10 mg/L. En el aspecto cinético, y en general, la constante cinética aumentaba al disminuir la concentración de selenito; los valores más altos fueron obtenidos para el sustrato Fh-CP. Del estudio del escalamiento del proceso se plantea un diseño operativo de dos etapas, con dos reactores de 40 m3 aproximadamente por cada una, para tratar 10 m3/día de una corriente contaminada con 100 mg /L de selenio, concentración del orden de un RIL de una planta de tratamiento de barro anódico de refinería de cobre. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Codelco Ventanas y el Grupo de Investigación M2CS del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile

Este trabajo tiene por objetivo obtener energía eléctrica con un micro aerogenerador diseñado y construido con materiales reciclables, evaluando la eficiencia del mismo bajo condiciones controladas en laboratorio y bajo las condiciones de viento de Tacna. El micro aerogenerador fue diseñado para ser probado en diferentes configuraciones en cuanto a las características del rotor, en este caso, el diámetro, el número de aspas y el perfil de las aspas. El material predominante es el PVC. En sus diferentes formas, Tés, Reducciones y tubos de 4” y 2”. Así como, placas en desuso de Acrílico, rodajes y tornillos, además de elementos de electrónica básicos. El generador usado es un motor de corriente continua de un Equipo Betamax. Los datos que se obtuvieron demuestran que la configuración óptima, para este micro aerogenerador en especial, es de tres aspas, con un diámetro de 40 cm y obtenidas a partir de tubos PVC de 4”. Se ha logrado generar la electricidad necesaria para la carga de una batería de celular, una lámpara led de emergencia o un equipo mp3, con una eficiencia promedio de 3,45% bajo condiciones de viento de Tacna. Los resultados obtenidos nos indican que sí es posible diseñar y construir un micro aerogenerador utilizando materiales reciclables para la generación de energía eléctrica a pequeña escala y para un día con velocidad promedio de 1,69 m/s, la energía generada en promedio es de 1,21 watts hora; la velocidad de arranque es de 1,48 m/s.

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A partir de las nuevas políticas de gestión de residuos de la Planta Santa Fe de Celulosa de la Compañía Manufacturera de Papeles y Cartones (CMPC), ubicada en la Octava región de Chile en la ciudad de Nacimiento, y debido al eventual término de la vida útil del área de desechos controlados (ADC) que esta posee, se realizó un estudio con el objeto de producir compost a partir de tres diferentes desechos sólidos que esta genera. El objetivo principal de este estudio fue utilizar estos residuos para evaluar el potencial uso de estos RISes como compost, según la Norma Chilena (NCh) 2880 del año 2005 “Compost-clasificación y requisitos”, la cual clasifica el compost como tipo A o B dependiendo de su calidad; el compost tipo B presenta algunas restricciones en su uso. Particularmente, se estudió el proceso de compostaje, producido a través de la biodegradación aeróbica, de Lodos de la planta de tratamientos de efluentes primarios y secundarios, Corteza de Eucalipto proveniente de la descortezadora y una mezcla de Dregs/Grits (7:3) ambos proveniente de la planta química recuperadora de licor blanco utilizado en el proceso de digestión de la madera. El trabajo realizado consistió en el montaje de tres experimentos con el fin de comparar las características finales de los residuos compostados. En el primer experimento se evaluó la mezcla de los residuos en distintas proporciones, en pequeños volúmenes. En un segundo experimento, debido a la línea de estudio recomendada por la empresa, se realizó el compostaje de los residuos por separado. Finalmente, en un tercer experimento, se realizó una mezcla Lodos/Corteza 1:1 con el objeto de comparar su caracterización final con los resultados obtenidos en el segundo experimento. De acuerdo a la NCh 2880 (2005) los experimentos se monitorearon periódicamente, determinando variación de la temperatura, pH, humedad, densidad aparente, conductividad eléctrica, materia orgánica, carbono orgánico, nitrógeno total, relación C/N, concentración de metales pesados y número de las bacterias presentes. Los resultados demuestran que en los experimentos realizados no se logró tal como se esperaba, un aumento de la temperatura por sobre los 35°C, lo que habría dado cuenta de la participación de microorganismos termófilos, típicos en estos procesos. Además se observó, con las caracterizaciones finales de los residuos, que ninguno de ellos podrían ser clasificados como compost Tipo A. No obstante, los Lodos y la mezcla Lodos/Corteza con una proporción mayor a 2:1 serían los mejores candidatos para producir compost Tipo B, si se lograra disminuir las concentraciones de Níquel y Zinc.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión para la Globalización / El objetivo de esta tesis fue evaluar económicamente la instalación de una planta de tratamiento de basura para su conversión a energía en Copiulemu. Actualmente éstas son instalaciones de Reinvent donde existe un relleno sanitario para la zona de Concepción que dispone 200 ton/año. Reinvent ve una oportunidad de negocio debido a la potencial venta de la gestión verde de residuos, y a la venta de energía producida con estos desechos. Por parte del mercado eléctrico, Chile está viviendo un déficit energético importante que conlleva altos costo de generación. Existen tres leyes que apoyan el desarrollo de nuevas tecnologías de generación: ley 19.940 que exime a los pequeños generadores (<9MW) del pago del peaje eléctrico y asegura el acceso a los canales de distribución; ley 20.257 impone una multa a las grandes generadoras que no cumplan con la cuota asociada a la generación de ERNC (Energía Renovable No Convencional) de 5% a 10%, en el corto plazo, la exigencia podría aumentar a un 20%; y finalmente el decreto 244 asegura a los pequeños generadores a vender toda la energía producida a precio de nudo. Por parte de la gestión de residuos, los habitantes cada vez más se oponen a la construcción de nuevos rellenos sanitarios cercanos a sus propiedades. Se observa una mayor conciencia ecológica en la población que incentiva a las empresas a invertir en proyectos verdes que mejoren su imagen. Esto constituye una oportunidad para quienes deseen colaborar o impulsar estas iniciativas. Antes de comenzar la evaluación se tuvo que analizar las distintas tecnologías del mundo disponibles para el tratamiento de basura. Dentro de las que se destacaron quema, pirolisis y gasificación. Se decidió trabajar con la última debido a que es la tecnología más probada del mundo que además cumple con las exigencias ambientales de la OCDE. La empresa proveedora de la tecnología es ENERGOS, líder en desarrollo e implementación de plantas de gasificación. El modelo de negocios de este proyecto se basó por una parte en la Gestión Verde de Residuos y por otra en la venta de energía ERNC. Dentro de las fuentes de ingreso se consideraron: disposición de la basura, venta de energía eléctrica y potencia instalada. El proyecto estima una planta de 8,3MW que procesa 90.000 toneladas de basura al año. La inversión inicial es de USD87 millones de dólares. La tasa de descuento del proyecto es de 25%, ya que es la exigida por los inversionistas de Reinvent. Luego de hacer la evaluación se obtiene un VAN negativo de USD 64 millones, con un TIR de 9,85%. En conclusión, si bien el proyecto no es rentable con las condiciones de tasa de descuento impuestas por los inversionistas de Reinvent, podría ser interesante para otro perfil de inversionistas. Además si el proyecto es relocalizado en zonas urbanas donde el costo de disposición sea mayor, el proyecto tiene mayores posibilidades de de ser rentable. Se estima que, al igual que en EEUU y en Europa, los proyectos de este tipo deben tener un apoyo gubernamental tanto en acceso a permisos ambientales como en posibles subsidios a la inversión inicial.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Química / Memoria para optar al título de Ingeniera Civil en Biotecnología / Centro de Biotecnología y Bioingeniería, CEBIB Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico, Fondecyt 1180794 / 18/03/2022

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de memoria tuvo como objetivo proponer un diseño preliminar de planta de producción de cobalto a partir de relaves de cobre. Para ello, se llevó a cabo una revisión del estado del arte de los procesos de producción de cobalto en el mundo y de la información disponible sobre los distintos depósitos de relaves de cobre existentes en Chile. A partir de esta información, se analizaron depósitos con contenidos altos de cobalto y estabilidad en la composición, seleccionándose el depósito Hamburgo de Minera Escondida como caso de estudio, por ser el depósito no activo con mayor contenido de cobalto (7.840 t Co aproximadamente). Se fijó como caso base una extracción a 12 años del contenido total del relave, con un procesamiento de aproximadamente 104.700td^-1, en una operación continua 24/7, para producir aproximadamente 2 td^-1 de hidróxido de cobalto (Co(OH)2), como producto de valor. El proceso constaría de 15 operaciones unitarias, divididas en dos grandes partes: concentración e hidrometalurgia. La primera incluye la etapa de flotación en 14 celdas de 200 m^3 cada una, la filtración y espesado del concentrado obtenido, y la tostación de este en un reactor de lecho fluidizado de 5.190 t. La segunda contempla la lixiviación en un reactor continuo de 7,4 m^3, una extracción por solvente de dos etapas en mezcladores-sedimentadores de 7,3 y 17 m^3 respectivamente, la obtención de precipitado de Co(OH)2, y su posterior secado en una cámara spray de 3,7 m^3. Además, se requerirían 2 espesadores con áreas de 1.620 y 160 m^2, y 4 filtros de áreas de entre 96 y 164 m^2. Los equipos dimensionados serían en su mayoría técnicamente factibles de implementar, a excepción del tostador y los reactores de purificación final de producto, los cuales estarían sobredimensionados y requerirían ajustes en sus condiciones de operación para tener dimensiones más adecuadas. La planta generaría 186.000 td^-1 de relaves, magnitud representativa de la mediana minería, además de flujos menores de ripios de lixiviación y precipitados (hidróxidos) de metales. También, se generan cerca de 554.000 m^3 h^-1 de gases de tostación procesables para obtener ácido sulfúrico y una corriente de orgánico cargado en cobre para stripping y electroobtención de cátodos de cobre. A modo de conclusión, es posible recuperar cobalto a partir de relaves de cobre mediante el proceso propuesto, aunque las leyes del depósito escogido son muy bajas para su actual aprovechamiento económico. Sin embargo, el proceso podría ser aplicable a minerales de cobalto con mayor ley, pudiéndose obtener mayores flujos de producto, y con la oportunidad de generar subproductos de valor como ácido sulfúrico o cátodos de cobre.