Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniero Civil / El objetivo principal de este trabajo fue realizar un estudio experimental para evaluar el rendimiento de nuevas membranas de osmosis inversa modificadas con nanopartículas de cobre (CuO, CuCl2, Cu(s)) y titania (TiO2) en la desalinización de agua. Se diseñó e implementó una planta piloto capaz de realizar una filtración de flujo cruzado para determinar el caudal de agua permeada a través de un área de membrana, definido como flux, y el porcentaje de rechazo de estas. Para ello se sintetizaron membranas Thin Film Composite (TFC) a las cuales se les adicionaron las nanopartículas durante la polimerización interfacial, a diferencia de otros métodos de modificación por inmersión. Estas membranas fueron caracterizadas mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) para determinar la rugosidad, espectroscopía de energía dispersa por rayos X (EDX) para determinar la presencia de las nanopartículas en la membrana, microscopía electrónica de barrido (SEM) para determinar la estructura de la membrana y ángulo de contacto para determinar la hidrofilicidad superficial. Además, se realizaron ensayos biológicos para determinar la capacidad de anti-adhesión y efecto bactericida para la bacteria E.Coli. De estos experimentos se obtuvo que todas las membranas modificadas mejoraron su efecto anti-adhesión, obteniendo resultados hasta un 99 % mejores. En cuanto al efecto biocida, las membranas modificadas con cobre presentaron una mejora significativa, logrando hasta un 80 % más de bacterias muertas que una membrana sin modificar. Se llevaron a cabo experimentos en el Laboratorio de Hidráulica Francisco J. Domínguez de la Universidad de Chile a una presión de 300 psi en todo el sistema, para determinar el rendimiento de una membrana comercial y las membranas sintetizadas en laboratorio, al desalinizar una solución salobre de 1000 ppm de concentración de NaCl. Se obtuvo que las membranas modificadas con CuO y CuCl2 al 1% mejoran el flux permeado con respecto a una membrana sin modificar. Adicionalmente, se obtuvo que la modificación con partículas de CuO al 1 % presentó una mejora del flux con respecto a la membrana comercial. Además, se obtuvo que todas las modificaciones mantuvieron el porcentaje de rechazo de sales por sobre un 94 %. Se realizó un experimento para determinar una posible polarización de la concentración (acumulación de especies iónicas en la membrana), donde se obtuvo que las membranas sintetizadas, a diferencia de la membrana comercial, estaban siendo afectadas por este fenómeno, aumentando la resistencia al paso del agua.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / La cuenca del Río Copiapó enfrenta una creciente demanda de agua por parte de las actividades productivas que, sumado a la fuerte sequía que afecta a la zona, ha disminuido considerablemente la disponibilidad del recurso hídrico en los sistemas subterráneos y superficiales. Esto ha llevado a los usuarios de agua a buscar nuevas alternativas de abastecimiento, entre ellas, la desalación de agua de mar realizada por empresas mineras. Es por ello que, en este estudio se realizó una caracterización de la oferta y demanda hídrica en la cuenca del Río Copiapó y una revisión de los proyectos de desalación aprobados por el SEIA. Posteriormente, se realizó un análisis de la incorporación de la nueva oferta de agua a través de la simulación de tres escenarios futuros de distribución de agua desalada en la cuenca. Los resultados muestran que, según los registros de Derechos de Aprovechamiento de Aguas (DAA), la agricultura utiliza más del 60% de las aguas superficiales, mientras que los usos de agua potable, minería e industrias se abastecen en su totalidad de aguas subterráneas. De un total de 20.648,7 L/s otorgados en la cuenca, el 95,03% provienen de aguas subterráneas, reflejando la fuerte dependencia de la disponibilidad de agua del acuífero por parte de los usuarios. El balance realizado entre la oferta y la demanda real estimada, señala que el Sector 4 del acuífero es el más crítico con un déficit de 2.493,60 L/s, mientras que el balance entre la oferta y la demanda legal muestra que los caudales otorgados en DAA superan en 3.971,03 L/s a la oferta. En ambos balances, tanto con demanda real como legal, sólo el Sector 1 presenta valores positivos entre oferta y demanda. En cuanto a los proyectos de desalación, existen dos aprobados y actualmente en construcción por parte de las mineras Candelaria y Compañía Minera del Pacífico, las que en su conjunto desalarán 1.100 L/s. A partir del excedente de agua desalada, una vez cubierta la demanda propia de las mineras, y asumiendo que éstas transarán sus respectivos excedentes al resto de los usuarios, se establecieron los escenarios distribuyendo el agua desalada a los usos y sectores con mayores problemas hídricos en la cuenca. Estos escenarios determinaron que: el agua potable vería satisfecha su demanda en todos los sectores acuífero; la actividad agrícola podría disminuir su déficit en un 43% aproximadamente en los Sectores 4, 5 y 6; y que el Sector 4 podría mitigar su crítica situación disminuyendo el déficit de riego y agua potable en un 67,6% y un 88,6%, respectivamente. Finalmente, se concluye que la incorporación de agua desalada por parte de la minería se presenta como una interesante alternativa para disminuir su dependencia de los cursos naturales de agua; además, la distribución de agua desalada a otros usuarios de la cuenca permitiría reducir en gran medida el problema del déficit hídrico. Sin embargo, es importante destacar que para conocer la viabilidad de la incorporación de esta nueva oferta de agua es necesario complementar este estudio con análisis de otras variables en el ámbito económico, social y ambiental. / Copiapó River basin faces an increase in its water demand from productive activities, which, in addition to the severe drought that affects the area, has considerably decreased the availability of water resources in surface and groundwater systems. This is why water users have sought new supply alternatives, including desalination of sea water by mining companies. Thus, this study characterized the water supply and demand in Copiapó River basin and also characterized the desalination projects approved by the SEIA. Subsequently, an analysis of the incorporation of the new supply of water through three simulated scenarios of desalinated water distribution in the basin. The results show that, according to the records of water use rights (DAA), agriculture uses more than 60% of surface water, while potable water, mining and industries uses are supplied entirely from groundwater. A total of 20,648.7 L/s have been granted, from which 95.03% correspond to groundwater, thus reflecting the strong dependence on the availability of water in the aquifer by the users. The water balance made between supply and estimated actual demand indicates that aquifer‘s Sector 4 is the most critical with a deficit of 2,493.6 L/s, while the balance between supply and legal demand, shows that the granted DAA flowrates exceed the supply by 3,971 L/s. For both balances (both real and legal demand), Sector 1 is the only one that has positive values between supply and demand. Regarding desalination, there are two projects approved and currently under construction by the Candelaria and Pacific Mining Company, which as will desalinate 1,100 L/s. From surplus desalinated water, once the demand from mining activities has been covered, and assuming that they may compromise their surpluses to other users, three scenarios were simulated according to the uses and sectors with more water problems in the basin. These scenarios determined that: potable water use would satisfy their demand in all sectors of the aquifer; the agriculture use could reduce its deficit by 43% approximately in Sectors 4, 5 and 6; or Sector 4 could mitigate their critical situation by decreasing its irrigation deficit and potable water use in 67.6% and 88.6%, respectively. Finally, it is concluded that the incorporation of desalinated water by mining companies is an interesting alternative to reduce its dependence on natural water courses; in addition, the distribution of desalinated water to other users of the basin would greatly reduce the problem of water shortage. However, it is important to note that to know the feasibility of incorporating this new supply of water is necessary to complement this study with analysis of other variables in the economic, social and environmental aspects.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / La presente memoria de título evalúa la posible instalación de una planta desalinizadora de agua de mar ubicada en las cercanías del pueblo de Carrizalillo, ubicado en la comuna de Freirina, III región de Atacama, Chile. El poblado tiene un número de habitantes cercano a 200 personas y está ubicado a aproximadamente 5 kilómetros de la costa, lo cual lo convierte en un sitio atractivo para el caso base. El estudio técnico contempló diferentes metodologías de desalinización, técnicas de cultivos agrícolas y el funcionamiento de paneles solares. En cuanto a la evaluación económica, se implementó un modelo en MATLAB, el cual permite verificar la rentabilidad del proyecto y la estabilidad de esta frente a diferentes escenarios. Respecto al estudio legal, este se realizó con ayuda de los planos reguladores del sector, para así conocer si es posible hacer el proyecto en la zona. Finalmente, se analizó el compromiso social del proyecto con la herramienta de análisis integral (HAIN). La motivación del proyecto nace directamente de la escasez hídrica, fenómeno a escala mundial del cual Chile no queda exento. Actualmente en la zona estudiada se producen cortes de agua debido al incremento de la población en el sector en temporadas de vacaciones o fin de semanas largos. Además, existen dos localidades cercanas que comparten la falta de agua en el sector, Chañaral de Aceituno y Caleta Carrizalillo. Cada poblado tiene una población cercana a 200 personas. El estudio considera utilizar una pequeña porción del total del agua desalada para realizar cultivos en medio hidropónico de tomates y lechugas, estos corresponden al sustento económico del proyecto, debido a que las ganancias por venta de agua no son suficientes. La elección de cultivos se debe principalmente a que corresponden a ejemplos de fruta y verdura de hojas, respectivamente. La adición de estudios de cultivo se debe principalmente al empobrecimiento del trabajo agrícola en el sector a través de los años, debido principalmente a la falta de agua. Los resultados muestran que el proyecto es factible en un escenario en donde se realiza la venta de alimentos para un público objetivo que involucra a las tres localidades, este escenario presenta un VPN de 25.000.000 [CLP] y una TIR de 31% para un horizonte de 10 años, recuperando la inversión a final del segundo año. El estudio de planos reguladores enseña una zona cercana a la costa que se ubica en el centro de los poblados, lo que facilita la distribución de tomates y lechugas. Finalmente, la HAIN indica que la mayor preocupación a tener en consideración es respecto a la salmuera, el principal desecho de la desalinización. Además, para que el proyecto aporte una riqueza social se considera la posible ampliación de la producción de agua potable y/o la adición de paneles solares extras para otorgar energía eléctrica a la zona.