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En la actualidad los biosólidos generados en las plantas de tratamientos de aguas servidas de la Región Metropolitana, son acumulados en monorrellenos considerados seguros, mientras se estudian alternativas para su reutilización. Una de éstas podría ser, su utilización en agricultura, aprovechando su poder fertilizante y de mejorador de suelos. La aplicación de biosólidos a suelos, podría incorporar una serie de contaminantes orgánicos, incluyendo algunos tipos de surfactantes aniónicos, entre éstos, los sulfonatos de alquilbenceno lineales (LAS), presentes en la mayoría de los agentes de limpieza, detergentes comerciales y por consiguiente en las aguas residuales de uso doméstico. Se estima que el contenido de LAS presente en estos biosólidos, puede encontrarse en el orden de g kg-1, debido a que no son degradados por el proceso biológico anaeróbico, usualmente utilizado en la estabilización de los lodos. Debido a las características estructurales de estos surfactantes y a su degradabilidad en condiciones aeróbicas, podrían incorporar contaminantes orgánicos e inorgánicos a los suelos, al ser utilizados los biosólidos con fines agrícolas. El objetivo del presente estudio fue optimizar un método de extracción de LAS en muestras de biosólido, para ser aplicado a suelos y a mezclas suelo-biosólido. Para determinar el contenido de LAS en los distintos sustratos, hubo que realizar un proceso de derivatización a través de la formación de pares iónicos, con bisulfato de tetrabutilamonio (TBA-H), el que fue extraído con CHCl3 ayudado por un sistema de ultrasonido y posterior alquilación en el inyector (“inyector-port”) del cromatógrafo. Los compuestos de LAS en las distintas muestras fueron identificados y confirmados por cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID), utilizando como estándar interno la sal sódica del ácido 4-octilbencenosulfónico (C8-LAS). Se consideró la sumatoria total de las áreas de las distintas familias encontradas, las que fueron normalizadas a través de la razón de áreas con el estándar interno. Para su cuantificación, se utilizó una curva de calibración del estándar de la mezcla de LAS, en un rango de concentración de 250 a 4000 mg L-1. Para determinar las condiciones óptimas de extracción de LAS desde los biosólidos, se realizó un diseño factorial (32), obteniéndose una superficie de respuesta, tomando en cuenta dos factores significativos a tres niveles, tres centros y una respuesta. Por tanto, según los resultados obtenidos, las condiciones óptimas de extracción fueron: concentración de TBA-H 0,30 M y 23 minutos de ultrasonido. Se determinaron los límites de detección (LOD) y de cuantificación (LOQ) cuyos valores fueron 51 mg kg-1 y 170 mg kg-1 respectivamente. Se encontró adecuada la metodología propuesta para la determinación de LAS en biosólidos, ya que en muestras de este sustrato enriquecidas con 3 y 7 g kg-1 de LAS, se obtuvo recuperaciones alrededor del 100 %, con coeficientes de variación entre 3,7 y 4,5 %. Se realizó un estudio similar en muestras de suelos enriquecidas con LAS, comprobándose que esta metodología puede ser también, aplicada a la determinación de estos compuestos en suelos. Se encontraron valores de contenido de LAS en los dos biosólidos estudiados similares a los encontrados en biosólidos de otros países, con concentraciones de de 4,0 y 7,9 g kg-1 respectivamente. En los cuatro suelos estudiados: EM, LP, M y CB, se encontraron similares contenidos de LAS (0,6 g kg-1). La incorporación del biosólido seleccionado a los suelos, aumentó significativamente la concentración de LAS y el proceso de incubación originó una disminución del contenido de LAS en todas las muestras, que puede ser atribuido a una reacción de degradación. La degradación de los compuestos de LAS de los suelos tratados con biosólidos fue similar en todas las muestras. En los suelos enriquecidos con LAS, la degradación de estos compuestos fue menor en el suelo de tipo arenoso y con menor contenido de materia orgánica. En los suelos enriquecidos con LAS y tratados con biosólidos, la degradación fue mayor en los suelos con alto contenido de materia orgánica

Una de las formas de disposición de biosólidos generados en las plantas de tratamiento de aguas servidas es su aplicación en suelos agrícolas. Sin embargo, esto involucra algunos problemas, como la acumulación de los metales pesados, el incremento de la materia orgánica y de otros componentes del biosólido, pudiendo cambiar la distribución y movilidad de los metales pesados, modificando su disponibilidad, que dependerá del tipo de suelo, de las propiedades físicas y químicas tanto del biosólido como del suelo y del tipo de cultivo. Si bien existe una vasta experiencia extranjera en el tema, es conveniente como país productor de una amplia gama de productos agrícolas de exportación, realizar estudios preliminares con suelos locales. El propósito de este estudio fue determinar el efecto de la aplicación de biosólidos en la distribución y disponibilidad de los siguientes metales pesados: Cr, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos agrícolas de la Región Metropolitana. Se muestrearon cuatro suelos de orden Mollisol diferentes (CB, EM, LP y M). Estos fueron tratados con 15 y 30 Mg·ha-1 de biosólido, además de utilizar suelo sin tratar, como control, e incubados a 25ºC en condiciones de humedad de campo por 60 días. Los biosólidos utilizados (BET2004 y BET2005) fueron obtenidos de una de las plantas de tratamiento de aguas servidas de Santiago. Fueron muestreados en el monorrelleno en épocas diferentes del año. Los suelos, biosólidos y mezclas suelo-biosólido fueron caracterizados a través del pH, contenido de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y contenido total de metales pesados. Los metales traza de los suelos control y tratados con las respectivas dosis de biosólido, fueron extraídos secuencialmente antes y después de la incubación. Se utilizó la metodología propuesta por “The European Community Bureau of Reference” (BCR) de cuatro etapas de manera de obtener las fracciones soluble en ácidos (metal unido a carbonatos), reducible (metal asociado a óxidos de manganeso y hierro), oxidable (metal asociado a materia orgánica) y residual. La determinación de los metales se realizó por Espectroscopía de Absorción Atómica (EAA) con llama. La aplicación de biosólido generalmente incrementó el contenido total de los metales, principalmente significativo para Zn y Cu. La dosis de biosólido y el tiempo de incubación sólo afectaron la distribución de Zn y Cu, principalmente de Zn. Un diseño factorial a dos niveles fue usado para evaluar los efectos: dosis del biosólido aplicado y tiempo de incubación en la disponibilidad de estos metales. Las variables consideradas son influenciadas dependiendo del metal y tipo de suelo. Se encontró, principalmente en el caso del Zn, un incremento de las formas solubles en ácidos, y reducibles debido a la aplicación de biosólidos y tiempo de incubación, en el caso del tratamiento con BET2004, y sólo debido al tiempo de incubación, en los suelos tratados con BET2005.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / En Chile, el tratamiento de aguas servidas se está llevando a cabo desde el año 2001 de forma considerable, pasando en la Región Metropolitana de 35% a 80% de aguas servidas tratadas, entre el año 2001 y el 2006. El aumento en el tratamiento trae aparejado un incremento en la generación de biosólidos el que se duplicaría desde hoy al año 2010. Actualmente, no existe una gestión de biosólidos que permita dar sustentabilidad al tratamiento de aguas servidas, trasladándose éstos a monorrelleno o relleno sanitario, con el problema ambiental que esto tiene, como la disminución de vida útil de los actuales sitios en operación y la búsqueda de sitios aptos para la operación de nuevos monorrellenos y rellenos sanitarios. Es por esto, que resulta necesario tener conocimiento sobre que opciones de uso y disposición de biosólidos se encuentran disponibles en la Región Metropolitana, y que cantidad de éstos se podría destinar a dichas opciones. Para esto se realizó análisis de cada opción posible , superficie disponible en cada una y una evaluación para identificar los mejores sitios en cada opción de uso de biosólidos, a través de un análisis multicriterio. Las opciones de uso de biosólidos con mayor viabilidad, actualmente, en la Región Metropolitana son: uso agrícola, uso en plantaciones forestales, rehabilitación de tranque de relaves, rehabilitación de extracción de áridos y plan de cierre de rellenos sanitarios. Quedan como opciones de disposición el relleno sanitario y el monorrelleno, donde se debieran destinar los biosólidos que no puedan ser destinados a las opciones de uso. El uso agrícola al año 2007 podría recibir el 18% de la producción de biosólidos, al año 2010 esta capacidad se reduciría 11,9%. En cuanto al uso en plantaciones forestales, esta tendría capacidad para acoger 1,2% de la producción del año 2007 y 0,8% para el año 2010. La rehabilitación de tranque de relaves para el año 2007 podrá recibir 3,4% de la producción de biosólidos y para el año 2010 2,2% de ésta. El uso de biosólidos en rehabilitación de extracción de áridos, tiene un potencial de acogida de 6% de la producción del año 2007 y de 3,9% para el año 2010. Por último el uso de biosólidos en plan de cierre de rellenos sanitarios, podría recibir 3,7% de la producción estimada para el año 2007 y 2,4% de la producción estimada para el año 2010. Para el año 2007 se podría destinar a opciones de uso de biosólidos 32,4% de la producción estimada, lo que para el año 2017 sería de 19,2%, esto indica que se destinaría a monorrelleno y codisposición en relleno sanitario 67,6% en el 2007 y 80,8% para el 2010. / In Chile, the treatment of waste water has been increasing since 2001, going from 35% of treated waste water in the Metropolitan Region in 2001, to 80% in 2006. The increase in water treatment brings with it an increase in the generation of biosolids, which at this rate, would double by the year 2010. At the moment, there’s no biosolid management strategy that allows the waste water treatment to be feasible, thus transferring these biosolids to landfills or sanitary fillings, with the environmental problem this brings with it, like the decrease in the lifetime of operating sites and the search for new places suited for the operation of landfills and sanitary fillings. This is why more knowledge about different alternatives for the use and disposal of biosolids available in the Metropolitan Region is necessary, and the amount of biosolids that could be destined to these places. For this reason, each of the possible biosolids’ use and disposal alternatives was analyzed, taking into account available surface for each one of them, and an evaluation to identify the best place to implement them. Currently, the best alternatives for the use of biosolids in the Metropolitan Region are: Agricultural use, use in forest plantation, rehabilitation of deposit of relaves and extraction of barren, and closing plan of sanitary fillings. For biosolids that can’t be destined to any of the alternatives mentioned above, Sanitary fillings and monofill are left as the only viable options. The agricultural use in 2007 could reach 18% of the producion of biosolids, which would decrease to 11,8% by the year 2010. For the forest plantations, it could receive 1,2% of the biosolids production in 2007 and 0,8% by 2010. The rehabilitation of deposit of relaves and extraction of barren could reach 3,4% and 6% for 2007 and 2,2% and 3.9% for 2010 respectively. Finally, the use of biosolids in the closing plan of sanitary fillings could get 3.7% of the estimated production for 2007 and 2,4% of the estimated production for the year 2010. For the year 2007, 32,4% of the estimated production of biosolids could be destined to the aforementioned alternatives, which would mean that for 2017 it could reach 19,2%. This indicates that for the year 2007, 67,6% of the estimated production would be destined to monofill and co-disposition in sanitary fillings, which would increase to 80,8% by the year 2010.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal

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El tratamiento de aguas servidas, cada vez mayor en nuestro país, genera como resultado del proceso de saneamiento de las aguas realizado en las plantas, dos productos principales: agua tratada, y lodo tratado biológicamente, en adelante “BIOSOLIDO”, que resulta de la separación y tratamiento del componente sólido del líquido, en el proceso de depuración de las aguas servidas. Del total de las aguas servidas generadas en la cuenca de Santiago, actualmente se trata el 68%. Con el inicio de la operación del proyecto Mapocho Urbano Limpio, éstas aumentarán a 81%. Con el proyecto “Planta Mapocho” (actualmente en trámite en el Sistema de Impacto Ambiental) este porcentaje aumentará a 100%. Se proyecta que para el año 2009 la producción de Biosólidos será de 236.808 toneladas en el año (con 25% de sequedad). A pesar de que hay nuevos proyectos para la disposición de biosólidos en monorellenos, una instalación dispuesta únicamente para este fin, sus características orgánicas y químicas permitirían su reutilización, evitando así el costo que significa para la empresa sanitaria su transporte y disposición final, y otorgándole un valor económico a este material, por lo tanto, esto tendría un impacto positivo en las tarifas de agua para los consumidores de la región (menor precio). Este será el objetivo de nuestro estudio, ver las alternativas de uso y disposición de biosólidos, y cómo estas alternativas impactan las tarifas de agua reguladas. Antes de adentrarse en los usos, es importante detenerse en el proceso de tratamiento de aguas y también en factores como los aspectos legales, donde existen versiones propuestas en forma preliminar, que se encuentran en estado de borrador o en consulta pública, y los impactos medioambientales que tiene la disposición de estos biosólidos en monorelleno. Hecho esto, se analizaron distintas opciones para el reuso de los biosólidos. En primer lugar se estudió un proceso de secado térmico completo de manera de conseguir mejores cualidades en el material. Este proceso no fue considerado para las opciones, debido al proyecto “Centro de Gestión Integral de Biosólidos - El Rutal”, donde se propone realizar un secado solar con compostaje y biosecado ó secado biológico para todos los biosólidos. Luego se analizaron el uso como fertilizante agrícola y forestal, su incineración y co-incineración para la generación de electricidad y por último su utilización como materia prima para la construcción de ladrillos cerámicos para la construcción. Se estudiaron las opciones de manera técnica y luego se evaluaron mediante un análisis financiero, donde se concluye que efectivamente existen oportunidades de reutilización para los biosólidos, y que éstas serían rentables tanto para la empresa sanitaria que podría cobrar un precio por ellos, como para las empresas que los utilicen, que generarán ahorros en sus costos.

Memoria para optar al título de Químico / El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la materia orgánica soluble y la materia orgánica coloidal de dos biosólidos obtenidos por distintos procesos, sobre la biodisponibilidad de cobre, plomo, cadmio, níquel y niveles de glutatión oxidado (GSSG) y reducido (GSH), ácido ascórbico (AA) y ácido dehidroascórbico (ADHA) en plantas de tomate (Lycopersicon esculentum L.). El estudio involucró el cultivo hidropónico de plantas bajo condiciones controladas y el análisis de elementos mediante espectroscopía de absorción atómica, emisión atómica y espectroscopía molecular. El análisis de las formas de glutatión, ácido ascórbico y ácido dehidroascórbico se llevó a cabo por electroforesis capilar de zona (ECZ), para lo cual se optimizaron las condiciones de análisis y pretratamiento de las muestras de tejido vegetal. Las conclusiones de este estudio fueron: La electroforesis capilar es una técnica apropiada para el estudio de las formas oxidada y reducida de ácido ascórbico. Fue posible establecer un método para la cuantificación de ácido ascórbico y por diferencia el ácido dehidroascórbico, bajo condiciones de electromigración en zonas, detección directa por absorción UV, modo de polaridad normal y electrolito de alta fuerza iónica. La Tris [2-carboxietil] fosfina (TCEP) fue efectivo como reductor del ácido dehidroascórbico en la matriz ácida constituida por MPA 2%. La aplicación de una concentración de 1 mM por 24 horas a temperatura ambiente reduce el ADHA produciendo cantidades cuantificables de ácido ascórbico. El efecto reductor es independiente de la presencia de AA en la muestra. La materia orgánica soluble modifica la biodisponibilidad de los metales pesados en solución, efecto que depende de cada elemento y se manifiesta en un cambio en la concentración de los elementos en la parte aérea y raíz de la planta. A nivel foliar la MOS disminuye la concentración de cobre y cadmio, incrementa la de plomo y no presenta efecto sobre níquel. A nivel de la raíz, el comportamiento es distinto, cobre, plomo y níquel disminuyen su concentración respecto de un tratamiento solo con metal y cadmio la incrementa. La asociación de materia orgánica soluble con materia orgánica coloidal presenta un efecto sinérgico sobre la translocación del metal a la parte aérea de la planta. Este efecto se manifestó para cobre y cadmio en una mayor disminución de su concentración foliar en comparación a la sola aplicación de MOS. Este efecto no fue observado en la raíz. El efecto de cobre cadmio y plomo sobre los sistemas de glutatión reducido/glutatión oxidado y ácido ascórbico/dehidroascórbico en la planta difieren para cada elemento y tipo de tejido. Para los péptidos el efecto se produce principalmente en la raíz. El cobre disminuye los niveles de ambos péptidos, en cambio plomo y cadmio tienen efecto solo sobre glutatión oxidado con disminución e incremento, respectivamente. Para el sistema ácido ascórbico/dehidroascórbico, los tres elementos disminuyen levemente el nivel de ácido ascórbico foliar, en tanto que en la raíz se observó efecto solo para cobre con disminución. Los experimentos de este estudio no evidenciaron la presencia de ácido dehidroascórbico en la planta. La asociación de materia orgánica soluble y metal en comparación al tratamiento solo con metal produce cambios en los niveles de glutatión reducido, glutatión oxidado y ácido ascórbico. Los mayores cambios se observaron para cadmio el cual incrementó los niveles de glutatión oxidado en parte aérea y raíz, en tanto que disminuyó los niveles de glutatión y ácido ascórbico en la raíz. Por su parte, la asociación plomo incrementó los niveles de ambos péptidos en la raíz / The purpose of this study was assess the effect of soluble organic matter (SOM) and colloidal organic matter (COM) from two sewage sludge obtained by different processes, on the bioavailability of copper, lead, cadmium and nickel besides of oxidized and reduced forms of glutathione, ascorbic acid (AA) and dehydroascorbic acid (DHAA) levels in tomato plants (Lycopersicon esculentum L.). This study involved the hydroponics cultivation of plants under controlled conditions and their elements analysis through atomic absorption spectrophotometry, atomic emission and molecular spectrophotometry. The analysis of glutathione forms, ascorbic acid and dehydroascorbic acid was carried out by Capillary Zone Electrophoresis (CZE), for which was optimized the analysis and pretreatment conditions of vegetal tissue samples. The conclusions of this study were: The Capillary Electrophoresis is a suitable technique for study the oxidized and reduced forms of ascorbic acid. It was possible to establish a method to quantify ascorbic acid and by subtraction the dehydroascorbic acid, under conditions of electromigration in zones, direct detection by UV absorption, normal polarity set and a high ionic strength of electrolyte. The Tris-(2-carboxyethyl) phosphine (TCEP) was an effective reductor of dehydroascorbic acid in the acid matrix containing MPA 2%. The applications of a concentration of 1mM for 24 hours to 20º C reduced the DHAA, generating quantifying amounts of AA. This reduction effect is independent of the AA into the sample. The soluble organic matter alters the bioavailability of heavy metals in solution, effect that depend of each element and it is expressed for changes in the concentration on the elements in leaves and root of the plants. In leaves the SOM decrease copper and cadmium concentration, raise the lead concentration and does not present an effect on nickel concentration. In the root the behavior is different, copper, lead, and nickel reduce their concentration compared to the treatment with metal only and on the other hand cadmium raises its concentration. The association between soluble organic matter and colloidal organic matter shows synergistic effect on the translocation of metals to leaves of the plant. This effect was observed for copper and cadmium due to a major diminution of its concentration in leaves compared with the application of SOM only. This effect was not observed in the root. The effect of copper, cadmium, and lead over the systems glutathione/oxidized glutathione and ascorbic acid/dehydroascorbic acid in the plant, differs for each element and kind of tissue. For the peptides, the effect is expressed mainly in the root. Copper reduces the levels of both peptides and on the other hand lead and cadmium have an effect only on oxidized glutathione, with a diminution and increment, respectively. For the ascorbic acid/dehydroascorbic acid system, the three elements reduce slightly the ascorbic acid levels in leaves, whereas in root it was observed a diminution for copper only. The experiments in this study didn’t show effects over the dehydroascorbic acid levels. The association between soluble organic matter and metal in comparison with the metal only treatment leads to changes on the glutathione, oxidized glutathione and ascorbic acid levels. The major change was observed for cadmium which raised the glutathione and ascorbic acid levels in root. Respect to the lead, its association with SOM raised the levels of both peptides in root

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo Mención: Manejo de Suelos y Aguas