Desarrollo de técnicas moleculares para el monitoreo y control de biofouling en membranas de plantas de osmosis reversa. Dr. Francisco Remonsellez

Transcripción

1 Desarrollo de técnicas moleculares para el monitoreo y control de biofouling en membranas de plantas de osmosis reversa Dr. Francisco Remonsellez

2 CEITSAZA Dedicados a la investigación y desarrollo tecnológico para la gestión sustentable y eficiente del recurso hídrico Misión Ser un referente con reconocimiento nacional e internacional en investigación, formación de competencias y desarrollo de soluciones tecnológicas innovadoras 26 Profesionales 13 doctores Especialidades Ingeniería: Química, Civil, Industrial, Comercial, Medio ambiente, Biotecnologia; Metalúrgica; Geología, Analista Químico, Física y Periodismo. Visión Ser líderes en la investigación y desarrollo tecnológico para la gestión sustentable y eficiente del recurso hídrico, a través de la innovación, la protección y el respeto al medio ambiente y a las personas. Minería, Agricultura, Comunidad otras industrias Sector Público y Privado Que hacemos: Estudios, Validación de Tecnologías y procesos, proyectos de I+D, cursos

3 Que queremos? Lograr la sostenibilidad del Centro: a través de recursos públicos, privados y el Desarrollo de servicios al Gobierno Regional Formar un Centro de Clase Mundial, con estándares de calidad y seguridad en I+ D+i Lograr un crecimiento anual del 25% en los ingresos del Centro Potenciar y fortalecer el posicionamiento de Centro, como un ente referente de la Región. Generar planes de Difusión y Transferencia Tecnológica Implementar al menos un convenio de colaboración anual, con Centros e invesjgadores internacionales Desarrollar planes estratégicos de Innovación

4 Líneas de Trabajo Gestión de Cuencas Balance y Modelamiento de sistemas hídricos Evaluación de contaminación de aguas superficiales y subterráneas Monitoreo variables hidro-climatológicas Generación de indicadores para la gestión del recurso. Soluciones Tecnológicas Auditorias y optimización del uso del agua Tecnologías de desalinización de agua mediante membranas. Tecnologías de acondicionamiento y tratamiento de aguas Tratamiento y re-uso de aguas residuales (domésticas e industriales) Agricultura en el desierto Formación y Capacitación Capacitación, Especialización y Magister Manejo de recursos hídricos y ecosistemas asociados. Tecnologías para el acondicionamiento y tratamiento del agua

5 Los problemas con el recurso hídrico aparecerán en la próximas décadas, debido a la escasez de agua a nivel mundial. Este problema ha generado una gran cantidad de investigación para desarrollar nuevos métodos de purificación de agua. Al mismo tiempo, minimizar el uso de productos químicos y el impacto sobre el medio ambiente. Reutilización de aguas residuales y desalinización de agua salobre y de mar

6 Fouling es causado por sustancias extracelulares poliméricas (EPS) o polisacáridos, proteínas y materia orgánica natural: BIOFOULING=BIOPELÍCULA Schannon y col., Nature

7 VISTA FRONTAL ENSUCIAMIENTO VISUAL MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DEL ENSUCIAMIENTO Scheider y col., J. Mem. Science

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9 BACTERIAS ESTRESADAS -COMPUESTOS ORGÁNICOS -COMPUESTOS INORGÁNICOS -CAMBIOS EN ph -CAMBIOS DE TEMPERATURA -PRESIÓN DEL SISTEMA Stoodley y col., Annu. Rev. Microbiol.

10 La generación de biofouling es la gran limitante en las instalaciones y sistemas de desalación: se refleja directamente en los costos operacionales debido a la pérdida de producto final, costo de reemplazo de piezas del sistema, costos de limpieza, entre otros. Actualmente, no existen medidas adecuadas para medir, evaluar, prevenir y/o reducir la formación de biofouling : los procesos microbiológicos y físicos asociados a la formación de biopelículas y en los sistemas dinámicos de alta presión OR han sido poco estudiados y analizados. Abre una amplia ventana para potenciales desarrollos científicos y tecnológicos a nivel regional y nacional. Bereschenko y col., Appl. Environ. Microbiol.

11 PLANTA DE OSMOSIS REVERSA PARÁMETROS OPERACIONALES PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS COMPONENTE BIOLÓGICO

12 CONTEO DE MICROORGANISMOS HETERÓTOROFOS: METODO DEPENDIENTE DE CULTIVO -SELECCIÓN EN MEDIOS DE CULTIVO -CÉLULAS VIABLES -MÉTODOS DE AISLAMIENTO: ACCESO A UN PEQUEÑO NÚMERO DE MICROORGANISMOS -ENTRE EL 1 % - 10 % DE LA POBLACION TOTAL COMO CULTIVAR LO INCULTIVABLE?

13 TÉCNICAS MOLECULARES: CÉLULA A NIVEL MOLECULAR EPS (polisacáridos) ADN/ARN (información genética) ATP (energía) Proteínas (funcionalidad)

14 ATP: Adenosin trifosfato TDC: Conteo celular directo HPC: Conteo en placa

15 MICROSCOPIA DE EPIFLUOERESCENCIA TINCIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS: CÉLULAS VIVAS TINCION DE LECTINA: EXOPOLISACÁRIDOS MEMBRANA MEMBRANA + BIOPELÍCULA CÉLULAS EPS González y col., Appl. Microbiol. Biotechnol.

16 COMUNIDAD MICROBIANA ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA METAGENOMA: INFORMACION GENETICA DE TODA UNA COMUNIDAD MICROBIANA TÉCNICA INDEPENDIENTE DE CULTIVO

17 F: Alimentación UF: Superficie tanque de almacenaje CF: Entrada a osmosis M: Membrana sucia P: Agua producto CONOCER Y ENTENDER EL SISTEMA A NIVEL MICROBIOLÓGICO

18 Conclusiones + Proyecciones El entendimiento del origen y el proceso de formación biopelículas son de vital importancia para generar el posterior tratamiento en las aguas y aumentar la vida útil de las membranas OR. La generación de un sistema para evaluar y controlar la formación de biofouling es de gran necesidad para los sistemas de osmosis reversa. Las herramientas independientes de cultivo tienen ventajas significativas: tiempo, tipo y cantidad de información. No existen en Chile laboratorios especializados ni estrategias para enfrentar esta problemática. La generación de un sistema para evaluar y controlar la formación de biofouling es y será una necesidad imprescindible en todas las plantas de tratamiento de agua a nivel nacional y regional. Generar una unidad con capital humano avanzado enfocada a resolver y evaluar problemas relacionados la formación de biofouling en plantas de tratamiento de aguas en la Industria.

19 Proyecto FIC-2012: Mejora de la eficiencia y reducción de costos de operación en Plantas de Osmosis Inversa de PYMES de Agua Potable Rural (APR) mediante el control y minimización del ensuciamiento de membranas.