Autor: Hugo Peñailillo Albornoz (hugopenailillo@gmail.com)  

                                  Algas reapararecen nuevamente

En una cuantas décadas, la humanidad ha aumentado el consumo de energía en alrededor de 14 TWatts. Se esperan que este consumo se incremente junto a el desarrollo económico de países en vías de desarrollo  o países con altas tasas de crecimiento como China y Brasil. (1)

La concentración de atmosférica de CO₂ se ha incrementado de 280ppm en los inicios de la revolución industrial, hasta los 384ppm de hoy en día, estimándose un aumento de 1.8ppm por año. (2)

El continuo uso de petróleo y combustibles fósiles está ampliamente reconocido como insustentable debido al agotamiento de los depósitos y reservas mundiales y la contribución de estos combustibles en la acumulación de dióxido de carbono en el ambiente. En un mundo dependiente de la energía proveniente de los fósiles, los biocombustibles aparecieron como la opción que cambaría la forma de producir energía a nivel mundial, ya que permitiría la reducción  de las emisiones de CO₂ , independencia de países productores, es un rrecurso renovable, existe aaprovechamiento comercial de subproductos y en teoría habría un ccosto de producción menores que los combustibles fósiles.(3)

Es por esto que el mundo vio con bastante decepción la inviabilidad que presentaron los  biocombustibles  de primera generación como los obtenidos de el maíz y la soja debido a la ccompetencia por recursos usados en la producción  de alimentos , dependencia de ciclos estacionales, el debate por los ttransgénicos y balances energéticos cuestionables en algunos casos.(4)

 

Carbono neutral y renovable es necesario para el ambiente y sustentabilidad económica. Biodiesel derivado de aceite de maíz es una alternativa de carbono neutral renovable a los combustibles del petróleo. Desafortunadamente, y pese a poder optimizar los factores mencionados anteriormente , biodiesel proveniente del maíz , de residuos de cocinas y animal no pueden satisfacer la demanda , es más, solo una pequeña fracción de la demanda seria cubierta por esta opción (3).Frente a este panorama, la entrada de los biocombustibles de segunda generación , entrega una nueva oportunidad de producir energía.

Las microalgas son un grupo diverso de organismos procariontes y eucariontes fotosintetizadores que pueden crecer rápidamente por lo simple de sus estructuras.  Ellas pueden ser potencialmente usadas en la producción de biodiesel de una manera económicamente y ambientalmente sustentable. Se pueden multiplicar rápidamente y producen más biomasa  que cualquier otra planta por hectárea de cultivo. Esta alta tasa de crecimiento es importante para un gran volumen de producción de biocarburantes a satisfacer las crecientes demandas de energía. A partir de las microalgas se pueden obtener diversos biocombustibles como biodiesel, bio-oil, bio-gas y bio-hidrogeno. (4)

Tabla 1 : Estimación de la cantidad de energía necesaria para suplir la demanda del  50% del combustible usado en transporte en EEUU, según la productividad y la cantidad de Ha. Necesarias. (3)

Según esto la producción de biodiesel a partir de microalgas presenta las siguientes ventajas:

(1)   Su alta tasa de crecimiento puede suplir la gran demanda de combustibles

(2)   El cultivo de microalgas requiere menos consumo de agua que el usado en maíz

(3)   Presentan una alta tolerancia a concentraciones altas de CO₂

(4)   Presentan altas tasas de crecimiento en presencia de NO₂

(5)   El constante desarrollo de plantas de producción de bajo costo.(2)

Uno de los desafíos presentes para la producción de biodiesel es el aumento del conocimiento de la fisiología de microalgas,  taxonomía,  genética,  bioquímica y ciclos de vida. Cultivo de algas a gran escala  requiere conocimientos especializados, como la cepa de selección, desarrollo de medios de cultivo, mantenimiento del medio de cultivo, cosecha y extracción de los precursores de biocombustibles y los sistemas de producción. Todo esto es posible a la constante investigación y desarrollo de la ingeniería genética y la biotecnología.

Sin embargo , uno de los principales desafíos que debe superar el biodiesel de microalgas son las barreras tecnológicas , económicas , geopolíticas y culturales.

 

Bajo este escenario, nuestro país puede incorporar en su matriz energética, la producción de un nuevo biocombustible sustentable no convencional, donde presenta ventajas comparativas a nivel mundial (5), como extensas zonas disponibles para el cultivo e instalación de fotobioreatores, una potencial biodiversidad de microalgas y una de las mejores zonas de radiación solar del mundo.  (6)

Según esto, es importante destacar que el biodiesel a partir de microalgas es una implementación gradual en el mercado y diversificar la matriz energética del país, incorporándolo por medio del uso de mezclas  como B5 (5% biodiesel y 95% petrodiesel) y B10 (10% biodiesel y 90% petrodiesel), permitiendo con esto, disminuir gradualmente la importación de petróleo, la cual actualmente constituye un 98% del abastecimiento total de Chile.  Esto se ha realizado mediante la creación de un marco regulatorio como el Decreto Nº 11/2008, Ministerio de Economía que define las  especificaciones de calidad para biodiesel y bioetanol, autoriza las mezcla de 2% y 5% con petróleo diesel y gasolina, y anuncia el registro de personas e instituciones en la SEC.  Circular N° 30/2007, SII. Indica que los biocombustibles no son  afectos al impuesto específico según Ley 18.502/1986. Resolución Exenta Nº 746, SEC. Norma técnica para análisis y/o ensayos para bioetanol y biodiesel (7). Es por esto que nuestro país debe fortalecer las políticas de información, fortalecer el marco regulatorio y normativo, apoyar el desarrollo de capital humano especializado, potenciar el I+D y finalmente mejorar la información y facilitar su acceso.

Bibliografía

(1)  Ida G. Anemaet, Martin Bekker. Algal Photosynthesis as the primary Driver for a Sustainable Development in energy, Feed and food Production. Mar Biotechnology(2010) 12;619-629

(2)  Yanquin Li, Mark Horsman . Biocatalysts and Bioreactor design. Biotechnology. Prog. ,24, 815-820

(3)  Yusuf Chisti, Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances 25 (2007) 294-306

(4)   Michael Hannon , Javier Gimpel . Biofuels from algae: challenges and potential Biofuels. 2010 September ; 1(5): 763–784.

(5)    Yihe Gao, Chapin Gregor. Algae biodiesel - a feasibility report. Chemistry General Journal

(6)   http://biodiesel.com.ar/4738/algae-fuels-biodiesel-a-partir-de-microalgas-en-chile

(7)http://www.cec.uchile.cl/~biocombustibles/Viviana%20Avalos%20Biocombustibles%20liquidos%20UChile%2015nov2010.pdf

Autor: Consuelo Álvarez Albornoz

Ingeniero en Prevención de Riesgos y Medio Ambiente

“ESTUDIO DE TOXICIDAD AGUDA DE AGUAS DEL RÍO SAN FRANCISCO, CON RELACIÓN A LOS EFECTOS DE LOS METALES PESADOS SOBRE LA ESPECIE DAPHNIA MAGNA”.

En las últimas décadas los sistemas fluviales han estado sometidos a una fuerte presión  de uso, afectando la calidad del agua por las principales actividades que se desarrollan asociadas a cuencas hidrográficas. La degradación de los recursos acuáticos proviene de la contaminación, que es definida en el “Acta de Agua Limpia” (EPA, 1996) como “la alteración hecha o inducida por el hombre de la integridad química, física y biológica del agua”. 

La evaluación de la calidad del agua tradicionalmente se ha basado en análisis físicos - químicos, pero en la actualidad se ha complementado con monitoreo biológico. Por lo cual la evaluación utilizara la especie Daphnia magna, para determinar calidad de agua en el Río San Francisco, Región Metropolitana.

¿Los metales pesados influyen en la calidad de las aguas?

Los metales pesados tienen la capacidad de generar de manera directa o indirecta, una gran variedad de impactos y/o efectos negativos, sobre dos protagonistas de su entorno, como es el medio ambiente y/o los seres humanos. Los impactos negativos de los metales pesados se encuentran relacionados con la contaminación hídrica, atmosférica, y de suelos, en el entorno de la minería. Los cuales se ven reflejados en la alteración del crecimiento y/o desarrollo de la flora y/o fauna de la zona afectada.

¿Se puede verificar la influencia de los metales pesados?

A través de la  “Evaluación de la toxicidad aguda de las aguas del Río San Francisco, con relación a los efectos de los metales pesados sobre la especie Daphnia magna”.

¿Cómo se evalúa la toxicidad aguda de las aguas del Rio San Francisco?

 ¿Cuáles fueron los resultados del estudio?

A) Análisis físico-químico de la muestra: Se midieron ciertos parámetros físicos y químicos, de la muestra de agua obtenida. En las tablas 1 y 2, se presentan  los parámetros para el Río San francisco.

Según la clasificación de calidad de aguas estipulada en el D.S. N° 145 (SEGPRES), las muestras de aguas se encuentran dentro de los rangos establecidos para la clase excepcional, lo cual indica una excelente calidad de las aguas, en el caso de los parámetros físicos y químicos (exceptuando los metales pesados).

B) Análisis químico de la muestra, con relación a los metales pesados. Se analizo químicamente a través del espectrofotómetro de absorción atómica las aguas en pruebas de toxicidad aguda. En la tabla 3, se aprecia:

A continuación en la Tabla 4, se presenta la Clasificación de los metales pesados para la área de muestreo (Río San francisco), de acuerdo a las clases de calidad insertas en el D.S. Nº 145/02 (SEGPRES).

Según la clasificación de calidad de aguas estipulada en el D.S. N° 145 (SEGPRES), las aguas que excedan los límites establecidos para la clase 3, indicarán un agua de mala calidad en el caso del Cobre, Cromo, Níquel, Plomo, Zinc, Hierro y Cadmio.

C) Carta de control de bioensayos: Permiten determinar la sensibilidad de los organismos de pruebas un determinado toxico, estas sirven además como indicador de la calidad de los bioensayos de toxicidad. El valor de la CL50-48hr promedio, utilizando como toxico de referencia el bicromato de potasio, para los (n = 20) bioensayos fue de 0,15 mg/l de K2Cr2O7, con una desviación estándar (σ) de 0,012.

D) Resultados de las pruebas de toxicidad con Daphnia magna:  Fueron medidos a las 48 hrs. de realizadas las pruebas, se aprecian en la Tabla 5.

Para facilitar los cálculos, se utilizo el software “Probit Analysis Program, versión 1.5”, suministrado por la USEPA (CIMM). Los resultados se aprecian en la tabla 6.

Del estudio se puede determinar lo siguiente:

􀂙 Los parámetros físicos y químicos (exceptuando los metales pesados) analizados en el Río San Francisco, reflejan una buena calidad del agua de acuerdo a los rangos establecidos en la Norma Secundaria de calidad ambiental para la protección de las Aguas Superficiales (D.S. N°145/02 (SEGPRES)).

􀂙 En el análisis químico realizado a la muestra, se verificó la presencia de metales pesados en las aguas del río San Francisco, ellos son: Cadmio, Cobre, Cromo, Hierro, Níquel, Plomo, y Zinc, los cuales excedían los límites establecidos para la clase 3 del D.S. N°145/02 (SEGPRES), esto indica una mala calidad del agua, por lo que no es adecuada para la conservación de las comunidades acuáticas ni para los usos prioritarios.

􀂙 Los ensayos de toxicidad aguda pusieron de manifiesto que la mortalidad del microcrustáceo Daphnia magna tras 48 horas de exposición al agua del Río San Francisco fue significativamente alta, ya que a la dilución más baja del agua (6.25 %) se obtuvo un porcentaje de mortalidad del 13%, lo cual demuestra la gran toxicidad de las mismas.

􀂙 En las pruebas ecotoxicológicas, las limitaciones en los resultados son grandes  si se toma en cuenta la gran diversidad biológica que existe en la naturaleza y la importancia de las interrelaciones entre los distintos elementos que conforman los ecosistemas, lo cual no puede ser reproducido en el laboratorio, ya que las pruebas se realizan en condiciones limitadas de exposición

􀂙 La concentración letal media (Cl50) de los metales pesados encontrados en las aguas del Río San Francisco (concentración a la cual la mitad de la población de la especie Daphnia murió), corresponde al conjunto de ellos, por ésta razón no se puede concluir que solo un metal influyo directamente en la mortalidad de la Daphnia, sino que el conjunto de metales pesados existente en las aguas tienen incidencia.

 

􀂙 Los recursos hídricos disponibles en la sub-cuenca hidrográfica del Río San Francisco, su calidad, su contaminación y su caudal, son aspectos limitantes para el Santuario de la Naturaleza Yerba Loca, debido al grado de contaminación de las aguas, las que presentan pH ácidos relacionado a factores geológicos, como son la intrusión en las vetas de las fallas geológicas, lo que cobija la mineralización de metales como el Cu, Pb, Zn, Fe, entre otros. No se descarta la influencia de la actividad minera sobre la presencia de metales pesados de la zona en cuestión.

􀂙 Por lo anteriormente descrito, es posible concluir de forma general, que en las aguas del Río San Francisco existe una presencia de metales pesados en concentraciones superiores a las establecidas por organismos nacionales e internacionales, debido principalmente al efecto de las actividades industriales desarrolladas por la Minera Anglo American Chile División Los Bronces, o bien por la presencia de metales de manera natural. Dichas aguas afectan negativamente a organismos acuáticos, como la especie Daphnia magna, la cual en cláusulas experimentales refleja a través de su mortalidad, la existencia de éstos metales, comprobándose su confiabilidad como bioindicador de metales pesados en cuerpos de aguas dulces.

Para profundizar lineamientos del estudio, se recomienda efectuar:

·         Estudios geológicos de zona en estudio, para determinar los minerales presentes por origen natural.

·         Estudios de toxicidad crónica a los metales pesados encontrados en el río, utilizando la especie Dahpnia magna. Ya sea considerando los metales por separado y combinados.

·         Estudios a los RILES generados por la Minera Anglo American Chile División Los Bronces, haciendo hincapié en los metales pesados.

·         Estudios de flora y fauna de la zona en estudio y cercanías, enfatizando alteraciones del crecimiento y/o desarrollo de estos, para visualizar posibles impactos negativos en Medio Ambiente.

·         Estudios sobre la salud poblacional en las cercanías a la zona en estudio, enfatizando el deterioro de está, para así visualizar posibles efectos negativos en el ser humano.

·         Estudios ecotoxicológicos en cadenas alimenticias de transmisión de contaminantes, en el río y cercanías. Además contribuirá a mejorar la calidad de vida del ser humano y a bajar niveles de contaminación de aguas de la zona, mejorando por sinergia el Medio Ambiente de la zona.

 Referencias:

• CIMM. Centro de Investigación Minero Metalúrgico. www.cimm.cl.
• CONAF/CONAMA, 2001. Corporación Nacional Forestal/ Comisión Nacional del Medio Ambiente.
• DS N°145, 2002. “Norma Secundaria de calidad ambiental para la protección de las Aguas Superficiales”.  Secretaria General de la Presidencia (SEGPRES).
• EPA, 2003. “Criterios recomendados de la calidad del agua”. http://www.epa.gov.
• EPS, 1990. “Guidance Document on Control of Toxicity Test Precision Using Reference Toxicants”. Environment Canada. Report EPS 1/RM/12.
• US EPA, 1991. Environmental Protection Agency (EPA). “Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluent and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms”, 4th ed, Weber, C.I., ed., EPA-600/4-90-027.

Vaciamiento del Lago Cachet 2 en Campo de Hielo Norte, un fenómeno natural incrementado por el Cambio Climático.

Romina Barrera Urra.

rbarrera018@gmail.com

El Cambio Climático es un fenómeno que se esta incrementando a nivel mundial, y Chile no es la excepción, en este contexto el calentamiento global esta causando múltiples consecuencias siendo uno de los grandes afectados los glaciares que posee el país. En Campo de Hielo Norte y Campo de Hielo Sur se ha registrado un importante derretimiento de glaciares que alimentan ríos y lagos, como es el caso del glaciar Colonia y el lago Cachet 2.

El glaciar colonia, ubicado en Campo de Hielo Norte, XI Región de Aysén, ha ido experimento un retroceso progresivo, el cual se ha incrementado en los últimos años, como se puede observar en las variaciones frontales del glaciar entre los años 1979 y 2008 (figura 1). Según datos el glaciar ha ido retrocedido de 100 a 200 metros desde su base original.

Figura1. Variaciones frontales del Glaciar Colonia entre 1979-2008. Fuente CECS.

Esto tiene consecuencias directas en el Lago Cachet 2 (47°12’ S, 73°15’ W), ubicado al noreste del glaciar Colonia a unos 600 metros sobre el nivel medio del mar (figura 2), el cual mide aproximadamente 5 kilómetros de largo, 1 de ancho y unos 80 metros de profundidad.  Sus aguas son vertidas al Lago Colonia y de este al rio del mismo nombre, este recorrido es de aproximadamente 30 kilómetros hasta la confluencia con el rio Baker.

Figura 2. Ubicación Lago Cachet II y flujo de rutas de drenaje (Cassasa et.al., 2009).

El Lago Cachet 2, de un volumen aproximado de 200 millones de m³, es alimentado por el glaciar Colonia. Debido al calentamiento global las temperaturas han ido aumentando (datos indican que ha aumentado un grado en los últimos 50 años), lo que ha provocado un aumento del derretimiento del glaciar y esto genera que aumente el volumen de aguas del lago. Esta situación ha causado el una mayor frecuencia de un fenómeno conocido como GLOF “glacial lake outburst floods” que corresponde al vaciamiento repentino de lagos represados por paredes de hielos, calificado como “evento hidrológico extremo” por la Dirección General de Aguas DGA.

Este fenómeno no se registraba desde la década del 60, sin embargo desde el año 2008 se han registrado varias ocurrencias, llegando a un promedio de 3 vaciamientos por año, siendo el segundo del año 2012 el 31 de marzo (figura 3), el cual se pudo registrar en situ. 

Figura 3. Ultimo vaciamiento de Lago Cachet 2. Fuente: Daniela Carrión, CECs.

El fenómeno consiste básicamente en que la masa de hielo del glaciar que actúa como un muro contenedor del lago comienza a colapsar, esto debido a que el hielo se ha ido adelgazando por lo cual la presa natural se ha debilitado, producto de esto el agua comienza a escurrir a través de un túnel subglaciar, de aproximadamente 7 kilómetros de largo que se forma debajo del glaciar Colonia por la presión del agua y hace que los 200 millones de metros cúbicos de agua del Cachet 2 desemboquen en el lago Colonia, posteriormente en el rio del mismo nombre y luego vayan al río Baker y este finalmente recorre unos 100 kilómetros hasta su desembocadura en el mar. Es relevante mencionar que se ha estimado que el peak de descarga del lago ha llegado a superar los 3000 m³/s, lo que genera que vaciamiento ocurra en menos de 24 horas.

Luego del vaciamiento total, el muro del glaciar vuelve a actuar como presa contenedora por lo que el Lago Cachet 2 vuelve a llenarse. 

Figura 4. Contraste horas después y un día después del vaciamiento del Lago Cachet II. Fuente: Carlos Garrido.

La frecuencia de este tipo de fenómenos en la región de Aysén tiene alertados a los científicos porque confirma que estos eventos, que ocurren episódicamente en cuencas glaciares, están siendo cada vez mas frecuentes debido al aumento de temperatura ligado al cambio climático que experimenta nuestro planeta. La repetición constante de este fenómeno puede generar impactos importantes en la zona, desde daños al ecosistema local asociado al Cachet 2 hasta impactos a las comunidades locales e, incluso, a infraestructura futura, como HidroAysén ya que aún no esta claro si aumentará la cantidad de vaciamientos en el año y cuanto demorarán ya que actualmente se desarrollan en menos de 24 horas. Además de esto, el río arrastra sedimentos, piedras, rocas, trozos de hielo, lo que genera que disminuya su temperatura en aproximadamente 4°C y un aumento temporal de su nivel de 5 metros, lo que afectan directamente a ecosistemas del río y fiordos.

Actualmente existen varias organizaciones preocupadas del estudio y monitoreo de este fenómeno, ya que como se menciono anteriormente puede producir graves daños especialmente a la comunidad de la zona. Es así como la DGA implemento un sistema de monitoreo de alerta temprana a través de la instalación de instrumentos científicos de medición, con esto se puede obtener la información datos en tiempo real y cuando ocurra el fenómeno se pueda alertar a la población, ya que si bien no han existido perdidas humanas con las inundaciones si han existido perdida de animales, daños en potreros y empastadas, perdidas de embarcaciones, inundaciones de casas, cortes en la Carretera Austral, destrucción de puentes, entre otros a raíz de los vaciamientos del Cachet 2. Además del temor de los pobladores de los alrededores del  rio Baker, especialmente pobladores de la comuna Cochrane y Caleta Tolten.

Todo lo anterior sin mencionar las consecuencias que puede tener el proyecto Hidroaysén, ya que este evento no fue considerado para el diseño de las represas. Sin embargo después del primer vaciamiento (año 2008) el gerente general de la sociedad hidroeléctrica insistió que el fenómeno fue estudiado por sus ingeniero y glaciólogos, pero quedan algún dudas al respecto a lo afirmado, ya es un evento nuevo del cual aun no se tiene claridad de con que frecuencia ocurrirá y tampoco los peak de descarga que si bien se han estimado 3000 m³/s, no se descarta que pueda llegar a 16000 m³/s, lo disminuiría considerablemente el tiempo de 24 horas que demora actualmente y podría tener graves consecuencia para pobladores de la zona.

El cambio climático esta causando graves daños al medio ambiente, por lo tanto cada uno de nosotros debe tomar conciencia social y ambiental para cuidar nuestro planeta y los recursos que poseemos, ser responsable con nuestro medio ambiente para que futuras generaciones puedan disfrutar de las grandezas que aún nos quedan.

Bibliografía.

Dussaillant A., Benito G., Buytaert W., Carling P., Meier C., Espinoza F. (2009): Repeated glacial-lake outburst floods in Patagonia: an increasing hazard?

Mulsow, C., Maas, H.-G., Wendt, A., Casassa, G. (2011): Photogrammetrische Überwachung von Gletscherrandseen. Beiträge zur DGPF-Jahrestagung, DGPF Tagungsband 20/2011

Garrido C. Glaciares Andinos Recursos Hídricos y Cambio Climático: Desafíos para la Justicia Climática en el Cono Sur

www.glaciologia.cl