Investigación

USO EFICIENTE DEL AGUA EN AGRICULTURA Y MINERÍA
1.1 Tecnificación de la demanda de agua para irrigación
1.1.2 Procesamiento de imágenes
AQUASAT es una plataforma de sistema computacional de soporte a la decisión capaz de tomar decisiones de riego mediante la combinación de satélite y la información meteorológica, así como los datos de campo. Ofrece información detallada para la gestión del agua en el riego distribuido espacialmente. AQUASAT permite, mediante información histórica, la estimación de la demanda de agua y la selección de las áreas recomendadas para la gestión del agua y el apoyo para el análisis de riego. (M. Lillo, O. Lagos, E. Holzapfel).
1.1.3 Efecto del área mojada en la aplicación a huertos con irrigación por goteo
El objetivo principal de esta investigación, es evaluar la manera más eficaz y eficiente para aplicar agua bajo riego por goteo en huertos para producir un rendimiento óptimo y evitar la contaminación. El área humedecida por el riego por goteo se estudió para arándanos y manzanas en una investigación anterior y una iniciada en septiembre de 2014 respectivamente. Conocer la mejor posición para aplicar agua en micro-irrigación permite un mejor uso del agua y elementos asociados aplicados en el proceso de riego como quimigación y evitar la contaminación de los acuíferos y el suelo. Este tema es relevante para el diseño y gestión de micro-riego. (E. Holzapfel, J. Jara, M. Lillo, O. Lagos).
1.1.3 Irrigación espacial mediante pivote
En Chile, el riego por pivotes centrales ha aumentado recientemente de manera significativa. El pivote central permite el riego de grandes extensiones que están destinados principalmente para la producción anual intensiva de cultivos y/o verduras. El sistema tiene la ventaja de aplicar agua con alta uniformidad y alta eficiencia de aplicación. Sin embargo, no todas las áreas bajo este sistema de riego se riegan adecuadamente. Estamos desarrollando y evaluando un sistema de apoyo que permite, en tiempo real, la gestión espacial de riego para pivotes centrales que reduzcan las pérdidas de agua debido a la escorrentía superficial y la percolación profunda como resultado de tasas de riego excesivas o inadecuadas. Se proyecta un aumento en la eficiencia del uso del agua y una reducción significativa de la energía asociada con el riego. Un pivote central con un sistema de riego de precisión permitirá a los productores tener múltiples cultivos bajo el pivote, con áreas definidas por el agricultor y no por el equipo de riego, lo que optimizará el uso del agua y aumentará la producción en las zonas donde actualmente se espera problemas. (O. Lagos, M. Lillo, D. Sbárbaro).
1.1.4 Análisis de suelos para el diseño de sistemas de irrigación.
Este estudio, que se inició en enero de 2014, desarrolla una nueva metodología para obtener asignaciones de suelo que se utilizarán para el diseño del sistema de riego y la gestión en las explotaciones. También tiene como objetivo evaluar dos metodologías diferentes para obtener mapas de suelos para los mismos fines a través de un estudio de caso. Además, el método Saxton-Rawls es evaluado y calibrado para estimar las características del agua del suelo. (E. Holzapfel, D. Rivera, J. Paredes).

1.2 Recuperación y re-uso de agua en minería
1.2.1 Nueva tecnología de espesamiento utilizando ultra-floculación
La recuperación de agua por sedimentación en espesadores de la industria minera del cobre requiere la aglomeración, por floculación, de las partículas finas de los relaves del proceso de flotación. Actualmente, la floculación se realiza directamente en la bandeja de alimentación de los espesadores, lo que se ha demostrado ineficiente. Investigaciones anteriores en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Concepción demostró que, para un estado físico-químico dado, un nuevo proceso llamado ultra-floculación es capaz de aglomerar partículas muy finas, las que no podían ser tratados con el proceso de floculación actual. Ultra-floculación es una función de tres variables: concentración de la suspensión, la dosis de floculante y la intensidad de mezcla sólido-floculante, medida como la velocidad de cizallamiento. Esta nueva tecnología no se ha utilizado en la industria minera chilena debido a la falta de reactores ultra-floculación, que se debe utilizar en la suspensión antes de que entre el espesador. Este estudio ha desarrollado un nuevo reactor de ultra-floculación de geometría cilíndrica capaz de producir velocidades de cizallamiento desde 100 a 200 s-1. (F. Betancourt, F. Concha).
1.2.2 Modelación del flujo de agua en los poros en tranques de relave
Aspectos clave en la comprensión de los fenómenos de transporte asociados con estanques son la física de fluidos en medios porosos para el agua liberada de la charca. Estos estanques se utilizan para depositar los relaves de flotación, de la que el agua se puede recuperar. Desafortunadamente, una gran parte de esta agua se pierde por evaporación y la infiltración de agua. Desde un punto de vista operativo, para hacer un balance de agua en una presa de relaves, es de interés conocer la cantidad de agua que se pierde por infiltración. Una línea de investigación se inició a la medición infiltración de agua en una columna rellena con colas de cobre de flotación. Los avances en 2015: La programación del sistema de adquisición de datos y el 90%; Equipos de infiltración 100%; Sensores 50%; Modelado de 90%; Esquema de solución numérica 90% (C. Goñi, P. Cornejo).
1.2.3 Factores de seguridad en tranques de relaves.
La seguridad de los tranques de relaves es fundamental para operaciones mineras y las poblaciones de los alrededores, que incluye los asentamientos después se abandona una operación. Con la advertencia de que las presas que nos interesan se encuentran en la zona sísmica más activa del mundo y que tienen historia de fallas recientes, el análisis de su seguridad es primordial para garantizar la seguridad de las operaciones mineras, la población y la superficie y el suministro de agua subterránea La principal causa de falla de los tranques de relaves en Chile es lacción sísmica. en En el diseño de estos tranques se utiliza generalmente enfoques simplificados debido a la falta de investigación en este tipo de estructuras bajo megaeventos sísmicos. Los principales aspectos que diferencian a tranques de relaves en Chile de otras estructuras de tierra en otras partes del mundo son: (a) los criterios que activación la licuefacción no están bien limitados para los eventos de subducción (b) la variabilidad espacial del movimiento del suelo y la propiedades de la pared no conoce se tomó en cuenta, (c) la dependencia del tiempo de amenaza sísmica es una función de la consolidación del relave y de la recurrencia sísmica no tipo no-Poisson, los que deben ser incluidos para realizar una adecuada analiza. Estos temas se abordarán durante este y los próximos años por CHRIAM. (G. Montalva).

AGUA DE MAR COMO NUEVA FUENTE DE AGUA PARA LA AGRICULTURA, MINERÍA Y COMUNIDADES
2.1 Desarrollo de reactivos para la flotación de minerales de cobre agua de mar y aguas salinas.
El uso de agua de mar y agua salada directamente en los procesos de recuperación de cobre exige una revisión completa de los aditivos utilizados en la actualidad, ya que ellos fueron desarrollados para trabajar con agua fresca. Esta investigación tiene como objetivo llevar adelante un programa de desarrollo de nuevos aditivos que se usen con agua de mar o con agua salada, incluyendo (a) depresores de metales de tierras alcalinas, que se aplicarían en una etapa preliminar de acondicionado con agua), (b) depresores de pirita, (c) colectores de calcopirita, (d) espumantes, y (e) mezclas de coagulante-floculante en la etapa de recuperación de agua. La investigación implica experimentos convencionales a escala de laboratorio de flotación, sedimentación, reología, cinética de floculación, el análisis microscópico de minerales en secciones delgadas con fuerza atómica y microscopios electrónicos y la medición directa de fuerzas de interacción entre las superficies separadas unos pocos angstroms en medios acuosos con control del tipo de electrolito, su concentración y pH. Los resultados de la simulación molecular se utilizaran como una guía para la selección de los aditivos (P. Toledo, L. Gutiérrez, J. Laskowski, S. Castro, F. Concha, S. Acuña).
2.2 Propiedades del agua de mar cerca de superficies macroscópicas
2.2.1 Simulación molecular
El uso de agua con alto contenido de sal en el procesamiento de mineral requiere un conocimiento profundo de la interacción de electrolitos con macromoléculas (reactivos) y superficies sólidas (minerales y ganga). Por otra parte, se sabe que electrolitos similares pueden producir efectos dramáticamente diferentes sobre la estructura, y por lo tanto, sobre las propiedades del agua y suspensiones de agua. El grupo de investigación tiene experiencia en la simulación molecular a gran escala en ambientes de programación paralela. Hasta el momento hemos utilizado los siguientes sistemas: (a) agua con iones (Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, cada uno por separado), macromoléculas de poliacrilamida y sílice y también de cuarzo, (b) agua con iones (Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, cada uno por separado) y pirita, (c) aguacon iones (Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, cada uno por separado) y espumantes (MIBC, serie Dowfroth y otros, cada uno por separado) y (d) puente de agua líquida entre dos superficies. Hasta la fecha hemos conseguido importantes resultados incluyen la forma en que las moléculas de agua y los iones se distribuyen y se orientan alrededor de ciertos sitios activos; la densidad de adsorción de cada ion; la distancia de cada ion a la superficie de cualquiera de las macromoléculas o mineral; el grado de hidratación de cada ion; la persistencia de la capa de hidratación en el “contacto” superficie-ion; la preferencia de ciertos iones y aniones por las interfaces en presencia de moléculas tensoactivas; la visualización del efecto de desplazamiento salino; el cálculo directo de la fuerza capilar ejercida por un puente líquido entre dos sustratos planos sin ninguna arbitrariedad con respecto a la geometría y la localización de la superficie libre del puente; cálculos de las curvas de extensión y fuerza de retracción como función de la separación de la sonda de la muestra; el estudio preciso de las fuerzas atómicas en presencia de condensado capilar; la evaluación de los límites de aplicación de teorías continuas de acción capilar como la de Young-Laplace y las pruebas de los potenciales de interacción en sistemas no-condensados para los las que el microscopio de fuerza atómica está disponibles. (P. Toledo).
2.1.2 Modelación macroscópica de las propiedades materiales del agua de mar en procesamiento de minerales.
Hemos utilizado la modelización macroscópica en dos casos dando especial atención al significado físico de los parámetros en función del ambiente químico. (a) modelo poblacional para describir la evolución temporal de la distribución del tamaño de los agregados en flujo de cizalle turbulento durante floculación, y (b) un nuevo modelo empírico visco-elástico de tres parámetros para describir el comportamiento reológico de materiales lineales y no lineales. También estamos desarrollando una metodología de simulación híbrida que permite el estudio de los sistemas de partículas mediante la combinación de diferentes técnicas de simulación para hacer frente a las diferentes escalas espaciales y temporales existentes en estos sistemas. Los objetivos específicos son: (a) estimar por simulación molecular las propiedades en el seno de la fase líquida, tales como la densidad y la viscosidad y su dependencia de la temperatura y la presión; (b) identificar, mediante simulación molecular, la tensión inter-facial en sistemas líquido-líquido y líquido-sólido a través del análisis de ondas capilares e integración termodinámica, (c) determinar las características de las simulaciones de la hidrodinámica de partículas (SPH), mediante simulación de problemas de flujo donde se conoce las soluciones (d) desarrollar modelos de floculación y sedimentación para ser simulados con SPH mediante el uso de parámetros obtenidos a partir de simulaciones moleculares, y (e) estudiar la hidrodinámica de sistemas coloidales por simulación con SPH y la extensión de estos conceptos a la sedimentación y floculación. (P. Toledo, F. Concha, C. Goñi).
2.1.3 Incrustaciones y contaminación biológica de membranas de osmosis inversa.
Actualmente, el método más comúnmente utilizado para producir gua de proceso es la desalación del agua de mar y aguas salobres es la osmosis inversa (OI), que es capaz de producir agua prácticamente libre de contaminantes y patógenos, tanto para beber y para uso industrial. Un problema principal en este proceso es el ensuciamiento de la membrana de filtración, incluyendo ensuciamiento inorgánico (incrustaciones), ensuciamiento orgánico, la contaminación por partículas coloidales, ensuciamiento microbiológico y la contaminación biológica. La ocurrencia simultáneamente de estos ensuciamientos agrava el problema. Alternativamente, el agua de mar puede ser utilizado directamente en el procesamiento de mineral. Un problema grave es el depósito de incrustaciones inorgánicas en tubos, líneas de flujo, válvulas, bombas y equipos de superficie en general. En esta línea de investigación que queremos desarrollar un protocolo para extender la vida útil de las membranas y ampliar el uso de o sistemas para llevar agua de calidad a todos los sectores productivos, pero sobre todo a las comunidades remotas, que incluye tanto un kit de prueba para la pronta detección del posible contaminación biológica y estrategias para la prevención, control y limpieza de las membranas. La estrategia que tenemos en mente consiste en encontrar el tipo y la dosis de agentes anti-incrustantes. (P. Toledo, E. Holzapfel).
DISPONIBILIDAD DE AGUA Y SUSTENTABILIDAD
3.1 Enfoque socio-hidrológico para la sustentabilidad del agua: retos locales.
Hidrólogos líderes e investigadores de ciencias de la tierra abogan por un cambio en las ciencias hidrológicas, evolucionando a enfoques más integradores con las ciencias sociales y naturales. Operamos una red de monitoreo y actividades comunitarias intensivas para evaluar la relación entre las comunidades rurales y la disponibilidad de agua. Las comunidades rurales en la Cordillera de la Costa de Chile han estado experimentando una grave escasez de agua durante los últimos siete años, así como los cambios de uso del suelo intensos para plantaciones forestales y tierras agrícolas. El territorio recibe considerable, pero muy variables precipitación y el entorno hidrogeológico no ofrece suficiente almacenamiento naturales interanual para hacer frente a la creciente demanda y la viabilidad de agua variable. Para el suministro de agua potable, los gobiernos locales están utilizando camiones cisterna, que es una forma costosa e insostenible para abordar el problema. En esta actividad se analizó la vulnerabilidad de estas comunidades dispersas en Arauco, Chile (37,5 ºS), aplicando el concepto de ciclo hidro-social, que incluye tres elementos distintivos: el ciclo físico o ciclo hidrológico, la infraestructura física y el paisaje social e institucional. Usamos un esquema de seguimiento intensivo de las precipitaciones, la temperatura, la escorrentía y la humedad del suelo. El paisaje social e institucional se caracterizó por medio de una fuerte comunicación con las comunidades locales y entrevistas con los principales interesados. Los datos de la infraestructura provienen de fuentes oficiales, incluyendo una cartera de proyectos potenciales para abastecer de agua potable. Se construyó diferentes modelos para el ciclo hidro-social utilizando un enfoque de Mapas Cognitivos Fuzzy para comparar las relaciones y caminos de causa-efecto relevantes. Nuestros resultados muestran que la infraestructura es obsoleta y, en la mayoría de los casos, inexistentes profundizando el problema de suministro de agua. A pesar que las organizaciones civiles y gubernamentales están conscientes del problema y ​​existe una creciente preocupación con respecto a la calidad de vida en los paisajes rurales, nuestro análisis muestra que, como el problema es multidimensional, las posibles soluciones deben basarse en enfoques integradores en lugar de depender exclusivamente de cálculos hidrológicos y económicos. (D. Rivera).
3.2 Hidrología de cuencas y vulnerabilidad del suministro de agua y servicios de los ecosistemas.
Cuencas de montaña desempeñan un papel fundamental en la producción del agua que se necesita para las diferentes actividades productivas como la minería, la energía, la agricultura y el agua potable, así como la sostenibilidad de los ecosistemas que sustentan dichas áreas. Por lo tanto, es fundamental para entender los procesos hidrológicos que controlan la generación de flujo fluvial y como fuerzas motrices como el clima y uso de la tierra afectarán la disponibilidad de agua. (J. L. Arumí, R. Urrutia; A. Sterh, J. Vargas).
3.3 Estudio de la evaporación, agua subterránea y superficial y la interacción y balance hídrico en el lago Santa Elena.
Los métodos actuales de balance de agua en lagos y embalse se basan en estimaciones simples de evaporación e intercambio de agua entre la superficie y las aguas subterráneas. En los lagos importantes, como el Laja, que es compatible con una tasa significativa de producción de energía para el centro de Chile, las pérdidas evaporación pueden ser mayor que 3.000 l/s. Estas pérdidas son generalmente despreciadas, produciendo errores significativos en la gestión del agua. Estamos desarrollando nuevas tecnologías para mejorar esas estimaciones en base a la medición directa de la evaporación y estimaciones de interacción GW-SW utilizando la temperatura. (J. L. Arumí, O. Lagos).
TRATAMIENTO DE EFLUENTES Y REMEDIACIÓN AMBIENTAL
4.1 Reactores de difusión para la recuperación de metales de aguas residuales en la minería
La contaminación histórica y actual de los recursos hídricos con aguas de las minas y drenaje ácido constituyen un problema generalizado en varios valles agrícolas importantes en Chile. El riego de tierras agrícolas con agua contaminada ha llevado a la acumulación de metales en los suelos y hoy, huertos y cultivos, están mostrando signos de esta contaminación. Debido a la acumulación masiva de residuos mineros, se espera que el drenaje ácido de minas se seguirá formando durante siglos en varios sitios mineros. Por lo tanto, se necesitan tecnologías de tratamiento sostenibles que tengan un bajo consumo de energía, que minimicen la generación de residuos y que permitan la recuperación de metales valiosos siempre que sea posible. El reactor de intercambio difuso, con sedimentación interna, es un ejemplo de esta tecnología que hemos probado con drenaje ácido de mina de alta concentración. Esperamos que los futuros prototipos de reactores que diseñaremos permitirán la recuperación significativa de cobre, con el fin de compensar parcialmente los costos de tratamiento. (A. Schwarz).
4.1.1 Evaluación de cuatro prototipos de reactores de intercambio difusivo a escala de bancada.
La minería del cobre, una de las principales actividades económicas de Chile, es una fuente importante de contaminación del agua. El drenaje ácido generado a partir de la roca estéril y relaves contamina suelos, aguas superficiales y aguas subterráneas. Al mismo tiempo, drenaje ácido de minas puede ser una fuente de metales valiosos, y su recuperación puede compensar parcial o totalmente por el costo del tratamiento. Hemos desarrollado una tecnología de intercambio difusivo para tratar drenaje ácido de minas de alta concentración utilizando un sistema biológico pasivo, Probamos cuatro prototipos biológicos que resistieron la alta concentración de metal, y demostramos una buena eliminación de metales y sulfato, con altas capacidades de tratamiento, varias veces más altas que en las tecnologías pasivos convencionales. Estos excelentes resultados nos llevaron a solicitar una patente. Continuaremos optimización esta tecnología. (A. Schwarz).
4.1.2 Efecto de la composición del drenaje ácido, tipo de membrana, presión, pH y temperatura en la eliminación de sulfatos mediante nano-filtración.
Tecnologías pasivas y activas se pueden emplear para tratar el drenaje ácido de mina. Tecnologías activas se consideran más apropiados para la fase operativa de los proyectos o cuando los flujos de drenaje ácido de mina son significativos. La filtración por membrana, todavía se considera una tecnología emergente para el tratamiento activo de agua de la mina, tiene una huella relativamente pequeña y no implica dosificación significativa con productos químicos o la generación de lodos químicos. Se evaluó el desempeño de membranas de ósmosis inversa y de nano-filtración para el tratamiento de drenaje ácido de una operación minera de cobre de gran tamaño. Tecnologías pasivas y activas se pueden emplear para tratar el drenaje ácido de mina. Tecnologías activas se consideran más apropiados para la fase operativa de los proyectos o cuando los flujos de drenaje ácido de mina son significativos. La filtración por membrana, todavía se considera una tecnología emergente para el tratamiento activo de agua de la mina, tiene una huella relativamente pequeña y no implica dosificación significativa con productos químicos o la generación de lodos químicos. Se evaluó el desempeño de las membranas de ósmosis y de nano-filtración para el tratamiento de drenaje ácido de una operación minera de cobre de gran tamaño. Se utilizó un equipo de membrana piloto para estudiar el efecto de la presión y flujo de alimentación en la eliminación de iones y el flujo de percolado. Se usaron dos membranas. Con cada una de las membranas el rechazo de metal fue mayor a 95% y la eliminación de sulfatos mayor a 98%. La membrana de osmosis inversa exhibió un rendimiento ligeramente mejor en la eliminación, aunque los flujos de permeado fueron significativamente menores (diferencia mayor que 75%). En vista de sus menores costos de energía y el buen rendimiento, la nano-filtración es una promesa para el tratamiento de drenaje ácido de mina con los objetivos de eliminación de metales tóxicos o concentrar metales valiosos. (A. Schwarz, R. Bórquez).
4.1.3 Detección de riesgo ambiental del drenaje ácido de minas a mediante bioindicadores de la calidad del agua y el uso de la tierra.
Liberación de metales pesados ​​en el medio ambiente se ha producido de forma continua a través de drenaje ácido de minas y es un problema severo de contaminación del agua asociada con la actividad minera. Las altas concentraciones de metales traza y pH ácido son sido conocidos por afectar negativamente a los ecosistemas acuáticos. La distribución de metal pesado y la biodisponibilidad en ambos sedimentos y en la columna de agua tienen que ser considerados para obtener una mejor comprensión de las interacciones ambiente-organismo. En este sentido, el objetivo de esta investigación, es evaluar el riesgo ambiental de drenaje ácido de minas sobre la calidad del agua y el uso de la tierra través de bioindicadores. Invertebrados como Daphnia magna (microcrustáceos cladóceros) y vertebrados como Danio rerio (pez) son el mejor organismo modelo en estudios de ecología y ecotoxicología acuática. Por otro lado, Lactuca sativa (lechuga), Raphanus sativus (rábano) y Triticum aestivum (trigo) se han utilizado para predecir los efectos fito-tóxicos de metales que están relacionadas con el estrés oxidativo que inhibe la germinación y, completa o parcialmente, retarda el crecimiento de la planta. En particular, hemos demostrado que es necesario conocer la concentración de seguridad del efecto letal y sub-letal para proporcionar la evaluación de riesgos. Centrándose en este tema, los resultados por bioindicador de uso de la tierra, expresados ​​como la concentración letal (LC50) muestra que el trigo presenta una mayor tolerancia (144h-CL50 = 63,94%) respecto al rábano (144-CL50 = 17,04), Mientras tanto, en la lechuga éstos condiciones resultaron en un aumento de 12,72% de la toxicidad aguda (144h-LC50 = 4,32%). Del mismo modo, el drenaje ácido de minas es tóxico para los modelos ambos organismos en virtud del 1%. (S. Chamorro, A. Schwarz, G. Vidal).

4.1.4 Evaluación de la estabilidad del tratamiento de lodo activado por bioindicadores.
Se estudió el comportamiento de los microorganismos presentes en el tratamiento de los lodos activados. Principalmente se sabe que el lodo activado es eficiente en la reducción de la materia orgánica en un 80%, pero hay altos costos de implementación y monitoreo. Investigaciones recientes han demostrado que la observación microscópica de rutina de los lodos es un buen indicador para el estado y el funcionamiento de estos sistemas de tratamiento. El examen microbiológico revela que este lodo consiste en una población de microorganismos, continuamente cambiante dependiendo de los cambios en la composición de las aguas residuales y las condiciones ambientales. Los resultados en este ámbito muestran en condiciones normales la presencia de ciliados acechadas, tales como las Vorticella sp. Estas especies son frecuentes cuando el tratamiento está funcionando correctamente con abundancia sobre los 300 organismos/ml. De la misma manera se observó rotíferos en un lodo maduro y protozoos ciliados que se encuentran comúnmente en densidades de alrededor de 10.000 células/ml de lodos activados. El resultado muestra que bio-monitoreo basado en bioindicadores, y en la medición de estructura de la comunidad con la identificación de especies, permiten demostrare niveles de contaminación de las aguas residuales. (S. Chamorro y G. Vidal).
4.1.5 Modelación matemática y simulación de la operación de estanques de sedimentación secundaria en el proceso de lodos activados de plantas de tratamiento de aguas residuales
Decantadores secundarios en de las plantas de lodo activado son diseñados, modelados y simulados mediante principios muy similares a las que rigen el funcionamiento de los espesantes en la industria minera, aunque ambas aplicaciones tradicionalmente han sido desarrollados por grupos separados de investigadores. En colaboración con los grupos de investigación liderados por Stefan Diehl (Centro de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Lund, Suecia) y Ingmar Nopens (BIOMATH, la Universidad de Gante, Bélgica) hemos realizado esfuerzos para cambiar esta situación, lo que ha contribuido al desarrollo de una mejor matemático modelo, denominado “metodología coherente de modelación” y el “modelo de Bürger-Diehl” para estanque de lodo activado. En particular, hemos demostrado el valor de basar las discretizaciones de modelos unidimensionales con análisis numérico del estado de la técnica para ecuaciones en derivadas parciales degeneradas con coeficientes discontinuos. Resultados más prácticos de la investigación conjunta incluyen el desarrollo de métodos numéricos confiables y eficientes para la simulación, el desarrollo de un modelo de control del espesador, de la dosificación de floculante, de un nuevo enfoque para la identificación de parámetros de suspensiones (calibración del modelo) y una evaluación de las estrategias de control y de inventario de lodos.
Los esfuerzos de investigación actual y futuro, dentro de esta colaboración, se dirigen hacia la inclusión de las reacciones biológicas, con el objetivo de ampliar el marco del modelo SST existente para obtener una descripción completa de los reactores batch secuenciales (SBR) y el proceso de lodos activados (ASP. (R. Bürger).

4.1.6 Residuos agroindustriales para desarrollar sustrato para mejorar la capacidad de retención de agua en zonas degradadas.
Elsta actividad consiste en la evaluación de diferentes materiales de desecho con el objetivo de diseñar sustratos agroindustriales (enmiendas) para aumentar la capacidad de retención de agua en los suelos arenosos. Los materiales evaluados son: perlita de la producción de agar; biochar (carbón), de la caldera de biomasa de los platos de prensa de una empresa; tierra filtro (diatomeas) a partir de la industria cervecera. También se utiliza turba comercial para la comparación. El suelo utilizado en el estudio corresponde a arena con bajo contenido de materia orgánica y baja capacidad de retención de humedad. Se utiliza, además, un suelo de trumao serie Freire, que tiene la fertilidad adecuada y la retención de humedad de alta capacidad, con fines comparativos. Los materiales de turba residuales, se añaden en diferente proporción en el suelo, evaluando la capacidad de retención de agua, la producción de biomasa de una planta indicador (Lolium perenne), físico-química (macro y micronutrientes) y biológicas (enzimas ciclos biogeoquímicos) de suelo antes y después del cultivo y las características de la biomasa foliar y radicular. Los resultados de este proyecto permiten obtener diferentes formulaciones para incluir suelos degradados y de arena para aumentar su capacidad de retención de agua y la fertilidad de estos suelos. Además, se evaluó la actividad biológica y las comunidades microbiológicas mediante técnicas moleculares (qPCR-DGGE). (Cristina Diez, Felipe Gallardo, Gonzalo Tortella).
4.1.7 Sistema de biopurificación para la degradación de sistemas de pesticidas
Una herramienta biotecnológica eficaz para mitigar la contaminación de fuente puntual de pesticidas de la agricultura es el sistema biopurification en finca (biobed). La biotransformación de pesticidas puede ocurrir a través de procesos de varios pasos conocidos como el metabolismo o co-metabolismo. A pesar de la gran importancia de la actividad microbiana en la transformación / mineralización de plaguicidas en los sistemas biopurification, la rizodegradation en biocamas ha sido menos estudiada. La rhizodegradation es un tipo específico de fitorremediación involucrando tanto a las plantas y sus microbios de la rizosfera asociadas que parece ser particularmente eficaz para la eliminación y/o degradación de pesticidas en comparación con el suelo sin plantar. La investigación en estos temas ayudan a conocer la rizosfera y rhizodegradation de pesticidas, la disipación de los plaguicidas mediadas por microorganismos rizosfera tecnología biobed reducir la contaminación de fuente puntual por los pesticidas y los beneficios de la capa de hierba y la rizosfera para contribuir a mejorar la degradación de pesticidas en comparación con la matriz sin sembrar. (Cristina Diez, Felipe Gallardo, Gonzalo Tortella).

ECOSISTEMAS Y CONFLICTOS MEDIOAMBIENTALES
5.1 Vínculos entre seres humanos y los sistemas de agua.
5.1.1 Encuesta de la información pertinente sobre el uso del agua en Chile y las Organizaciones de Usuarios del Agua
El sistema chileno actual de gestión del agua se caracteriza por tres conceptos centrales: (1) un sistema de concesión, en la que el Estado otorga derechos de uso a particulares que lo soliciten, confiriéndole la característica de propiedad privada; (2) el concepto de un Estado subsidiario con poca participación en la gestión de los recursos hídricos; y (3) la existencia de asociaciones de regantes compuesta únicamente de los usuarios titulares de uso del agua. En este contexto, se hace necesario que depender de asociaciones funcionales de usuarios del agua, los que deben cumplir con sus objetivos y llevar a cabo sus funciones de manera óptima y ser interlocutores válidos para las instituciones y la sociedad en su conjunto. Esta necesidad fue identificada claramente en los años 90, junto con la comprensión de que estas asociaciones deben ser fortalecidas a través de un proceso participativo orientado hacia el desarrollo de capacidades para mejorar su funcionalidad y el desarrollo de redes en el ámbito institucional, es decir, tanto en el sector público como en el privado. Esta investigación se centra en establecer la importancia del fortalecimiento de las asociaciones de usuarios del agua, el pilar del sistema chileno. (J.L Arumí, V. Delgado)
5.1.2 Agua y problemas judiciales en Chile
El grupo de trabajo jurídico estudia cada caso relacionado con los derechos de agua decidido durante 2013 años por un tribunal chileno. (1.009 casos en primera instancia, el 42 Tribunal de Apelación de los casos, 19 casos de la Corte Suprema). Cada caso ha sido examinado y se tradujo en una tabla (base de datos) diseñado para obtener información jurídica pertinente. La idea es proporcionar los insumos técnicos legales necesarias para entender las razones de los conflictos sobre los derechos de agua y para ser capaces de proporcionar valiosa información empírica a la comunidad jurídica, así como los responsables políticos. (A. Alvez, V. Delgado).
5.1.3 Conflictos por el agua: la búsqueda de patrones socio-hidrológicos.
Decidimos analizar registros legales como un proxy para la intensidad del conflicto. Hemos desarrollado una herramienta de información para mapear las disputas legales de la extracción automática de información relevante. Al hacerlo, hemos completado las siguientes tareas: definición de una arquitectura de base de datos, definición del contrato para el diseño e implementación de una herramienta de minería de datos; población de la base de datos y reuniones para la retroalimentación sobre el análisis de los resultados intermedios. Tenemos la intención de utilizar estos resultados como base para un análisis de las políticas a nivel nacional. (D. Rivera, A. Godoy).
5.1.4 Búsqueda de patrones subyacentes de los conflictos socio-ambientales relacionados con el sistema de aguas.
Esta línea busca crear modelos de pensamiento sistémico basado en el análisis espacial de variables sociales, económicas, físicas y ambientales. Esta investigación está dedicada a la comprensión de los conductores, las relaciones y patrones y nexo subyacentes entre las variables sociodemográficas, industriales, económicos y ambientales en un contexto geográfico para explicar el agua, la energía y los residuos. Los resultados de este proyecto serán también apoyar la toma de decisiones y nuevos desarrollos de ingeniería. Tenemos un interés particular en la relación entre el agua, la energía y los residuos en los sistemas humanos en las zonas afectadas por las actividades agrícolas y mineras y cómo estas relaciones se ven afectadas por las modificaciones legales y los cambios tecnológicos, industriales y socio-demográficas en el contexto del cambio climático. Nuestros primeros resultados provienen de un análisis de los conflictos socio-ambientales relacionados con las cuencas del Maule y del Itata a través de un modelo de enfoque sistémico con el fin de entregar una herramienta de información útil para apoyar decisiones en la gestión preventiva de los conflictos sobre la base de un enfoque multidimensional. Para correlacionar eventos y definir patrones de causa-efecto entre las actividades humanas y propiedades ambientales con conflictos legale se ha utilizado un grupo de indicadores con el objetivo de contribuir al diagnóstico y la identificación de problemas en las cuencas hidrográficas, la aplicación de la Presión-Estado- metodología de respuesta, donde se le asigna el orden de los parámetros y resultados de acuerdo con la propuesta para el cálculo del Índice de Sostenibilidad de Cuencas. Para analizar las interacciones, se ejecutó un análisis estadístico multivariable de losprincipales componentes para obtener grupos que describen situaciones representativas. El análisis estadístico mostró que 38,6% de los conflictos ambientales se explican por los siguientes predictores: aumento en la potencia bruta (MW) y la cantidad de sanciones propuesta por el SMA. Por último, se puede concluir que las variables de presión, especialmente las relacionadas con la energía hidroeléctrica, usos de las cuencas hidrográficas y las sanciones dadas, son factores importantes en los conflictos sociales y ambientales. (D. Rivera, A. Godoy).
5.1.5 Adaptación al cambio en los recursos hídricos: ciencia para informar la toma de decisiones a través de disciplinas, culturas y escalas

El cambio climático y la dinámica de las poblaciones humanas alteran los sistemas de recursos hídricos en muchas escalas espaciales y temporales en todo el mundo. Trabajar de la escala local (Seager et al. 2009) a la global (Vörösmarty et al., 2000) sugiere que los efectos sobre los recursos hídricos del crecimiento de la población humana por sí sola pueden ser mayor que el cambio climático y, sus efectos combinados, son como ninguna la raza humana ha experimentado en la historia reciente. Estos dos factores, estresantes y complejos están relacionados entre sí y sus efectos son tan amplios, que no podemos considerarlo, o abordar los problemas relacionados, en forma separada. El objetivo de la investigación es el estudio de los impactos del cambio climático y dinámica de la población en los sistemas físicos, ecológicos y socio-económicos, e integrar éstos para formular escenarios de adaptación proactiva. A través de la CASA, los equipos de los alumnos serán educados en los fundamentos que componen el proceso de integración de la investigación. Se llevarán a cabo la investigación de tesis en las cuestiones relacionadas con el proceso, el potencial y las limitaciones de la adaptación y la síntesis y aplicación de escenarios de adaptación proactiva en estas cuencas. Los resultados de la investigación igualmente tienen potencial aplicación en otras cuencas de todo el mundo que se enfrentan a retos similares. Los alumnos trabajarán en las cuencas de cabecera del CRB del noroeste del Pacífico (EE.UU. y Canadá) y en el BRB en Chile, en momentos en que es necesaria la adaptación proactiva frente a impactos futuros. (R. Barra, J. L. Arumí, A. Alvez, R. Figueroa).
5.2 Desarrollo de mejores estrategias, adaptadas al modelo chileno, para administrar los recursos de agua, basado en el concepto de servicios de los ecosistemas
5.2.1 Identificación y cuantificación de los servicios eco sistémicos
Los servicios de ecosistemas se identifican a escala de cuenca. Como primer paso, estamos trabajando en estudios de caso de la cuenca del Biobío en el centro sur de Chile. La idea es seleccionar metodologías para la evaluación y validación de los temas importantes abordados por el grupo CRHIAM. Ya se ha identificado la metodología propuesta por el programa Millenium Center Ecosistemas Evaluación (ONU) como adecuado para nuestros propósitos. Hemos recogido información relevante sobre los principales indicadores que permitirán la validación y cuantificación de los servicios. Para ello, contamos con la cooperación permanente con colegas de la Universidad de Murcia que realizaron este trabajo para la región de Andalucía, en España. (R. Figueroa, V. Delgado).
5.3 Para entender los impactos de las tecnologías en los sistemas humanos
5.3.1 Nuevos avances en monitoreo de la calidad del agua de muestreadores pasivos como herramienta para el análisis y la interpretación de los contaminantes orgánicos persistentes y otros contaminantes emergentes en diferentes ecosistemas
Estamos desarrollando nuevas estrategias para el control de contaminantes en aguas superficiales en base a muestreadores pasivos, un enfoque ponderado en el tiempo para la medición de contaminantes en las aguas superficiales con potencial aplicación en mejores estrategias de monitoreo de calidad del agua. El procedimiento se basa en difusión pasiva de los contaminantes del agua a un polímero u otra matriz adecuada que capture los contaminantes del agua. El sistema ha sido ensayado en el laboratorio y ahora se ha planeado el trabajo de campo con el fin de identificar a los pesticidas y contaminantes emergentes (productos farmacéuticos, productos de cuidado personal y productos químicos disruptores endocrinos) en ríos chilenos. Además, se está llevando a cabo la investigación sobre los impactos de las descargas de mezclas complejas de contaminantes en la biota en ríos, estuarios y los suelos mediante el uso de bioindicadores (peces, lombrices y gusanos acuáticos). (R. Barra).
5.3.2 Percepciones del valor del agua.
Hemos desarrollado un estudio de las prácticas de percepción ciudadana relacionada con el valor del agua como un bien natural para el ser humano, la agricultura, la minería y el uso de energía en tiempos de cambio climático que se aplicó en cuatro regiones del país. Esta investigación proporcionará al Centro una cantidad significativa de información difícil de conseguir, que nos permitirá conocer el pensamiento de los habitantes y usuarios de agua. (J. Rojas)