Universidad de Costa Rica Escuela de Biología Seminario de Botánica 12
Prof.Ana Margarita Silva Benavides.
Título: Establecimiento de un sistema de tratamiento biológico combinado de efluentes de empresas turísticas hoteleras de la zona costera de la provincia de Guanacaste de Costa Rica
Estudiantes: -
Mauricio Bermudez 720445 Mariel Obando Coronado B55114
8 julio 2021
ÍNDICE
1.
JUSTIFICACIÓN
1
2.
ANTECEDENTES
2
3.
OBJETIVOS
3
3. a. Principal
3
3.b. Específicos
4
4.
4
METODOLOGÍA
4.a. Biorremediación primaria y secundaria
4
4.b. Biorremediación terciaria
5
4.c. Cosecha
5
4.d.Especies de microalgas i-Aislamiento ii- Identificación iii- Evaluación en laboratorio de cepas en agua residual
6 6 6 7
4.e. Control de condiciones del efluente
7
4.f. Procesos con el subproducto (Biomasa)
8
5.
8
CRONOGRAMA
6.a.Operación y financiamiento del proyecto
8
6.b.Beneficiarios
9
6.
9
PRINCIPALES METAS 7.
ESTRATEGIA PARA ASEGURARSE QUE EL PROYECTO SERÁ UN ÉXITO Y PLANTEARSE
CONTINGENCIAS EN CASO DE POSIBLES RIESGOS
9
8.
PRESUPUESTO
10
9.
BIBLIOGRAFÍA
11
1
Establecimiento de un sistema de tratamiento biológico combinado de efluentes de empresas turísticas hoteleras de la zona costera de la provincia de Guanacaste de Costa Rica Biorremediación se llama a cualquier proceso biotecnológico que utilice microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para recuperar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural (Hernández, 2021). 1. Justificación ● Hoteles en zonas costeras no tienen acceso a alcantarillado sanitario por lo que usan tanques sépticos con drenajes ● La intrusión salina y contaminación de mantos aquiferos son un problema primordial en las costas ● Producción de aguas residuales puede ser contaminante de pozos cercanos En el mundo, el 80% de la contaminación marina es causada por la descarga ya sea directa o indirecta de aguas residuales en las zonas costeras (World Health Organization , 1998); y Costa Rica no escapa de esta problemática. Uno de los principales problemas ambientales que se presentan en las zonas costeras de nuestro país es la demanda de agua potable para suplir la creciente expansión de los desarrollos urbano-turísticos de la zona. Situación que genera la intrusión salina de mantos aquiferos y el manejo inadecuado de las aguas residuales de estos complejos turísticos (Foster et al., 2001). Lo que genera una acelerada degradación de los recursos ambientales, ya que los residuos líquidos mal manejados llegan a cuerpos de agua costeros, marítimos, superficiales y subterráneos, contaminandolos y afectando las especies que habitan estos sistemas. Lo cual tiene efectos negativos en: la economía de la comunidad que depende fundamentalmente de los recursos marítimos; y en la salud de los habitantes ya que estas aguas contaminadas pueden llegar a usarse hasta en sistemas de agua potable convirtiéndose en acarreadora de enfermedades infecciosas (Alpízar, Madrigal-Ballestero, & Salas, 2018; Sánchez-Noguera, Jiménez, & Cortés, 2018) Un caso público donde se documentó el vertido ilegal de aguas negras fue el del Hotel occidental Allegro Papagayo, Playa Hermosa, Guanacaste, en el 2008. Caso que se visualizó ampliamente por los medios de comunicación, lo que generó que las autoridades sanitarias clausurarán el hotel hasta que estos construyeran la planta de tratamiento adecuada para su capacidad de alojamiento (Cañada, 2019). Asimismo, dentro del Polo Turístico Golfo de Papagayo (PTGP), otro dos hoteles: Occidental Grand Papagayo y Giardini di Papagayo, fueron también amonestados en este año debido que de la misma manera estaban vertiendo su aguas residuales sin tratamiento, incluyendo la descarga directa hacia el océano, un río y un estuario. Esto es sorprendente ya que en el PTGP, se cuenta con una regulación ambiental que aparentemente es rigurosa (Honey, Vargas, & Durham, 2010). Estos no son casos aislados en grandes hoteles, ya que en Costa Rica el sistema de alcantarillado cubre menos del 25% de la población. Entonces, hogares, industrias e instituciones públicas y privadas deben de tener sus propios sistemas de tratamiento de aguas
2 negras (Barrantes Barrantes & Cartín Nuñez, 2017). Además se ha identificado que, adicional a la falta de acceso al sistema de alcantarillado nacional, en el sector hotelero principalmente en Guanacaste, existe un desconocimiento técnico por parte de los hoteleros sobre el funcionamiento de las plantas de tratamiento, lo que los lleva a contratar empresas que no brindan los servicios adecuados. Debido a que no les cumplen con el mantenimiento correcto de sus plantas o no les asesoran en la elección correcta del sistema de tratamiento y como consecuencia estas dejan de realizar un trabajo adecuado a la hora de generar un efluente aceptable (Sanabria, 2019). Por ende, la selección de un método de tratamiento de aguas residuales eficiente está determinado por el tipo de actividad que se realiza, ya que la producción final de agua es la que guía esta selección. Entonces, es esencial generar las opciones adecuadas para que las empresas hoteleras puedan seleccionar un método de tratamiento eficaz que cumpla con los reglamentos nacionales según su capacidad de alojamiento. 2. Antecedentes ● El ICT otorga una certificación CST a empresas turísticas que reciben apoyo por generar tecnologías amigables con el ambiente ● Algunas especies presentes en aguas contaminadas son utilizadas en tratamientos de aguas residuales por su elevada tolerancia a ambientes ● La Organización Mundial de la Salud (OMS), dice que son necesarios entre 50 y 100 litros de agua por persona y día “para garantizar que se cubran las necesidades más básicas y surjan pocas preocupaciones en materia de salud” De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS) en el mundo, alrededor de 3 de cada 10 personas, o 2100 millones de personas, carecen de acceso a agua potable y de disponibilidad de esta en el hogar. Asimismo, 6 personas de cada 10, o 4500 millones, carecen de un saneamiento seguro de las aguas. Aunado a esto la OMS establece que cada persona necesita de 50 a 100 litro de agua por día, para poder cubrir la necesidades básicas y de salud (OMS, 2017). En Costa Rica, en la zonas costeras el problema primordial es la falta de acceso a un tratamiento adecuado de los efluentes, lo que genera contaminación en las fuentes de agua que las personas de la zona utilizan (Barrantes Barrantes & Cartín Nuñez, 2017). Todo sistema de tratamiento de aguas busca en: su etapa primaria la remoción de materia orgánica grande para reducir la DBO (demanda bioquímica de oxígeno); en la etapa secundaría se reduje la DBO ejercida por la reducción de la materia orgánica mediante una población mixta de bacterias heterótrofas que utilizan el componente orgánico para obtener energía y crecimiento; y en la etapa tres se tiene como objetivo eliminar todos los iones orgánicos como nitrógeno y fósforo. En la actualidad las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales se centran en la eliminación de sólidos en suspensión (principalmente de forma mecánica) y la reducción de la demanda biológica de oxígeno mediante lodos activados. No obstante, existen alternativas donde se adiciona el uso de microalgas para la limpieza de efluentes ya que estos efluentes tienen ambiente ideal nutricional para el crecimiento de este tipo de organismos. De hecho, el cultivo de microalgas proporciona un biotratamiento terciario ideal, y aunado a esto proporciona la producción de biomasa potencialmente valiosa (Abdel-Raouf et al., 2012).
3 Los cultivos de microalgas en el tratamiento de aguas pueden usarse con dos objetivos principales: primero la absorción o transformación de contaminantes del agua, y segundo la mejora del rendimiento de purificación de los sistemas bacterianos (simbiosis) al proporcionar oxígeno adicional reduciendo el costo de suministrar oxígeno o de la agitación (Wollmann et al., 2019). Básicamente, la limpieza de los efluentes mediante estos microalgas se da por la asimilación de nutrientes a medida que estos microrganismos crecen. Pero, también ocurren otros fenómenos de eliminación de nutrientes, como la volatilización de amoniaco y precipitación de fósforo como resultado del elevado pH inducido por las algas. Además, las microalgas pueden propiciar el crecimiento de otros organismos heterótrofos por la producción oxígeno que también contribuyen en la absorción de otros compuestos como metales. Adicionalmente, el aumento del pH durante la fotosíntesis también tiene un efecto desinfectante sobre las aguas residuales (Larsdotter, 2006). Específicamente, en el ámbito de limpieza de aguas con microalgas se le ha dado mas atención a los sistemas de tratamientos de agua basados en la producción de biomasa, específicamente los High Race Algae Ponds (HRAP). Sistemas que permiten limpiar los efluentes de manera eficiente y al mismo tiempo genera subproductos de valor agregado; como por ejemplo la producción de energía, alimento animal y biofertilizantes (Gutiérrez et al., 2016; Kim et al., 2018; Passos et al., 2014). Estos sistemas HRAP, son cultivos de microalgas, unicelulares o multicelulares (mas comunes) en estanques operados con una rueda de paletas en un circuito cerrado con canales de ancho y profundidad constantes; siento estos poco profundos (Kim et al., 2018; Larsdotter, 2006). Los HRAP son sistemas de bajo costo y duraderos, y no requieren de mucha energía para mezclarse (alrededor de 4 Wm-3) en comparación con los sistemas fotobiorreactores (Kim et al., 2018). Asimismo, los HRAP son mucho más eficientes que los estanques de estabilización de residuos (WSP) convencionales que se utilizan para tratar las aguas residuales de comunidades pequeñas y medianas en todo el mundo; ya que los HRAP pueden lograr una eliminación de nutrientes mucho más eficiente que los WSP en un tiempo más corto, 4 a 8 días en comparación con 30 a 60 días (Mehrabadi et al., 2015). Se dice que los HRAP correctamente diseñados y operados son capaces de eliminar más del 90% de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y hasta el 80% del nitrógeno y el fósforo (Larsdotter, 2006). Entonces, a nivel del tratamiento de aguas en las zonas costeras, la implementación de un sistema que genere el mejor efluente posible protege el recurso hídrico tan preciado. Asimismo, esto ayuda a mejorar la imagen del turismo en el país debido a que este tipo de acciones permiten a los empresarios certificarse con estándares como el CST. Específicamente, este estándar es una herramienta que tiene como objetivo fortalecer la actividad turística sostenible en Costa Rica. Este reconocimiento es entregado cuando las empresas muestran una gestión activa para mitigar los impactos resultantes de su operación. Al mismo tiempo la certificación potencia el fortalecimiento de la labor social, cultural, ambiental, económica y desarrollo en los destinos turísticos (CST, 2021).
4 3. Objetivos 3. a. Principal ● Solucionar la alteración ambiental puntual generada por el mal manejo de aguas residuales en empresas turísticas de las zonas costeras, mediante un sistema de tratamiento de aguas aeróbico con microalgas. 3.b. Específicos ● Proponer un sistema de mitigación ambiental de tratamiento aerobio de aguas residuales mediante el uso de microalgas ● Cumplir con preceptos del estándar de sostenibilidad CST 4. Metodología Se propone realizar un sistema de biorremediación, de aguas residuales de hoteles pequeños, que combina la remediación primaria y secundaria por un sistema de doble etapa con tanque séptico y filtro anaeróbico, y la remediación terciaria mediante un HRAP (high race algae pond) profundo a baja escala (figura 3).
4.a. Biorremediación primaria y secundaria Se utilizará el sistema comercial de doble etapa de la empresa La Casa del Tanque. Este sistema comprende inicialmente una trampa de grasa residencial, seguidamente se tiene una fosa séptica y finaliza con un filtro de digestión anaerobia (La casa del tanque, 2020), como se ve en la figura 1. En este caso la fosa séptica es utilizada como un tratamiento primario de las aguas residuales el cual debe complementarse con otras unidades de remediación. Debido a que los efluentes de este tratamiento tiene altas cantidades de materia orgánica que tiene la capacidad de contaminar las aguas subterráneas de los primeros niveles freáticos (Borges et al., 2011). Por lo tanto el tratamiento secundario con filtro anaerobio viene a ayudar a remover la materia orgánica remanente. Este tipo de combinación se ha utilizado en comunidades pequeñas y se ha encontrado que al fluctuar las condiciones la remoción de indicadores de contaminación fecal puede ser aceptable o no (Madera, Silva, & Peña, 2005). Por lo que se propone utilizar un tercer sistema de remoción por medio de microalgas.
5
Figura 1. Sistema comercial de doble etapa Ecotank. A: trampa de grasa, B: fosa séptica, y C: Filtro anáróbio. Pastillas Bioactivadores comprimidos multifuncionales ECOTAP para reactores (La casa del tanque, 2020).
4.b. Biorremediación terciaria Como biorremediación terciaria se plantea el uso de un HRAP (high race algae pond) continuo acoplado al sistema comercial Ecotank. Un HRAP es un sistema de lago superficial (de 30-40 cm) que son agitados por una rueda de paletas en un estanque de canalización (Mehrabadi, Craggs, & Farid, 2015). La agitación mantiene a las microalgas en suspensión en las aguas residuales. Esto genera que las algas se mantengan con luz favorable para la fotosíntesis y así aumente el oxígeno disuelto en el efluente. Los cultivos de los HRAP no son unialgales, normalmente presentan un consorcio de algas, bacterias y otros microorganismos que asimilan los nutrientes y degradan y oxidan la materia orgánica. Entonces, por medio de la fotosíntesis, las microalgas proporcionan oxígeno a las bacterias aeróbicas. Además, se ha mencionado que los HRAP tiene bajo consumo de energía menores costos y operación en comparación con sistemas convencionales como lodos activados (Taylor, Jones, & Laubscher, 2021). Entonces, en esta propuesta se utilizará un HRAP de escala pequeña y profundo como el realizado por (Sutherland, Turnbull, & Craggs, 2014) (Figura B); donde el estanque presenta un tamaño de 2.2 m de largo, 1 m de ancho y 400 mm de profundidad, para una capacidad de 700 L. La velocidad de la rotación de las paletas será de 0.2 ms-1, por lo que el tiempo de entrada y salida de una paleta de agitación será de 8 s. Además, el tiempo de retención hidráulica, del sistema continuo, será de 4 días como lo establece (Park, Craggs, & Shilton, 2011b), para maximizar la producción de biomasa por medio de una dilución mayor de las microalgas para que la penetración de la luz sea mejor.
6
Figura 2. HRAP profundo diseñado por (Sutherland et al., 2014).
4.c. Cosecha Para la cosecha de las microalgas, luego del tratamiento en el HRAP, se utilizará un tanque sedimentador por gravedad, del cual se recuperará la biomasa cada día, como indican (Gutiérrez et al., 2016) y (Park, Craggs, & Shilton, 2011a). Esto se realiza así ya que en los estanques HRAP crecen múltiples especies de microalgas que tienden a agregarse generando flóculos más grandes (50 a 200 um), que sí pueden ser sedimentados sin la adición de químicos o energía. Inclusive, dentro de los flóculos ocurren interacciones entre los microorganismos que promueven la floculación espontánea que benéfica la cosecha microalgal (Gutiérrez et al., 2016). Seguido de la sedimentación se propone realizar un reciclado del 10% la biomasa cosechada diariamente, ya que existen reportes (Gutiérrez et al., 2016; Mehrabadi et al., 2015; Park et al., 2011a) que indican que esta práctica mejora la productividad de la biomasa dentro de los HRAP.
Figura 3. Esquema del Sistema propuesto para el tratamiento de aguas residuales de hoteles pequeños.
7 4.d.Especies de microalgas En la literatura se menciona que la forma más sencilla de iniciar un proceso de tratamiento de aguas residuales con microalgas es inocular con agua que contenga una gran variedad de algas, como agua de estanques al aire libre (Larsdotter, 2006). No obstante, hay especies que son mas usadas que otras. Dentro de las especies de microalgas que más se utilizan en el tratamiento de aguas residuales por medio de HRAP se mencionan las clorófitas: Chlorella spp., Desmodesmus spp., Mucidosphaerium spp., y Pediastrum spp. (Sutherland et al., 2014), Micractinium spp. (Mehrabadi et al., 2015) Actinastrum spp., Dictyosphaerium sp. y Coelastrum sp (Park et al., 2011a). i-Aislamiento Por lo tanto, se propone asilar microalgas de estas especies a partir del muestreo de cuerpos de agua como lagunas de oxidación, siguiendo los procedimientos descritos por (Ozturk, Asikkutlu, Akkoz, & Atici, 2019) (Sweiss, 2017). Se tomarán muestras de agua de lagos en botellas de vidrio de medio litro. A cada muestra tomada se le aplicará el procedimiento de dilución seriada a 1 × 10−6 con agua estéril. Luego, 150 ul de las diluciones se van a plaquear en placas Petri con BG-11, con agar al 1.5% y se dejarán creciendo hasta ver colonias separadas. Luego con un microscopio invertido, se aislarán las células y se transferirán a nuevas placas de BG-11. Este proceso se realiza unas tres veces para asegurar la pureza de las algas. Una vez que se tengan cultivos unialgales se pasan a frascos con 100 ml de medio de cultivo BG-11 (recomendado para clorófitas y cianobacterias), y se dejarán creciendo en ciclo de 12 h luz y 12 h oscuridad por 15 a 20 días. ii- Identificación Durante el aislamiento se llevará simultáneamente la identificación de las especies por morfología, mediante la microscopía de luz usando campo brillante y contraste de interferencia diferencial. Se llevará registro características como: forma celular, color, arreglo celular, presencia de diferentes tipo de células (vegetativas, zoosporas), presencia o ausencia de cubierta celular, presencia de pirenoide y su posición y forma del cloroplasto (Ozturk et al., 2019). De igual manera se realizarán análisis en microscopio electrónico de transmisión, de acuerdo a lo realizado por (Sarwa & Verma, 2017) donde a las cepas se les preparará recolectando las muestras de microalgas por centrifugación (4000 rpm, 10 min) y lavando con tampón fosfato 0,1 M (pH 7,4). Las muestras se fijarán en glutaraldehído al 2,5% en tampón fosfato durante 6 horas a 4ºC, seguido de una fijación posterior con OsO4 al 1,0% en tampón fosfato 0,1% M durante 2 horas a 4ºC. Luego se lavarán varias veces utilizando el mismo tampón y luego se deshidratarán en series de etanol (50-100% v / v) y acetona hasta un punto crítico de secado. Finalmente las muestras se incrustan en araldita y se cortan secciones delgadas de 60-70 nm con un ultramicrotomo, para ser observadas en el microscopio. iii- Evaluación en laboratorio de cepas en agua residual Seguidamente, se evaluará la capacidad de estas algas para crecer en el agua a tratar. Para esta evaluación se seguirá lo realizado por (Bohutskyi et al., 2015) y (Sweiss, 2017). Primero se realizarán cultivos en botellas de 500 mL con agua del efluente de digestión anaerobia (tanque séptico) de un hotel de la zona costera. Cada especie que se logre asilar se cultivará en 400 mL por duplicado en el efluente de digestión anaerobia, esto a temperatura
8 ambiente con condiciones de 12 h luz y 12 h oscuridad, en constante agitación y supliendo el CO2 a al 2.5%. El crecimiento de cada alga se determinará por OD a 680 nm. Las cepas que logren crecer en el agua residual se utilizarán para inocular en conjunto los sistemas de HRAP. 4.e. Control de condiciones del efluente Monitoreo de la calidad del agua se realizará según el método estándar de AyA por la empresa AGQ Lambda; que cuenta con la acreditación del Ente Costarricense de Acreditación (ECA) bajo norma ISO 17025. y es reconocida por SETENA. La frecuencia de los muestreos será mensual y se determinarán los parámetros físico químicos y biológicos para el uso del agua adecuado para riego. Entre los servicios que aportará Lambda se encuentran: i. Caracterización y análisis de aguas residuales, ii. Estudios de rendimientos de plantas de depuración y iii. Valorización y reutilización de efluentes. (ver sitio web https://agqlabs.cr/aguas/ ). El material y equipo para la toma de muestras es aportado por el laboratorio, así como la capacitación al personal encargado del muestreo. Los puntos de muestreo serán a la entrada del sistema ECOTANK, en el HRAP y en la salida del efluente que puede se dedicará al riego de los jardines y zonas verdes de la empresa de hospedaje.
Figura 4. Servicios aportados por laboratorios Lambda 4.f. Procesos con el subproducto (Biomasa) A partir del proceso de tratamiento de aguas, además de la limpieza del efluente, se obtendrá biomasa de las microalgas empleadas en el HRAP como un subproducto utlizable del proceso. Para poder aspiarar que el sistema de tratamiento propuesto sea categorizado como economía circular, la biomasa obtenida se utilizará como un biofertilizante. Dentro de todas la microalgas, la clorofita Chlorella sp, ha sido la especie mas utilizada para este propósito en variados cultivos, debido a que estos producen polisacáridos y fitohormonas que pueden recuperar los suelos, proveen de nutrientes y aumentan el crecimiento vegetal (Ortiz-Moreno et al., 2020). Por lo tanto, la biomasa cosechada del HRAP se utilizará como biofertilizante en los terrenos del hotel, como lo especifica (Dineshkumar et al., 2018), a traves de riego del suelo con disoluciones al 75% de biomasa previamente secada. El secado de las microalgas a nivel industrial generalmente también es complicado y costoso, sin embargo a nivel de cada hotel no se generarán cantidades industriales de biomasa, por lo que es factible realizarlo por el proceso descrito por (Agbede et al., 2020). En este caso la biomasa
9 se secára en microondas; cada 30g de biomasa se secan a un poder de 600 W por 24 min, ya que es el secado mas eficiente a menor consumo de energía. Es importante mencionar que se plantea regar con el biofertilizante solo zonas verdes como jardínes del hotel, y no zonas de cultivo, ya que para cultivos, Ortiz-Moreno et al., (2020) mencionan que es importante poder asegurar que la especie de microlaga usada es segura (no produce toxinas) y como en el HRAP se usara combinación de cepas, no es adecuada esta biomasa para el riego de cultivos de consumo humano. Asimismo, en el caso de que se cuente con exsesos de biomasa, se plantea la creación de un producto que sea comercilizable para la biofertilización de los jardines, que se le venda los clientes del hotel. Pero esto solo en caso de que la biomasa producida sea demasiada para ser utilizada solo por el hotel. 5. Cronograma Lo que puede tardar más es la adecuación de los elementos adicionados al sistema comercial, como el HRAP y la previa estabilización de los elementos naturales, tales como las microalgas (aislamiento y determinación de cepas correctas). Entonces, para el aislamiento, selección y escalamiento de cepas (que solo debe hacerse una vez que inicia el proyecto) se estima una duración de 3 a 4 meses. Luego con respecto a la construcción, instalación y operación de cada instalación se dispone una duración de 2 meses para cada sitio donde se instale el sistema. Desglosando el proceso, se establece que la excavación y adecuación del terreno puede tardar de dos semanas a un mes dependiendo de la topografía y la maquinaria disponible; el transporte de elementos, que requiere de vehículo de mediano tamaño, se dispone en 2 días por sitio; y la instalación y la colocación de tuberías es relativamente rápida, se destinan 7 días para esta actividad. El resto del tiempo esta contemplado para el establecimiento inicial del cultivo. Entonces, desde el inicio del proyecto hasta la instalación completada del primer sistema de tratamiento tiene una duración de máximo 6 meses.
6.a.Operación y financiamiento del proyecto Tres meses previo al inicio del proyecto se buscará apoyo al Sistema de Banca para el Desarrollo que busca impulsar y financiar proyectos productivos viables a las micro, pequeñas y medianas empresas. Pymes, BNCR, IMAS, Crowdfunding, (ver sitio web https://www.fundssociety.com/es/opinion/las-10-mejores-formas-de-financiar-tu-emprendimie nto) Para cconseguir el financiamiento inicial de la empresa. Asimismo, en este tiempo se realizarán las labores necesarias para tramitar el alquiler de un laboratorio donde se realice el asilamiento y selección de las cepas. Esto se tramitará en el Tecnológico de Costa Rica, donde se debe de pagar el 10% de las ganancias de la actividad. 6.b.Beneficiarios Pequeños empresarios de hospedaje turístico costero. Para este proyecto son idóneos hoteles de menos de 30 habitaciones, que con una ocupación normal de 40-60% pueden tener de 10 a 15 usuarios /día; y que además generalmente no tienen restaurantes operacionales y brindan desayunos simples por lo que producen pocas grasas en las aguas servidas. Asimismo, que normalmente los frecuenten clientes de elevado nivel económico, vinculados con el turismo y que puedan generar suficientes ingresos para justificar una inversión en biorremediación.
10 Por otra parte en algunas ocasiones la extensión de los terrenos del establecimiento no permiten el desarrollo de grandes sistemas de drenaje, especialmente cuando están en zonas más desarrolladas. Por lo tantol, el sistema propuesto de tanque septico y HRAP beneficia a este tipo de establecimiento. Lo cuales, a través de esta alternativa de manejo de las agua residuales pueden opta por el CST para consolidar su imagen de empresa verde. Como se observa en la figura 5, el mapa de empresas certificadas elaborado de datos del 2020 del ICT, ofrece oportunidades para cerca de 40 empresas, en su mayoría en la costa pacífica, lo que las certifica como empresa que toma acciones para cuidar al medio ambiente (https://sites.google.com/view/hospedaje-costero-cst ).
Figura 5. Hoteles de 20 habitaciones que cuentan con certificación CST en Guanacaste y el Pacífico Norte 6. Principales metas Consolidar un sistema de tratamiento de aguas residuales en al menos 10 instalaciones, que genere efluentes que aprueben los estándares del AyA y a su vez permitan una economía circular a través del aprovechamiento de los subproductos microalgales. 7. Estrategia para asegurarse que el proyecto será un éxito y plantearse contingencias en caso de posibles riesgos ● Promocionarlo a través del CST del ICT cumpliendo con el apartado 3.6. “Contaminación: La organización implementa prácticas para reducir la contaminación causada por el ruido, la iluminación, la escorrentía, la erosión, los compuestos que agotan el ozono y los contaminantes del aire, el agua y el suelo”. ● La mayor parte de la infraestructura se consiguen en el mercado local; y las microalgas se asilarán del país, por lo que se espera que dichos microorganismos cuenten con las características necesarias para poder crecer en las zonas del tratamiento de agua sin mucho obstáculo en su adaptación ● Asimismo se impulsarán convenios con instituciones proveedoras de materiales y microalgas, para tener más de una fuente de materia prima en caso de imprevistos.
11 ● La comercialización del proyecto también se orientará a ofrecer el sistema de biorremediación microalgal a empresas que ya cuenten con una fosa séptica sellada, lo cual generaría una oferta alternativa de bajo costo. Incluiría el los microorganismo Ecotap anaeróbicos para el tanque séptico, la pileta HRAP, el motor con paletas, el sedimentador y las cepas aeróbicas, así como la opción de asesoría y mantenimiento.
Figura. 6 Pileta para HRAP con motor de paletas 8. Presupuesto De $1300 a $1800 inversión inicial para cada instalación y $500 en lowcost Para la operación del proyecto, incluyendo la divulgación y atención de al menos 10 instalaciones: ● ● ● ● ● ● ● ● ●
Transporte y logística Infraestructura y oficina (alquiler) Colecta de insumos Promoción Personal administrativo Personal técnico Insumos Equipo de apoyo Imprevistos
$10.000 3.000 3.000 3.000 6.000 12.000 4.000 4.000 5.000
Total
$ 50.000
Rentabilidad: 10 instalaciones generan un ingreso neto de $500 c/u. para un ingreso neto de $5000 x semestre. El plazo de retorno de la inversión es de 5 años. 9. Bibliografía Abdel-Raouf, N., Al-Homaidan, A. A., & Ibraheem, I. B. M. (2012). Microalgae and wastewater treatment. Saudi Journal of Biological Sciences, 19(3), 257–275. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2012.04.005 Agbede, O. O., Oke, E. O., Akinfenwa, S. I., Wahab, K. T., Ogundipe, S., Aworanti, O. A., Arinkoola, A. O., Agarry, S. E., Ogunleye, O. O., Osuolale, F. N., & Babatunde, K. A. (2020). Thin layer drying of green microalgae (Chlorella sp.) paste biomass: Drying characteristics, energy requirement and mathematical modeling. Bioresource Technology Reports, 11, 100467. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biteb.2020.100467 Alpízar, F., Madrigal-Ballestero, R., & Salas, A. (2018). Retos ambientales de Costa Rica. Banco Interamericano de Desarrollo, Washington DC (Estados Unidos).
12 Barrantes Barrantes, E. A., & Cartín Nuñez, M. (2017). Eficacia del tratamiento de aguas residuales de la Universidad de Costa Rica en la Sede de Occidente, San Ramón, Costa Rica. Cuadernos de Investigación UNED, 9(1), 193–197. Bohutskyi, P., Liu, K., Nasr, L. K., Byers, N., Rosenberg, J. N., Oyler, G. A., … Bouwer, E. J. (2015). Bioprospecting of microalgae for integrated biomass production and phytoremediation of unsterilized wastewater and anaerobic digestion centrate. Applied Microbiology and Biotechnology, 99(14), 6139–6154. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6603-4 Borges, E. R. C., Solís, C. E. L., Novelo, R. I. M., Sosa, J. G., Solís, A. E., & Canul, R. P. (2011). Tratamiento de efluentes de fosas sépticas por el proceso de lodos activados. Ingeniería, 15(3), 157–165. Cañada, E. (2019). CONFLICTOS POR EL AGUA EN GUANACASTE, COSTA RICA: RESPUESTAS AL DESARROLLO TURÍSTICO. Anuario de Estudios Centroamericanos, UCR, (45), 323–344. https://doi.org/10.15517/AECA.V45I0.37666 CST, C. para la S. T. (2021). Estandar CST. ¿Qué Es El CST? https://www.turismo-sostenible.co.cr/ Dineshkumar, R., Kumaravel, R., Gopalsamy, J., Sikder, M. N. A., & Sampathkumar, P. (2018). Microalgae as Bio-fertilizers for Rice Growth and Seed Yield Productivity. Waste and Biomass Valorization, 9(5), 793–800. https://doi.org/10.1007/s12649-017-9873-5 Foster, S. S. D., Lawrence, A., & Morris, B. (2001). Las aguas subterráneas en el desarrollo urbano. Banco Mundial. Gutiérrez, R., Ferrer, I., González-Molina, A., Salvadó, H., García, J., & Uggetti, E. (2016). Microalgae recycling improves biomass recovery from wastewater treatment high-rate algal ponds. Water Research, 106, 539–549. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.watres.2016.10.039 Hernández, C. E. O. (2021). El potencial de la biorremediación. Herreriana, 2(2), 30–33. Hernández-Pérez, A y Labbé, J, (2014). Microalgas, cultivo y beneficios. Revista de Biología Marina y Oceanografía. Vol. 49, Nº2: 157-173, Honey, M., Vargas, E., & Durham, W. (2010). Impacto del turismo relacionado con el desarrollo en la costa Pacífica de Costa Rica (Informe ejecutivo). Center for Responsible Travel. San José, Costa Rica. Kim, B.-H., Choi, J.-E., Cho, K., Kang, Z., Ramanan, R., Moon, D.-G., & Kim, H.-S. (2018). Influence of water depth on microalgal production, biomass harvest, and energy consumption in high rate algal pond using municipal wastewater. Journal of Microbiology and Biotechnology, 28(4), 630–637. La_casa_del_tanque. (2020). Sistema doble etapa Ecotank. Larsdotter, K. (2006). Wastewater treatment with microalgae-a literature review. Vatten, 62(1), 31. Madera, C. A., Silva, J. P., & Peña, M. R. (2005). Sistemas combinados para el tratamiento de aguas residuales basados en tanque séptico-filtro anaerobio y humedales subsuperficiales. Ingeniería y Competitividad, 7(2), 5–10. Mehrabadi, A., Craggs, R., & Farid, M. M. (2015). Wastewater treatment high rate algal ponds (WWT HRAP) for low-cost biofuel production. Bioresource Technology, 184, 202–214. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.11.004 Mehrabadi, A., Craggs, R., & Farid, M. M. (2015). Wastewater treatment high rate algal ponds (WWT HRAP) for low-cost biofuel production. Bioresource Technology, 184, 202–214. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.11.004
13 OMS, O. M. de la S. (2017). 2100 millones de personas carecen de agua potable en el hogar y más del doble no disponen de saneamiento seguro. Comunicado de Presna. https://www.who.int/es/news/item/12-07-2017-2-1-billion-people-lack-safe-drinkin g-water-at-home-more-than-twice-as-many-lack-safe-sanitation Ortiz-Moreno, M. L., Solarte-Murillo, L. V., & Sandoval-Parra, K. X. (2020). BIOFERTILIZATION WITH CHLOROPHYTA AND CYANOPHYTA: AN ALTERNATIVE FOR ORGANIC FOOD PRODUCTION. Acta Biológica Colombiana, 25(2 SE-), 303–313. https://doi.org/10.15446/abc.v25n2.77183 Ozturk, B. Y., Asikkutlu, B., Akkoz, C., & Atici, T. (2019). Molecular and Morphological Characterization of Several Cyanobacteria and Chlorophyta Species Isolated from Lakes in Turkey. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 19(8), 635–643. Park, J. B. K., Craggs, R. J., & Shilton, A. N. (2011a). Recycling algae to improve species control and harvest efficiency from a high rate algal pond. Water Research, 45(20), 6637–6649. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.09.042 Park, J. B. K., Craggs, R. J., & Shilton, A. N. (2011b). Wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production. Bioresource Technology, 102(1), 35–42. Passos, F., Hernández-Mariné, M., García, J., & Ferrer, I. (2014). Long-term anaerobic digestion of microalgae grown in HRAP for wastewater treatment. Effect of microwave pretreatment. Water Research, 49, 351–359. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.10.013 Sanabria, S. (2019). Hoteles en Guanacaste necesitan tratar mejor sus aguas residuales. Periódico Mensaje. Retrieved from https://www.periodicomensaje.com/ambientales/4313-hoteles-en-guanacaste-necesit an-tratar-mejor-sus-aguas-residuales Sánchez-Noguera, C., Jiménez, C., & Cortés, J. (2018). Desarrollo costero y ambientes marino-costeros en Bahía Culebra, Guanacaste, Costa Rica. Revista de Biología Tropical, 66(1–1), S309–S327. Sarwa, P., & Verma, S. K. (2017). Identification and Characterization of Green Microalgae, Scenedesmus sp. MCC26 and Acutodesmus obliquus MCC33 Isolated from Industrial Polluted Site Using Morphological and Molecular Markers. International Journal of Applied Sciences and Biotechnology, 5(4), 415–422. Sela, g. (2019). El proceso de lodos activados. Curso online en tratamiento de aguas. Cropaia. 20 marzo Sutherland, D. L., Turnbull, M. H., & Craggs, R. J. (2014). Increased pond depth improves algal productivity and nutrient removal in wastewater treatment high rate algal ponds. Water Research, 53, 271–281. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.01.025 Sweiss, M. A. (2017). Microalgae for Wastewater Treatment and Biomass Production from Bioprospecting to Biotechnology. University of Bath. Taylor, R. P., Jones, C. L. W., & Laubscher, R. K. (2021). Empirical comparison of activated sludge and high rate algal ponding technologies used to recover water, nitrogen and carbon from brewery effluent. Journal of Water Process Engineering, 40, 101840. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101840 Wollmann, F., Dietze, S., Ackermann, J., Bley, T., Walther, T., Steingroewer, J., & Krujatz, F. (2019). Microalgae wastewater treatment: Biological and technological approaches. Engineering in Life Sciences, 19(12), 860–871. World Health Organization. (1988). Guidelines for monitoring the quality of coastal recreational and shellfish growing waters. Indiana, EEUU: UNEP.
14
