Estudio técnico-económico del proceso de electrocoagulación para la remoción de arsénico desde aguas naturales

Abstract

El arsénico es un contaminante crítico en aguas naturales debido a su alta toxicidad y sus efectos adversos sobre la salud humana y el medio ambiente. Si bien, a nivel mundial, las normativas para agua potable limitan la concentración de arsénico en el agua, muchas personas dependen de aguas que provienen de pozo o sistemas de agua potable rural. Por anterior, es importante el desarrollo y evaluación de nuevas tecnologías que permitan remover el arsénico del agua, principalmente en su valencia As(III) que es la más tóxica de las formas inorgánicas. Este estudio aborda la problemática del tratamiento de agua en contextos rurales mediante la implementación de una planta de electrocoagulación en Colchane, una localidad que enfrenta desafíos significativos por su lejanía y la falta de acceso a agua potable segura. El sistema propuesto se basa en parámetros optimizados que incluyen una densidad de corriente de 40 A/m², un pH de 6,5 y una distancia entre electrodos de 1,5 cm. La capacidad de la planta es de 57 m³/día e incluye las etapas de pretratamiento, electrocoagulación, filtración y cloración, logrando que el agua tratada cumpla con la normativa chilena NCh409 para agua potable. En términos económicos, se evaluaron los costos de inversión, operación y mantenimiento. El análisis indica un Valor Actual Neto (VAN) positivo de $27.207.070 CLP, una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 23%, y un periodo de recuperación de la inversión (payback) de 7 años. El costo por metro cúbico de agua tratada se estimó en 4.900 CLP/m³, lo que, aunque superior al promedio comercial, se considera justificado por la necesidad crítica de la comuna. El análisis de sensibilidad muestra que la viabilidad económica del proyecto mejora con aumentos en la producción y ajustes en el precio del agua. Así, con un incremento en la producción del 2% anual, el proyecto alcanza una rentabilidad sostenida, mientras que un el punto de equilibrio considera un precio de 4.647 CLP/m³. A precios superiores a 4.700 CLP/m³, el proyecto genera un VAN positivo y una TIR superior al 11%. Esto proporciona información clave sobre cómo las variaciones en estos parámetros afectan el desempeño económico del sistema. A partir del estudio se concluye que la electrocoagulación es una solución técnicamente factible y económicamente viable para la remoción de arsénico en comunidades rurales como Colchane. Además, establece una base para la implementación de tecnologías sostenibles en el tratamiento de agua, promoviendo el acceso equitativo al recurso hídrico y la mejora en la calidad de vida de las comunidades. A futuro, se recomienda integrar energías renovables y optimizar aún más los parámetros operativos para reducir costos y aumentar la sostenibilidad del sistema.