En el Perú, la industria del cuero tiene una participación significativa en la economía nacional; sin embargo, la mayoría de curtiembres no cumple con la legislación ambiental, algunas por informalidad y otras por el alto costo de los procesos de tratamiento de efluentes. Surge, por lo tanto, la necesidad de investigar en tecnologías de bajo costo y ambientalmente amigables, dentro de las cuales las microalgas se presentan como una alternativa interesante, por su alta capacidad para consumir nutrientes orgánicos e inorgánicos, presentes en los efluentes de curtiembres, y así producir biomasa algal de alto valor agregado que puede ser usada como fertilizante, ración animal, materia prima para biodiesel, etc. lo que viabilizaría una aplicación comercial de bajo costo. Finalmente, estudios recientes con bacterias fotosintéticas han mostrado la remoción eficiente de Cr, el cual está presente en gran cantidad en la etapa de curtido y es un metal cancerígeno La presente propuesta pretende estudiar la remoción de materia orgánica por la acción de microalgas y de cromo por medio de una simbiosis microalga/bacteria de un efluente real de curtiembre, área que presenta un gran potencial debido a la situación actual del sector.

El problema principal consiste en el desaprovechamiento del potencial de grandes volúmenes de aguas residuales con alta carga orgánica y con altos contenidos de nutrientes que podrían ser tratados y, al mismo tiempo, alimentar a microalgas nativas de la región. Ello debido a su alta concentración de nitratos y fosfatos, los mismos que pueden ser utilizadas en bioprocesos como la producción del biometano. Así mismo, se desaprovecha la producción a gran escala de las microalgas nativas, que son organismos unicelulares capaces de realizar fotosíntesis aprovechando la luz solar y absorbiendo el dióxido de carbono CO para sintetizar biomasa y producir oxígeno O en consorcio con bacterias fotosintéticas. Las microalgas tienen un alto valor industrial como subproducto que puede utilizarse posteriormente como fertilizante, ración animal o para la producción de biodiesel, que es un combustible verde alternativo. Esto debido a dos razones fundamentales: primero, al desconocimiento de técnicas eficientes y a bajo costo en el tratamiento de efluentes industriales de alta carga orgánica, como es el caso de los efluentes de las curtiembres que, en la mayoría de los casos, son industrias pequeñas, incluso informales, que no pueden hacer frente a los costosos tratamientos fisicoquímicos convencionales con un alto consumo de reactivos químicos; en segundo lugar, debido a las escasas investigaciones en técnicas sustentables y amigables con el medio ambiente, así como a la falta de investigadores dedicados a este campo.

De no resolverse el problema, no solo se perdería la oportunidad de promover y difundir una de las nuevas tecnologías limpias y económicas para el tratamiento de efluentes con alta carga orgánica, sino también porque se perdería la oportunidad de estudiar y caracterizar el consorcio de microalgas nativas de la región y bacterias fotosintéticas, para el tratamiento de efluentes industriales con alta carga orgánica.

En el Perú, los vertimientos de efluentes directo a fuentes de agua naturales o al subsuelo son responsables de la contaminación y la posterior eutrofización de lagos y ríos, por el alto contenido de nitrógeno y fósforo, además de la contaminación por metales pesados. Existen diversos tipos de tratamiento para los efluentes generados por las curtiembres. Generalmente, se inicia con un tratamiento primario que usa técnicas fisicoquímicas; mientras que el tratamiento secundario usa técnicas biológicas como los lodos activados. Estas tecnologías están consolidadas en el mundo; sin embargo, no son muy económicas y los lodos generados deben ser tratados antes de su descarte. Los tratamientos biológicos convencionales de estos efluentes provenientes de curtiembres, también tienen inconvenientes por la alta concentración de cromo y por el sulfuro de hidrógeno generado. Por lo tanto, existe la necesidad de investigar nuevos métodos alternativos biotecnológicos sostenibles.

La contribución de esta propuesta es la investigación aplicada para el tratamiento de efluentes de curtiembres a un bajo costo y a través de la aplicación de un consorcio microalga-bacteria para la remoción de DBO5, DQO, nitrógeno amoniacal, fósforo y cromo hexavalente, ello mediante microalgas nativas y bacterias fotosintéticas de la región Arequipa. Esta naturaleza posibilita la creación de una tecnología limpia y una propuesta ecoamigable, además de la caracterización de la biomasa algal para determinar su contenido proteico, lipídico, tasa de crecimiento, entre otros parámetros que tendrán un comportamiento particular debido a las características geográficas que presenta la región Arequipa (radiación solar de 6 a 6.5 kWh/m2, altitud de 2300 msn, y temperatura promedio entre 10 oC a 22 oC.) y a que puede ser comercializada posteriormente como fertilizante, alimento para animales o como materia prima para biodiesel. Anteriormente, estudios con microalgas y con bacterias han demostrado un mayor rendimiento en la purificación que con otras metodologías, hasta un 97% de metano (González-Sánchez, & Setyobudi et al, 2017). De forma que el aporte de esta propuesta para la solución del problema es muy importante y estratégico para, en primer lugar, consolidar en el Perú un grupo de investigación de alta capacidad intelectual en tratamiento de efluentes industriales; y, en segundo lugar, porque el saneamiento de residuos sólidos y efluentes domésticos es crítico y un tema prioritario en nuestro país, tanto así que es parte de la prioridades estratégicas de Concytec y del Plan Nacional Estratégico de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Competitividad y el Desarrollo Humano PNCTI 2006 – 2021. Por tanto, la presente propuesta es una alternativa para atender las necesidades de nuestro país en los niveles local, regional y nacional, así como desarrollar convenientes vínculos de cooperación internacional.

Esta propuesta apunta a solucionar problemas relacionados a efluentes de alta carga orgánica, por medio de la aplicación de la biotecnología ambiental (bacterias) y a la producción de microalgas como producto secundario, lo cual beneficia, con los resultados esperados, a la sociedad en su conjunto. Ello debido al impacto positivo en la salud de la población y en el medioambiente, además de por la investigación de un método alternativo muy atractivo por su eficiencia y bajo costo, que aún no tiene en la literatura científica estudios para el tratamiento de efluentes reales a escala piloto en condiciones geográficas como las de la sierra de nuestro país que son muy específicas y donde es muy común el vertimiento, sin tratamiento previo, de efluentes domésticos e industriales directamente a fuentes de agua naturales, lo que ocasiona la contaminación del agua y los ecosistemas asociados a estas. De modo que se genera toxicidad en el agua y la posterior eutrofización. Con todo ello, es visible que la presente propuesta es una alternativa novedosa y robusta para solucionar un problema sanitario ambiental que aqueja a nuestro país y que debe tener prioridad.

Modalidad de Proyecto: Proyecto de investigación multidisciplinario

Son propuestas de investigación aplicada o desarrollo tecnológico con objetivos y actividades multidisciplinarias. Participan, por lo menos, dos grupos de investigación de diversas disciplinas, ya sea de la misma o de diferente entidad.

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Dos coinvestigadores (uno por cada grupo de investigación)
• Dos tesistas de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Nota: se debe contar con la participación de, por lo menos, un investigador de una institución proveniente de alguna región del interior del país.

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Vivienda y saneamiento

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: Arequipa

Fecha de inicio: 01/12/2018

Fecha de cierre: 01/12/2021

Plazo de ejecución (meses): 36

Objetivo Principal

Desarrollar e implementar un sistema de bajo costo para el tratamiento de aguas residuales provenientes de curtiembres, que permita la remoción de DQO, nitrógeno amoniacal, fósforo y cromo hexavalente mediante la utilización de un consorcio microalga-bacteria.

Objetivo específico 1

Obtener un consorcio de bacterias y microalgas nativas capaces de desintoxicar aguas residuales de curtiembre, a través de su identificación, aislamiento y cultivo en laboratorio

Objetivo específico 2

Diseñar e implementar un prototipo en serie para el tratamiento del efluente de curtiembre y su metodología experimental.

Objetivo específico 3

Desarrollar pruebas experimentales a escala piloto para la oxidación de cromo hexavalente por bacterias y secuencialmente reducción de contaminantes orgánicos y desnitrificación utilizando un consorcio microalga-bacteria.

Objetivo específico 4

Analizar la eficacia y eficiencia de remoción de DBO5, DQO, nitrógeno amoniacal y cromo del efluente de curtiembre, además de caracterizar la biomasa algal y su capacidad de producción.

Institución responsable del proyecto

Universidad Católica San Pablo

RUC: 20327998413

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Dependencia:: Departamento de Ciencias Naturales – Tecnología Ambiental

Instituciones asociadas

Universidad Nacional de San Agustín

RUC: 20163646499

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Universidad Nacional Autónoma de México

Tipo de Entidad:: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: México

Ciudad: Ciudad de México

CURTIEMBRE INCAPIELES E.I.R.L

RUC: 20454412452

Tipo de entidad: Empresas

Régimen: Privado

País: Perú

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Investigador principal

Nombres: Javier Paul

Apellido paterno: Montalvo

Apellido materno: Andia

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Ingeniero Químico

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Departamento de Ciencias Naturales – Tecnología Ambiental

Coinvestigadores

Nombres: Nilton César

Apellido paterno: Anchayhua

Apellido materno: Aréstegui

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Departamento de Ciencias Naturales – Tecnología Ambiental

Nombres: David Néstor

Apellido paterno: Urquizo

Apellido materno: Valdivia

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Departamento de Ciencias Naturales – Tecnología Ambiental

Nombres: Adriana Edith

Apellido paterno: Larrea

Apellido materno: Valdivia

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Nacional de San Agustín

Dependencia: Departamento Académico de Química

Nombres: Armando

Apellido paterno: González

Apellido materno: Sánchez

Grado académico: Doctor

Entidad: Universidad Nacional Autónoma de México

Dependencia: Instituto de Ingeniería

Nombres: Daniel

Apellido paterno: De los Cobos

Apellido materno: Vasconcelos

Grado académico: Doctor

Entidad: Universidad Nacional Autónoma de México

Dependencia: Instituto de Ingeniería

Tesistas

Nombres: Lizandra Ximena

Apellido paterno: López

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Juan Raúl Jesús

Apellido paterno: Zumarán

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Tesista no identificado 2

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Gestor tecnológico

Nombres: Ángela Andrea

Apellido paterno: Zevallos

Apellido materno: –

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Coordinador administrativo

Nombres: Dianderas Alexia

Apellido paterno Pardo

Apellido materno Figueroa

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Técnico

Nombres: Albert Edison

Apellidos: Ticona Cayte

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Jocelyn Miriam

Apellidos: Illachura Rodríguez

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Carla Sofía

Apellidos: Ramos Medina

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Larry Clark

Apellidos: Perea Faijo

Entidad: CURTIEMBRE INCAPIELES E.I.R.L

Nombres: Ruth Elisa

Apellidos: Bagazo Guillen

Entidad: Universidad Nacional de San Agustín

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.