Filtro casero para eliminar arsénico y fluoruros de agua para consumo humano

País: ARGENTINA
Universidad: UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CÓRDOBA
Año de fundación: 1956
Ciudad de Córdoba, Córdoba
Responsable de la ejecución de la experiencia:
PROF. ING. HÉCTOR RAÚL ZANONI
DR. ING. HERNÁN SANTA CRUZ

miskiyacu.ing@ucc.edu.ar

Responsable editar/actualizar la información:

DR. ING. HERNÁN SANTA CRUZ
miskiyacu.ing@ucc.edu.ar

•  Unidad/ Área o Cátedra responsable: Operaciones y Procesos Químicos.
•  Lugar(es) donde se implementa: San José de Boquerón y alrededores (monte santiagueño), Provincia de Santiago del Estero, Argentina.
•  Antigüedad de la experiencia: Desde 2012, y esta cátedra/grupo en particular desde 2016 a 2019.
•  Tipo de asignatura en la que se inserta: Obligatoria y electiva. El trabajo práctico que incluye PS y RSU es electivo. Asignatura teórico-práctica.
•  Año(s) o semestre/s de la(s) carrera(s) en que se imparte: Primer semestre de 5to año de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería.
•  Duración de la experiencia en períodos académicos: 2 semestres al año.
•  Frecuencia de encuentros: 1 encuentro semanal.
Un mínimo de un viaje por semestre a San José de Boquerón, Santiago del Estero (a 800 Km de Córdoba).
•  Horas totales de la experiencia:
Horas teóricas o en aula 5 hs semanales.
Horas prácticas o en campo 2,5 hs semanales (práctico electivo).

> Resumen

En Boquerón, la gente de bajos recursos de monte adentro se abastece de agua de perforaciones contaminadas con arsénico y flúor, estas sustancias generan gravísimas enfermedades crónicas, como ser el Hidroarsenisismo Crónico Regional Endemico (HACRE) y las fluorosis ósea.
El propósito del proyecto es el desarrollo de un sistema eficaz y simple, en lo posible con materiales disponibles en la zona (naturales o reciclados), con mínimo costo, para el armado de un filtro para obtener agua segura para el consumo diario de una familia inserta en el monte santiagueño.
La idea es brindar una solución que sea vialble para los pobladores de la zona, y factible desde lo económico e ingenieril. Se busca que todos los parámetros del agua para consumo estén bajo los valores que propone la Organización Mundial de la Salud (OMS).
El objetivo de proyección es que, desde la cátedra y con los alumnos, podamos llevar el filtro a la zona, transmitir y promocionar su uso. Se propone insertarlo desde la escuela hacia los hogares. La importancia de la participación de la UCC es la prevención de gravísimas enfermedades a través de una solución simple y económica, que es lo que recomienda la OMS frente a la imposibilidad de otro tipo de solución.

> Antecedentes

Durante los años en los que se ha desarrollado este proyecto han participado estudiantes que han tenido una experiencia humano-científico-tecnológica complementaria a una formación tradicional de grado. Los antecedentes de la experiencia se pueden dividir en cuatro etapas diferentes, con un total de 27 alumnos que han participado activamente en el proyecto del filtro.
Así es que el proyecto atravesó por 4 generaciones de estudiantes, teniendo en cuenta el desarrollo concreto del filtro o la focalización en una problemática particular. La primera generación, la cuál le dio inicio al proyecto, fue en el 2012 e hizo los primeros viajes, relevamiento de pozos de agua y un filtro a base de botellas descartables de PET y lana de acero (virulana). La segunda (2014-2015) mejoró este filtro, y académicamente integró el proyecto como trabajo final de la carrera. La tercera generación (2016-2017) incorporó el tema de la calidad del agua, además de la re-ingeniería del filtro discontinuo (con baldes plásticos, clavos, arena y hueso) buscando mejorar también las características organolépticas de la misma. La cuarta generación, la actual (2018-2019), desarrolla un modelo de filtro continuo. Todas las generaciones han incluido viajes al lugar y un contacto con la población en cuanto a la formación sobre lo que implica el arsénico en la salud, y cómo el filtro puede establecerse como una solución.
En todos los casos, los estudiantes han comenzado con un interés por desarrollar una solución técnica para el arsénico con impacto social. Sin embargo, finalmente se sienten impactados al viajar a Boquerón. Esto está de acuerdo con lo que la UCC considera como valioso de la Proyección Social (PS) y Responsabilidad Social Universitaria (RSU), es decir que la realidad también enseña. Lo real ayuda a tener una perspectiva nueva de un producto que se está desarrollando, también a ver cómo los usuarios viven y los recursos que tienen a mano para obtener la materia prima, etc.
Los profesores siempre hemos visto cómo los estudiantes adquieren una visión mucho más realista del proyecto después del viaje, de ahí que tener una experiencia de campo al menos una vez es parte de la participación en el proyecto. A esto se suma que a muchos de los viajes los realizamos con estudiantes de otras disciplinas que pertenecen a otros proyectos de RSU. Este intercambio humano en campo potencia las perspectivas desde donde cada proyecto encara su problemática.

> Objetivos de la experiencia

Objetivo General
El propósito del proyecto es el mejorar las condiciones de acceso al agua potable y difundir la importancia de consumir agua sin arsénico ni flúor para la población de Boquerón y sus alrededores. Lo anterior se acompaña con una solución en forma de “filtro casero” simple y económico, para que todos puedan implementarlo en sus hogares.
Objetivos Especificos
• Desarrollar un filtro casero continuo para eliminar arsénico y fluoruros con estudiantes de la cátedra OPQ.
• Probar el funcionamiento del filtro.
• Detreminar una vida útil con margen suficiente de seguridad para su correcto funcionamiento.
• Viajar a Boquerón con los estudiantes para que den cuenta de la realidad y materialicen la realidad del lugar donde se aplicará el filtro.
• Armar varios dispositivos para instalar en zona de monte de Boquerón.
• Confeccionar pósters para armado y uso, y preparar clases didácticas para dar charlas y talleres en escuelas, con presencia de toda la comunidad.
• Realizar tareas de Concientización en viajes a Boquerón, que consisten en: – Repartir pósters en todas las salitas de salud, hospitalito, escuelas, visita a casas, etc. – Presentar las charlas-taller de los estudiantes en todas las escuelas de la mayor cantidad de localidades afectadas posible, con foco en Piruaj Bajo. – Armar unos cuantos dispositivos en las casas de los lugareños que lo dispongan y explicar el funcionamiento.
• Hacer ingeniería, con aplicación y proyección social directa.

> Mapeo de actores

> Criterios y valores

Los criterios principales que se desarrollan alrededor del trabajo tienen que ver con la formación de personas íntegras y responsables. Los alumnos involucrados en el proyecto enfrentan, en primer lugar, la responsabilidad profesional al tener que desarrollar un producto seguro desde el punto de vista de la seguridad alimentaria y la salud, demostrando mediante diferentes técnicas que el sistema funciona. Aquí vemos un fuerte componente de responsabilidad profesional, y ética en el trabajo. En segundo lugar, se desarrolla fuertemente la responsabilidad social, ya que una vez materializado el producto se debe insertar en una población objetivo, que en el caso particular del proyecto representa el reto más grande y movilizador para los estudiantes.
Los dos puntos anteriores necesitan de valores tales como el compromiso con el trabajo y los compañeros, solidaridad, convivencia, tolerancia y respeto. Estos valores se plasman y potencian durante y después de los viajes a San José de Boquerón, donde al compartir esta vivencia tan movilizadora hace crecer a los presentes en todos estos valores, y muchos más.

> Competencias que la experiencia ha intentado fortalecer

El proyecto que tiene como eje la responsabilidad, tanto profesional como social, brinda la posibilidad de desarrollar principalmente competencias tales como: el trabajo grupal, con los colegas, estudiantes, docentes y otros actores involucrados; y la capacidad de comunicación: de acuerdo a la población objetivo, ya sea por ejemplo en un taller en una escuelita de monte, o en la radio local de Boquerón o presentando los resultados en alguno de los congresos científicos visitados.

> Modelo pedagógico-didáctico y principales herramientas metodológicas que se han implementado en la experiencia presentada

El objetivo general del proyecto es mejorar las condiciones de acceso al agua potable y difundir la importancia de consumir agua sin arsénico, ni flúor, para la población de Boquerón y sus alrededores. Lo anterior se acompaña con una solución en forma de “filtro casero” simple y económico, para que todos puedan implementarlo en sus hogares. Para lograr el objetivo se plantearon como metas de Proyección Social:
• Una campaña de concientización: para disminuir los efectos adversos que tiene sobre la población la problemática que origina el agua que se consume. Para concretarlo se propone que los estudiantes brinden charlas y talleres en las escuelas, invitando a toda la comunidad a participar, para explicar la importancia de tomar agua sin contaminantes, promover el uso del filtro, enseñar como armarlo y mantenerlo en condiciones, etc. Así mismo, dejar pósters informativos en escuelas y salitas sanitarias, etc., para que puedan consultarlo luego de las visitas.
• Seguimiento de aplicación y funcionamiento: Que el dispositivo desarrollado sea armado e instalado por los mismos lugareños o por los organismos pertinentes en las viviendas, donde se utiliza agua de pozo contaminada.
En los siguientes viajes comprobar el correcto funcionamiento de los filtros instalados y continuar con la concientización y fomento del los beneficios del uso del filtro y la necesidad de alimentarse con agua sin arsénico, ni flúor.
• Académica: Estrategias de solución de problemas, fortaleciendo en los alumnos el pensamiento y el ingenio para resolver situaciones reales y concretas investigando y proponiendo soluciones a adversidades que se presenten en el avance del trabajo. Capacidad de transmitir sus desarrollos al idioma adecuado según el público receptor. Que sean capaces de presentar un informe integrador del desarrollo y su proyección.

> Nivel de integración disciplinaria posibilitado por la experiencia

El nivel de integración disciplinaria es alto.
El primer grupo de la UCC de esta generación consta de 9 estudiantes y 4 docentes de Ingeniería Industrial, pertenecientes a la cátedra y al Grupo de Investigación Ingeniería en Agua. Se trabajó interdisciplinariamente, además, con estudiantes de Ciencias Médicas y Agronomía. Tras los dos últimos viajes realizados a la localidad el año 2018, invitando a sumarse a un representante de medicina, se debe destacar como logro el acuerdo firmado entre el Ministerio de Salud de Santiago del Estero y la UCC, para que los estudiantes de medicina hagan pasantías en el Hospital de Boquerón.
Entre los actores locales de Boquerón se pueden nombrar a la Parroquia de San José de las Petacas, junto al Padre Marcos Aleman sj y el Hermano Rodrigo Castells sj., miembros y colegas de la ONG Plurales, organizaciones vecinales, jefe comunal de Boquerón, jefe del Hospital de Boquerón, directores y maestros de las escuelas, vecinos y familias de las diferentes comunidades.

> Criterios y metodología de planificación empleados en la experiencia y nivel de flexibilización o adaptabilidad en dicha planificación

Los criterios y metodologías de planificación se plantearon en cuatro metas específicas. Estas metas van acompañadas de indicadores que permiten evaluar cada punto en concreto.
Estas metas son:
1- Desarrollar un Filtro Casero continuo para eliminar arsénico y fluoruros: Desarrollar exitosamente un dispositivo filtrante para eliminar flúor y arsénico, donde los parámetros del agua para consumo estén bajo los valores aconsejados por la OMS.
Forma de evaluación: Resultado de los análisis de laboratorio propio de la Facultad de Ingeniería con Kits de As, F y Fe.
2- Campaña de Concientización en Boquerón: Disminuir los efectos adversos que tiene sobre la población de San José de Boquerón la problemática que origina el agua que se consume. Para concretarlo se propone que los estudiantes brinden charlas y talleres en las escuelas, invitando a toda la comunidad a participar, para explicar la importancia de tomar agua sin contaminantes, promover el uso del filtro, enseñar como armarlo y mantenerlo en condiciones, etc. Así mismo, dejar pósters informativos en escuelas y salitas sanitarias, etc. para que puedan consultarlo luego de nuestras visitas.

Forma de evaluación: Realización de los viajes planeados con los estudiantes. Dictado de los Talleres y Charlas en las escuelas rurales de la zona, etc.
3- Seguimiento de aplicación y funcionamiento: Que el dispositivo desarrollado sea armado e instalado por los mismos lugareños o por los organismos pertinentes en las viviendas. En los siguientes viajes comprobar el correcto funcionamiento de los filtros instalados y continuar con la concientización y fomento del los beneficios del uso del filtro y la necesidad de alimentarse con agua sin arsénico ni flúor.
Forma de evaluación: En los viajes del segundo año, luego de talleres de concientización y la presentación del dispositivo e instalación en algunas viviendas-escuela, se pretende evaluar su funcionamiento y mantenimiento luego del año de uso y seguir fortaleciendo la aplicación.
4- Académica – Estrategias de solución de problemas: Fortalecer en los alumnos el pensamiento y el ingenio para resolver situaciones reales y concretas investigando y proponiendo soluciones a adversidades que se presenten en el avance del trabajo. Que sean capaces de presentar un informe integrador del desarrollo y su proyección.
Forma de evaluación: Informes integradores de OPQ aprobados para regularizar materia y tener derecho a rendir finales.
En lo que respecta al desarrollo del filtro, implementación por los afectados, adaptabilidad a sus costumbres, tiempos, se busca la máxima flexibilidad para tratar de aplicar las mejoras propuestas por los mismos usuarios.

> Criterios y metodología de monitoreo y evaluación empleadas durante la experiencia

Para la evaluación a nivel externo se planteó hacer pequeña encuesta en cada nuevo viaje, sobre el viaje anterior, para ver los alcances, posibles mejoras y propuestas para seguir avanzando en dirección correcta. Se propone consultar a maestros, personal de la parroquia, médicos, enfermeros, lugareños, etc. entre los actores afectados en la zona, que puedan dar una opinión concreta de los resultados que tengamos luego de nuestras intervenciones y concretamente con el uso del filtro y la realidad de abastecerse con agua libre de contaminantes. También haremos observaciones propias y pediremos consejos a los actores externos de la parroquia y ONGs que son los más cercanos a la realidad diaria de los afectados.
El mismo tipo encuesta se planea hacer entre los estudiantes y docentes involucrados para tener una autocrítica de nuestro trabajo al final de cada año lectivo.
Internamente en la cátedra se evaluarán los informes integradores aprobados de OPQ de los estudiantes involucrados, al final de cada año lectivo.

> Espacios de reflexión desarrollados durante la experiencia

Luego de un evento fuerte vivenciado por la comunidad, como fue la muerte de un vecino afectado, aparentemente a causa de una enfermedad originada por la ingesta de arsénico en el agua, hizo movilizar a la población para incorporar cambios en sus hábitos.

> Hitos en el desarrollo de la experiencia

La presencia, acompañamiento y seguimiento en el lugar fundamental para promover un cambio en la población afectada. Sobre todo en lo que respecta a la aplicación de un dispositivo técnico, como puede ser este filtro contra el arsénico.

> Aprendizajes o conocimientos adquiridos o aplicados por los estudiantes durante la experiencia

Contenidos de la asignatura OPQ que abarca la temática de desarrollo del filtro son:
TRATAMIENTO DE AGUA, REDUCCIÓN DE TAMAÑO, REACTORES QUÍMICOS, REACTORES CATALÍTICOS.
Los estudiantes que participan del proyecto del filtro, reemplazan el trabajo teórico-práctico de la cátedra por la experiencia de Proyección Social aquí propuesta, desde el rediseño, testeo, visitas a Boquerón, talleres y charlas. Finalmente, deben escribir un informe que integre los contenidos dictados en OPQ, con contenidos mínimos y específicos del filtro, como ser la parte teórica, práctica e impacto ambiental y social del filtro. Se hace hincapié en la capacidad como ingenieros de poder transmitir su desarrollo a una población objetivo (la que corresponda en este caso), a través de la preparación de material didáctico para el nivel de los afectados, como ser pósters, instructivos, charlas taller en escuelas y participación en la radio local, entre otros puntos a evaluar por la cátedra. El trabajo debe estar aprobado para regularizar la materia y tener derecho para rendir el final.
En el caso de que algún estudiante quiera profundizar el estudio planteado, el trabajo se puede llegar a ampliar a contenidos para tesis de grado de Ingeniería Industrial.

> Resultados y logros obtenidos a nivel de productos y de procesos

Existen antecedentes de este tipo de filtros que son utilizados en países como la India y otros en Latinoamérica, localizaciones en las que existe el mismo problema con el arsénico y se caracterizan por sus bajos recursos económicos. Precisamente para estas situaciones es donde la OMS aconseja aplicar métodos domésticos frente a la imposibilidad de soluciones centralizadas y definitivas para el suministro de agua de red potable. Los trabajos previos de la UCC permitieron optimizar un filtro o dispositivo de tipo “casero”, ensamblado con materiales accesibles en la zona afectada, el mismo consta principalmente de:
• 4 tachos plásticos de 20 litros, 2 de ellos con tapa.
• 1 kg de clavos, de tipo obra.
• arena, de tipo gruesa.
• carbón de hueso y leña.
• algodón o grancilla.
La Figura 1 resume esquemáticamente como se logran ensamblar éstas piezas y qué pasos seguir para obtener un “filtro integral y casero” efectivo para el tratamiento de un agua surgente con excesos de arsénico y flúor. La alimentación se plantea aquí de forma intermitente o por Bach de 20 litros, sobre todo por la simpleza que brinda al sistema.
Las muestras de agua se recolectaron directamente en la zona afectada. El pozo tiene 220 m de profundidad, con un contenido inicial de arsénico y flúor mostrados en la Tabla 1. De la muestra anterior se tomaron alícuotas de 20 litros y se procedió a su filtración con el equipo desarrollado, analizando en estos casos solamente arsénico, flúor y hierro. Las filtraciones fueron realizadas bajo condiciones ambientales de presión y temperatura. Cabe aclarar que el desarrollo se dirige para la aplicación del dispositivo por un habitante natural de la zona afectada, por lo que las condiciones de ensamblado y filtración deben ser lo más simple posible. Los elementos filtrantes no fueron reemplazados en ningún momento durante los ciclos analizados. Tanto la arena, los clavos y el carbón fueron lavados con abundante agua en sus respectivos contenedores (baldes de 20 litros agujereados) previa filtración. Es importante que el elemento filtrante (complejo formado por los clavos y la arena) quede sumergido en agua durante la vida útil del mismo, para evitar su excesiva oxidación de los clavos.

Figura 1 Reingeniería del dispositivo filtrante para la remoción de arsénico y flúor. Las flechas rojas indican como se deben introducir o apoyar los tachos, unos dentro de otros (1 en 2 y 2 en 3) o uno sobre otro (3 sobre 4); los círculos pequeños rojos indican dónde se deben realizar los orificios con un clavo caliente y el cículo rojo grande representa el hueco de 10 cm que se debe hacer en una de las tapas.

En la Tabla 1 se muestran los resultados de las filtraciones realizadas con el dispositivo. El nuevo filtro se ensayó hasta el 7mo ciclo de 20 litros de agua (Total 140 litros) eliminando exitosamente el arsénico. Es evidente el abatimiento del contenido de As 3+/5+ bajo los valores esperados (CAA < 0,05 mg/l; OMS < 0,01 mg/l). El carbón de hueso también fue efectivo eliminando F 1- a valores por debajo de 1 mg/l (OMS < 1,5 mg/l), teniendo en cuenta la mayor ingesta de agua a las altas temperaturas de la zona afectada, sobre todo en verano. En lo que respecta al Fe 3+, el mismo se encuentra por debajo de lo que recomienda la OMS (hasta 2 mg/l teniendo en cuenta el 10% de la máxima ingesta diaria; si bien CAA toma un valor < 0,3 mg/l por cuestiones organolépticas y por manchar la ropa lavada y los accesorios de fontanería).

Tabla 1. Resultados de las filtraciones con el nuevo filtro para eliminar arsénico y flúor.

> Factores que han facilitado u obstaculizado la implementación de la experiencia

Obstaculiza principalmente la lejanía del lugar (sobre todo por los costos de traslado), y la accesibilidad al lugar una vez instalados en la localidad de Boquerón, dada la condición de sus caminos de ingreso y la dependencia de los mismos a las condiciones climáticas.
Obstaculiza también la dificultad a la hora de cambiar la vida cotidiana de los afectados frente a una problemática que aparenta ser “invisible”.
Han facilitado el trabajo tanto la Parroquia del lugar como la ONG Plurales, la cuál viaja una vez al mes a Santiago del Estero. En ambos casos, se facilita el trabajo al tener mayor contacto (o llegada) con la población afectada. De todas formas se debe continuar evaluando los filtros en uso por los afectados, siendo este punto el más complejo del proyecto.

> Aprendizajes formales/no formales que posibilitó/habilitó la experiencia

Normalmente, la universidad forma profesionales para generar u optimizar determinados productos. En las primeras etapas de este proyecto se pudo observar que el producto en sí no resolvía estrictamente el problema, sino que era necesario un acompañamiento. Es decir, se constató la necesidad de una dinámica especial de acuerdo al marco social donde se incorporaría el producto en cuestión, que tiene que ver con el uso del mismo en la vida cotidiana de los afectados.

> Recomendaciones

Continuar con la presencia, acompañamiento y seguimiento en el lugar.

> Anexos

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