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Sequía en Chile: Tecnología solar + inteligencia artificial

tecnologia solar

Con una crisis hídrica y sequía mundial en aumento, el conocimiento científico y de investigación jugará un rol clave al momento de enfrentar los problemas derivados de las necesidades urgentes de agua para consumo humano y el sector agroalimentario. 

El grave panorama que vive Chile exige que se tomen medidas urgentes a nivel de autoridades, universidades y centros de investigación, y en ese marco la Universidad de Tarapacá cuenta con financiamiento estatal para el proyecto  ‘Uso eficiente de los recursos hídricos en zonas áridas y semiáridas: Soluciones integrales basadas en la energía solar para promover el desarrollo del sector productivo agroalimentario’.

De acuerdo a los fundamentos entregados al Fondo de Investigación Estratégica en Sequía de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile, como propuesta de innovación, esta iniciativa contempla el uso eficiente de los recursos hídricos y de la energía solar a través de la adaptación y optimización de sistemas  integrales de pequeña y/o mediana escala que incluyan el Tratamiento Solar del Agua (desintoxicación o desinfección), la desalación (ósmosis inversa), la energía solar (fotovoltaica) y la acuaponía (peces y vegetales).

Para ello se propone adaptar e integrar soluciones tecnológicas, tratamiento solar de aguas naturales salobres/sintéticas, desalinización y sistema de recirculación acuapónico, para zonas desérticas del norte de Chile.

También definir modelos replicables a pequeña y/o mediana escala relacionados con soluciones integrales que sirvan al sector agroalimentario en condiciones de funcionamiento viables considerando aspectos ambientales, normativos y sociales, según los principios de la economía circular.

De igual forma este proyecto sobre sequía realizará difusión, transferencia tecnológica y de conocimiento de soluciones integrales a agricultores y empresarios del sector agroalimentario del norte de Chile.

Su metodología se desarrollará en 2 etapas, donde se trabajará con diferentes soluciones tecnológicas, sistemas, procesos, materiales y/o compuestos sintetizados que serán parte de la  evaluación de los procesos técnicos, escala de producción en condiciones de aridez,  requerimientos de energía y, a su vez, se realizará un trabajo colaborativo nacional e  internacional con el desarrollo de investigación, levantamiento de información, estudios de cada componente lo cual desembocará a la transferencia de conocimiento de soluciones integrales.

A mi juicio se trata de un proyecto sobre sequía sumamente interesante, que debiera potenciarse sí o sí con tecnologías de la información como la inteligencia artificial. Visualizo que hay oportunidades para integrar dispositivos IoT, que permiten capturar en línea datos captados por sensores de los equipos que se están ocupando para hacer procesos, y así obtener métricas en tiempo real.

Estos datos deben ser almacenados en algún aparte, por tanto es conveniente habilitar bases de datos y trabajar con BIG DATA, almacenando grandes cantidades de información y posteriormente ejecutando análisis de los mismos. Teniendo los datos almacenados ya pueden operar algoritmos de inteligencia artificial para poder analizarlos, generar predicciones, armar modelos. A través de la IA no solo se hace análisis forense sobre qué pasó en un proceso, sino que en tiempo real, a partir de conocimiento adquirido, uno puede tomar decisiones sobre él.

Las TI son claves para mejorar soluciones

ENTREVISTA CON LA RESPONSABLE DEL PROYECTO SEQUÍA

Para profundizar sobre esta iniciativa, conversamos con la directora del Laboratorio LIMZA de la Universidad de Tarapacá, Dra. Lorena Cornejo Ponce.

1. Ustedes plantean la búsqueda de soluciones integrales basadas en diferentes tecnologías para la obtención, purificación y reutilización del agua apoyadas en la energía solar o a través de procesos fotoquímicos que utilicen la radiación solar, ¿cómo será el funcionamiento de dichas herramientas? Me refiero a su idea de adaptar e integrar soluciones tecnológicas, tratamiento solar de  aguas naturales salobres/sintéticas, desalinización y sistema de recirculación acuapónico, para zonas desérticas del norte:

-Actualmente existe una gran variedad de tecnologías disponibles  destinadas a tratar las fuentes de agua, muchas de estas se siguen estudiando y se pueden emplear de manera combinada logrando un mejor producto para diferentes usos. Un buen ejemplo, es uno de los proyectos que implementamos a través de Ayllu Solar/SERC Chile: Cultivo de camarón de río a través del uso  intensivo de energía solar para el desarrollo sustentable del poblado de Camarones para fomentar el cultivo de camarón de río y trucha a través del uso intensivo del recurso solar.

Las soluciones integrales del proyecto SEQUÍA, se basan en la adaptación e integración de tecnologías tales como: la fotovoltaica, desalación/tratamiento solar de agua y sistemas de recirculación acuapónico. Esta integración permitirá obtener un agua apta para regadío, cuyos procesos energéticos sean sustentados a través de una planta fotovoltaica. Por otro lado, el sistema de desalación/tratamiento solar de agua alimentará al sistema acuapónico con agua libre de arsénico y con un bajo contenido de sales para la producción de peces y vegetales, donde previamente se evaluarán diferentes compuestos sintetizados como por ejemplo nanomateriales para la remoción de arsénico, catalizadores nanoporosos, entre otros. Cabe mencionar, que en los procesos de tratamiento solar de agua (proceso fotocatalítico), se utilizarán fotoreactores CPC y Raceway, evaluando condiciones de operación y datos experimentales.

Proyecto Camarones

 2- En el proyecto presentado señalan que crearán modelos replicables a pequeña y/o mediana escala relacionados con soluciones integrales que sirvan al sector agroalimentario en condiciones de funcionamiento viables considerando aspectos ambientales, normativos y sociales, según los principios de la economía circular. ¿Puede dar ejemplos que tengan en perspectiva?

Los modelos propuestos en esta iniciativa, consideran los principios de la economía circular con la finalidad de que los desechos líquidos o aguas residuales puedan ser reutilizados permitiendo el desarrollo sostenible en las comunidades, especialmente rurales. Como perspectiva, por ejemplo, al integrar una planta de desalinización (osmosis inversa) con un sistema de recirculación acuapónico, se obtendrán aguas residuales, las cuales podrán ser reutilizadas en cultivos de plantas halofitas (forrajeras) como sustento alimenticio de alto contenido proteico para bovinos o caprinos, otorgando un valor añadido a este residuo. Otro ejemplo sería, el cultivo de camarón de río a través del uso intensivo de energía solar para el desarrollo sustentable de las comunidades para fomentar el cultivo de camarón de río y trucha a través del uso intensivo del recurso solar. Para ello, se requiere disponer de agua de calidad adecuada para uso en acuicultura, basada en una tecnología de bajo consumo energético que permita usar la abundante radiación solar local tanto para soporte energético como para la eliminación fotoquímica del arsénico.

3- ¿Qué programas o softwares usarán en el proyecto Sequía? ¿tienen pensado incorporar inteligencia artificial en los procesos y soluciones? ¿las tecnologías de la información están consideradas?

-Para esta iniciativa se contempla el uso de software de desalación y de energía solar fotovoltaica, los cuales nos ayudan a proyectar la integración de los sistemas propuestos. Además, se cuenta con una impresora 3D para el diseño y confección de piezas y partes de equipos, la cual será de gran utilidad. Se considera potenciar la integración de estas tecnologías, mediante la automatización de las diferentes conexiones y procesos que tendrá esta solución integral.

Respecto a la inteligencia artificial en la propuesta no está incorporada, sin embargo, lo evaluaremos para una próxima iniciativa.

4- ¿Cuáles son los plazos que manejan para ver los primeros resultados, y posteriormente otros ya concretos y consolidados?

-Los plazos dependen de las actividades contempladas en la carta Gantt del proyecto y que dependerá obviamente de la partida del mismo (12 meses). De igual modo, esperamos que a finales de este año obtengamos 3 soluciones de tecnologías integradas. Además, en forma paralela nos encontramos en la etapa de puesta en marcha de la Plataforma Solar de Investigación y Laboratorio de Investigaciones Medioambientales de Zonas Aridas, entrenamiento de tecnologías solares para el tratamiento de aguas, donde se implementarán estas soluciones integrales.

Respecto, a los proyectos ya concretos, se reitera el ejemplo mencionado anteriormente “proyecto Camarones”, en donde se implementó un Sistema Integrado de Recirculación Acuícola denominado SIRA, el cual consideró 3 componentes (sistema fotovoltaico, sistema de tratamiento solar de agua y sistema de recirculación acuícola) para la producción de trucha arcoiris y camarón de río.

5- ¿Qué tipo de alianzas nacionales e internacionales tienen en mente?

-Trabajamos en alianza a nivel nacional con SERC Chile, centro que presenta 7 líneas de investigación y la Línea 1: Tratamiento Solar de Agua, es coordinada por mi persona. Esta iniciativa consideró alianzas con instituciones tanto nacionales como internacionales, en la parte nacional con las universidades integrantes de SERC Chile: Universidad de Chile y Universidad de Concepción, además, se trabajará con la Universidad Tecnológica Metropolitana y la Universidad Católica del Norte. En cuanto a las alianzas internacionales, contamos con la colaboración de la Plataforma de Almería (PSA)-España y con el Instituto Tecnológico de Sonora (ITSON)-México.

Por Héctor Pincheira, especialista en Tecnologías de la Información y Transformación Digital

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SOY HÉCTOR PINCHEIRA | EXPERTO TECNOLÓGICO

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