Conversamos con el investigador de la línea 2 de CAPES y la UAI sobre su trabajo desarrollando biotecnologías sustentables para el tratamiento de aguas, además de su trayectoria académica y profesional.
El Chile de fines de los años 80 y comienzos de los 90 era muy distinto al de nuestros tiempos. Por ejemplo, en Santiago, la contaminación del río Mapocho y de canales como el San Carlos y el Zanjón de la Aguada era evidente a simple vista. En la costa de la Región de Valparaíso, no era raro ver tubos emisarios que descargaban directamente sus residuos al mar. Ese era el país que vio Juan Pablo Pavissich en su adolescencia, imágenes que llamaron poderosamente su atención y lo motivaron a interesarse en los flujos de agua y su tratamiento para remediar la contaminación.
Actualmente, Juan Pablo es uno de los investigadores de la línea 2 de CAPES “Aproximaciones de la bioingeniería a la protección del medio ambiente y las tecnologías sustentables”, en la que ha aportado con investigaciones relacionadas con el tratamiento de aguas a partir de microorganismos, y donde su formación como Ingeniero y Biólogo representa una ventaja para un tema que necesita de soluciones multidisciplinarias.
Además de colaborar en CAPES, el Dr. Pavissich es profesor asociado de la Facultad de Ingeniería y Ciencias y director de la carrera de Ingeniería Civil en Bioingeniería de la Universidad Adolfo Ibáñez.
Ingeniero y biólogo
Vía Zoom, el investigador nos cuenta que fue uno de los estudiantes que, en su época universitaria, siguieron dos carreras en paralelo: Ingeniería Civil Ambiental y Licenciatura en Biología en la Pontificia Universidad Católica. “Cuando entré a la especialidad Ambiental en Ingeniería, comencé a estudiar la remoción de contaminantes del medio ambiente y mucho de eso tiene que ver con biotecnología, es decir, con incorporar agentes biológicos en los sistemas de tratamiento que se diseñan desde la ingeniería. Entonces, tenía una necesidad por entender mejor la biología detrás de estos sistemas y ahí entré a estudiar también Biología”, recuerda Pavissich.
Realizó sus primeras investigaciones científicas en el pregrado, como parte del proceso de finalización de ambas carreras. Su memoria de título de Ingeniería fue sobre biocorrosión de cañerías de cobre en un sector rural de Talca: “la superficie del material de estas cañerías, que se alimentan de agua de pozo o de noria, muchas veces no tienen cloro residual que eliminen los microorganismos que están circulando, y lo que ocurre, es que estos se alojan como biopelículas o biofilms, crecen sobre el metal y aceleran las tasas de corrosión, disminuyendo la vida útil de las cañerías”.
Por otra parte, la investigación para la licenciatura en Biología fue la caracterización de comunidades microbianas en sedimentos contaminados por cobre en la bahía de Chañaral, en el parque Pan de Azúcar. “En esos sedimentos, los microorganismos también crecen formando biofilms. Esos proyectos iniciales en los que trabajé en investigación gatillaron mi interés en seguir investigando y especializándome en biofilms”, comenta.
El paso por Estados Unidos y Europa
El Ingeniero Civil cursó su Doctorado en Ingeniería Ambiental en la Universidad de Notre Dame, ubicada en la ciudad de South Bend, Estados Unidos: “South Bend es una ciudad pequeña que queda en la zona de los grandes lagos en el norte del país, cerca de Canadá. Casi todo giraba en torno a la universidad, donde está todo armado para que uno pueda dedicarse a la investigación, con apoyo e infraestructura impresionante y con especialistas que son del más alto nivel. Tuve la suerte de trabajar con Robert Neremberg, mi guía de tesis, que es un gran referente en biotecnología ambiental y con quien sigo colaborando hasta hoy”, afirma el investigador.
Finalizando su paso por EEUU, explica, surgió la posibilidad de realizar una investigación postdoctoral en el Departamento de Biotecnología de la Universidad Técnica de Delft, Holanda, especializándose en modelamiento matemático de sistemas de tratamiento. Allí, el investigador pasó del trabajo casi exclusivamente experimental a la simulación computacional, herramienta que, en sus palabras, se complementa muy bien con la experimentación en sistemas de agua.
La experiencia en Estados Unidos y Europa la resume así: “Notre Dame era verde, amplio y en Holanda estaba en una zona muy urbana, ambos lugares muy distintos; en Estados Unidos la investigación se hace de manera muy eficiente, trabajando mucho y en Holanda trabajando menos, porque los europeos en general tienen una jornada de trabajo más ligera, pero se logra el mismo nivel de productividad. Creo que tiene que ver mucho con la cultura de ambos lugares”.
Biofilms en todos lados
Microorganismos como las bacterias pueden crecer formando un sistema biológico llamado biofilm o biopelícula. Éstos están presentes en muchos lugares, como en los sistemas de tratamiento de aguas o en la placa bacteriana de los dientes. Las biopelículas pueden deteriorar infraestructura en distintas industrias como la de alimentos, pesquera, biomédica y otras.
“Yo estudio los biofilms desde un punto de vista fundamental; cómo se forman, cómo crecen, la ecología microbiana, sus propiedades mecánicas, cómo interaccionan con flujos de agua, etc. Me ha tocado trabajar con personas que se enfrentan a este problema desde las más variadas disciplinas: la física, mecánica de fluidos, ingeniería tradicional, ecología, microbiología. La biotecnología ambiental ha ido evolucionando porque estos sistemas biológicos y los problemas a los que están asociados, son multidisciplinarios”, asegura Juan Pablo.
Lodos granulados
A la tecnología convencional que se utiliza en la gran mayoría de las plantas de tratamiento de aguas del mundo desde hace más de 100 años se la conoce como de lodos activados. En un sistema aeróbico, en estanques aireados, los microorganismos se alimentan de los contaminantes y crecen formando flóculos, que son agregados de biomasa con forma irregular y que no sedimentan fácilmente. Para separar la biomasa residual del agua, ésta debe pasar de un reactor de tratamiento a grandes decantadores o clarificadores, donde el proceso se ralentiza.
El gasto de energía para airear el sistema y el costo para construir estos decantadores hace que el método convencional sea caro y complejo para las empresas del rubro, además de energéticamente muy intensivo y poco sustentable desde el punto de vista ambiental.
La nueva tecnología estudiada por Juan Pablo, la de lodos granulados, es un sistema basado en biopelículas que permite optimizar el proceso de tratamiento de aguas residuales urbanas. “La ventaja del lodo granular es que los microorganismos en vez de formar estos agregados irregulares forman gránulos, como unas esferas, que son muy densas en biomasa y que decantan fácilmente. Por lo tanto, en los reactores se tiene esta biomasa, que hace lo mismo que en el sistema convencional, pero que no necesita de grandes unidades de sedimentación, porque se separan solas del agua en la misma unidad de tratamiento”, explica el académico.
De este modo, con la tecnología de lodos granulados es posible tener plantas de tratamiento más pequeñas, debido a que no se necesita una aireación excesiva, no se requieren grandes unidades adicionales de sedimentación y se generan menos lodos, por lo que los costos de operación disminuyen. El investigador cuenta que “junto con el profesor de la UAI José Luis Campos, estamos desarrollando una tecnología que puede funcionar a escala real y en base a las investigaciones que hemos realizado patentamos una forma de implementar este proceso. Actualmente queremos llevar los lodos granulados a plantas que ya existen, gracias a un convenio de trabajo con sanitarias de la región de Valparaíso. En el mundo ya funcionan plantas nuevas de lodo granulado, lo que nosotros estamos haciendo es tratar de transformar las plantas existentes de lodo activado en lodo granulado”.
Estos son sólo algunos de los temas que estudia Juan Pablo Pavissich, quien se ve en 10 años más continuando con sus investigaciones en un laboratorio, con un grupo de investigación consolidado y formando capital humano avanzado, siguiendo con su trabajo en biofilms y tratamiento biológico de contaminación ambiental, pero también diversificando sus líneas de investigación. Una de sus aspiraciones es lograr ver alguno de sus desarrollos tecnológicos implementado en la industria, apuntando a que los procesos respeten el medio ambiente, sean más eficientes y sostenibles.
Texto: Mónica Paz, CAPES