Innovación tecnológica sustentable del proceso de adsorción de compuestos tóxicos presentes en altas concentraciones en aguas residuales industriales y aguas subterráneas mediante la valoración de escorias metalúrgicas como materiales adsorbentes

Por Rosa María Ramírez Zamora, Rafael Schouwenaars y Bertha María Mercado Borrayo

Instituto de Ingeniería. Ganadores del Premio Leon Bialik 2011
El objetivo del proyecto es desarrollar una planta paquete para el tratamiento de agua contaminada con arsénico y boro presentes en altas concentraciones, utilizando escorias metalúrgicas de hierro y de acero como material adsorbente. Esto constituye una innovación tecnológica del proceso de adsorción debido a que las escorias metalúrgicas (subproducto de la industria del hierro y del acero) son altamente eficientes, económicas y disponibles.

La remoción de arsénico (As), que se encuentra presente en diversas fuentes de abastecimiento de agua del mundo y de nuestro país (14 estados), es muy importante debido a los daños a la salud que puede provocar este contaminante, como por ejemplo, puede provocar bajo peso en el feto, inhibir el sistema inmunológico, diabetes, trastornos del aparato digestivo, afectaciones cutáneas y del sistema nervioso, así como cáncer en piel, hígado, pulmón y vejiga.

La remoción de boro (B) del agua también es muy importante debido a que inhibe el desarrollo de los cultivos debido a su alta toxicidad. Cabe mencionar que no se tiene evidencia de que el agua contaminada con boro impacte a la salud humana.

En las primeras dos etapas de la metodología de este proyecto se realizó la caracterización fisicoquímica de cinco tipos de escorias metalúrgicas; se efectuaron a nivel de laboratorio pruebas de remoción de As y B utilizando tres tipos de agua con altos contenidos de As (6 mg/L) y B (600 mg/L) preparadas en agua destilada, agua residual geotérmica y agua subterránea; se identificaron las principales variables que afectan el proceso de remoción de ambos metaloides, se determinaron sus mecanismos de remoción correspondientes; y se compararon las eficiencias de tratamiento de estos contaminantes utilizando escorias metalúrgicas y un material comercial (nanopartículas de hierro cerovalente), las cuales fueron similares. La mejor escoria metalúrgica presentó remociones de 99.67% para As y 98.99% para B, las concentraciones residuales estuvieron dentro del intervalo marcado por los estándares internacionales para agua de reúso en riego agrícola de 0.1 a 2 mgAs/L y de 0.5 a 16 mgB/L. En la última etapa se realizarán pruebas a nivel piloto, en colaboración con una empresa mexicana y una francesa, para la realización del anteproyecto ejecutivo del escalamiento de un prototipo de planta paquete que pueda comercializarse en zonas rurales y urbanas para el tratamiento de aguas subterráneas o residuales contaminadas con As y B.

El proyecto es rentable en comparación con los procesos de adsorción que utilizan nanopartículas; lo que posibilita aumentar la oferta de agua a precios accesibles. El tamaño de mercado para este proyecto cubre los estados del Norte y Centro del país, debido a las concentraciones de As y B presentes en las fuentes de abastecimiento; a la sobreexplotación del agua y por la ubicación de las siderometalúrgicas.

La tecnología sustentable que se está desarrollando, basada en el empleo de las escorias como material adsorbente, brindará los siguientes beneficios: sociales en materia de salud pública debido a que un gran porcentaje de las fuentes de abastecimiento de agua en el país presentan concentraciones (0.07-6 mgAs/L); ambientales ya que es factible el empleo de agua residual geotérmica como fuente alterna para riego agrícola además que se disminuirá la cantidad destinada a disposición de estos materiales; y económicos por el bajo costo de las escorias evaluadas, además de que se le dará un valor agregado a un material no peligroso de la industria metalúrgica.

Esta innovación tecnológica contribuirá a disminuir significativamente los riesgos a la salud asociados al consumo de agua contaminada con esos metaloides, a aumentar la oferta de agua de riego y a disminuir la sobreexplotación de este líquido. La valoración de escorias metalúrgicas (sub-productos de la industria de hierro y del acero) como adsorbentes en el proceso de adsorción de contaminantes, debido a su alta capacidad de remoción e impacto social, ambiental y económico derivado del consumo de agua contaminada con arsénico y boro, así como por la acumulación del sub-producto, además de que las escorias tienen bajo costo, no son residuos peligrosos, tienen pocos usos alternativos y se encuentran altamente disponibles en México. Precisamente, la principal ventaja de las escorias sobre los óxidos de hierro, las nanopartículas y otros materiales comerciales, es su bajo costo y su abundancia en nuestro país.

EVALUACIÓN DEL IMPACTO DE LOS SERVICIOS QUE IMPARTE EL COMITÉ NACIONAL DE PRODUCTIVIDAD E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA (COMPITE)

Eugenio lópez ortega, Grupo de Sistemas Tecnológicos e Industriales
Coordinación de Ingeniería de Sistemas

El Instituto de Ingeniería propuso una metodología para la evaluación de un Programa de Mejoramiento Productivo (PMP) que conduce el COMPITE. Este programa está dirigido especialmente a las micro, pequeñas y medianas en empresas (MPyME) y cuenta con subsidio federal para la impartición de los servicios asociados.

La evaluación del impacto de los programas públicos permite establecer si se han alcanzado los objetivos establecidos y, en consecuencia, los recursos públicos asignados han logrado un impacto favorable en la población objetivo; en este caso, en las MPyME. Así, la evaluación del impacto de un programa de apoyo como el operado por COMPITE significa responder a tres preguntas fundamentales:
1. ¿Cuáles son los impactos directos e indirectos esperados y registrados debido a la intervención a las empresas?
2. ¿En qué medida la empresa mejoró como resultado de la intervención?
3. Si la empresa no hubiese recibido la intervención, ¿cuál habría sido su comportamiento?

Con respecto a las preguntas 2 y 3, el Banco Mundial (BM) propone cuatro tipos de metodologías generales para evaluar el impacto de los programas. Estas metodologías establecen que la información recabada tiene que cumplir con dos características:
- Tiene que ser estadísticamente representativa de la población de empresas intervenidas.
- Los resultados deben poder compararse con otro grupo de empresas que no fueron intervenidas. 

El segundo punto significa que al comparar los resultados del grupo de empresas intervenidas con los de aquellas que no lo fueron, se puede considerar que la diferencia se puede asociar exclusivamente a los servicios/apoyos impartidos por el programa.

El Instituto de Ingeniería propuso una metodología específica para evaluar el impacto de los servicios impartidos por COMPITE. Esta metodología contempló los siguientes criterios:

• Representatividad estadística
• Identificación de los impactos directos e indirectos
• Facilidad para adquirir la información pertinente y confiable
• Recursos adecuados: costo y tiempo
• Adecuación a las características específicas del programa.

Los principales servicios que ofrece COMPITE se ubican en dos categorías: Talleres (TT) y Consultoría en Calidad (CC). Estos dos servicios corresponden a lo que se conoce como intervención a las empresas con el fin de mejorar la manera en que operan.

La información necesaria para responder a las tres preguntas anteriormente señaladas fue generada a través de entrevistas a una muestra representativa de las empresas intervenidas con alguno de los dos servicios de COMPITE considerados en la evaluación. Estas entrevistas consideraron también la identificación, por parte de los beneficiarios, de los impactos directos e indirectos generados por COMPITE.

Los impactos directos correspondieron a los propios objetivos del servicio impartido. Los impactos indirectos fueron aquellos que, sin ser buscados explícitamente por el programa, pudieron registrarse en la empresa como consecuencia del impacto directo. Por ejemplo, el incremento de la productividad de una empresa es un objetivo del servicio de TT; el incremento de la productividad puede conducir a una disminución del número de empleados si la empresa no capitaliza la mayor productividad en una ampliación de su mercado. Este último corresponde a un posible impacto indirecto.

El nivel de los impactos fue cuantificado a través del cambio porcentual registrado debido a la intervención. El significado del cambio porcentual asociado al servicio impartido por COMPITE se presenta en la siguiente figura.

Figura I. Significado del cambio registrado entre el inicio y el término del servicio   impartido por COMPITE.
 
 * El cambio porcentual podría ser positivo, como se muestra en la gráfica, o negativo.

La metodología propuesta se aplicó en el estado de Michoacán como prueba piloto. El universo de empresas consideradas para aplicar la metodología fue aquellas intervenidas durante los años 2007, 2008, 2009 y el primer semestre de 2010. Lo anterior se sustentó en dos consideraciones:
- El impacto de los servicios de COMPITE ya se habría reflejado con al menos seis meses de antigüedad.
- La aplicación del servicio y sus correspondientes efectos no estaría muy alejados en el tiempo de tal forma que los empresarios entrevistados podrían recordar la magnitud de los mismos.

En las entrevistas se solicitó la calificación que los entrevistados asignaban al servicio recibido de COMPITE. Esta calificación fue comparada con otros estudios previos realizados por el propio Instituto de Ingeniería. De esta manera, la calificación de los servicios sirvió como una medida de comparación que permitió evaluar la confiabilidad de las respuestas obtenidas. La siguiente tabla presenta algunas características de las empresas entrevistadas.

Tabla I.  Características de las empresas entrevistadas para evaluar el impacto de los servicios impartíos por COMPITE.

* Calificación entre 1 y 5 en donde 5 corresponde a muy bueno y 1 a muy malo.
Fuente: Entrevistas realizadas

La gráfica II presenta la relevancia de los impactos de acuerdo al tipo de servicio recibido: TT o CC.
Gráfica II. Relevancia de los impactos generados por los servicios de COMPITE*.
* La escala se ubica entre 1 y 5 en donde 5 corresponde a muy alto y 1 a nulo.
Fuente: Entrevistas realizadas

De la gráfica anterior se observa que en ambos servicios (TT y CC) el impacto más relevante corresponde a la disposición a recibir consultoría. Esto significa que a través de los servicios impartidos por COMPITE en Michoacán, las empresas intervenidas generaron una elevada disposición a acudir a los servicios de consultoría especializada para sustentar procesos de mejoramiento de sus actividades productivas.

Otros dos indicadores de impacto relevantes en ambos servicios (TT y CC) son los que corresponden a las mejoras en la productividad y en la calidad de los productos/servicios generados por las empresas. Estos dos indicadores corresponden a los impactos directamente buscados por los servicios impartidos por COMPITE.

También se identificó el cambio porcentual registrado en las empresas intervenidas durante el periodo comprendido entre el inicio y el final del servicio impartido por COMPITE. En la estimación del cambio porcentual los entrevistados no aislaron el efecto generado exclusivamente por los servicios de COMPITE. Por lo tanto, el nivel de cambio porcentual que presenta la gráfica III no fue producido exclusivamente por tales servicios sino que también pudieron haber influido otras condiciones, principalmente las asociadas a factores del mercado.

Lo anterior es válido en todos los indicadores de impacto que muestra la gráfica III excepto en los asociados a la productividad y a la mejora de la calidad de los productos. El cambio porcentual de estos dos indicadores solamente se podría vincular a una modificación interna de las prácticas operativas y/o administrativas de las empresas motivadas por los servicios impartidos por COMPITE.

Por el contrario, para que los servicios de COMPITE generaran cambios en los demás indicadores, fue necesario que la empresa contara con condiciones favorables asociadas al mercado. Por ejemplo, para que se registrara el incremento en el volumen de producción y consecuentemente en las ventas/ingresos de las empresas, fue necesario no solamente que existiera un incremento de la productividad y de la calidad de los productos, sino también que se ampliarán las oportunidades de mercado para la empresa. El incremento en ventas/ingresos a su vez, permitiría el mejoramiento del pago a los factores de la producción; es decir, a los salarios/sueldos y a las ganancias (rentabilidad) así como el aumento en el empleo.

Gráfica III. Cambios porcentuales registrados durante el periodo comprendido entre el inicio y el término del servicio impartido por COMPITE.
Fuente: Entrevistas realizadas

En la metodología propuesta no se contempló un grupo de control que permitiera comparar el cambio porcentual registrado en los indicadores en aquellas empresas intervenidas, con aquellos asociados a empresas no intervenidas por COMPITE. Sin embargo, algunos cambios porcentuales pudieron ser comparados con los correspondientes a la generalidad de las empresas industriales en México.

La tabla II muestra esta comparación y se observa el importante impacto logrado por los servicios de COMPITE analizados con referencia al comportamiento general de las MPyME en México.

Tabla II. Cambios porcentuales registrados en la evaluación del impacto por los servicios impartidos por COMPITE y en información estadística nacional.

* Corresponde al cambio promedio registrado durante el periodo 2005 a 2008
** Corresponde al cambio promedio anual durante el periodo 2005-2008