En el ámbito del tratamiento del agua, es primordial garantizar su seguridad y pureza mediante métodos de desinfección eficaces. Existen varios enfoques clave para los métodos de desinfección en el tratamiento del agua, cada uno con mecanismos y aplicaciones únicos. A continuación, profundizaremos en los distintos métodos de desinfección en el tratamiento del agua, garantizando que sea segura para su consumo y uso.

Impacto de los habitantes microscópicos

Los habitantes microscópicos de los medios acuáticos pueden dividirse en dos grupos en función de su impacto:

1. Bacterias, hongos y algas que provocan el ensuciamiento de tuberías, intercambiadores de calor, depósitos de almacenamiento de agua, componentes de filtros, etc. Suelen introducirse en el agua desde fuentes superficiales y se reproducen en condiciones favorables.
2. Microorganismos patógenos y condicionalmente patógenos: virus, bacterias, hongos, huevos de helmintos, que pueden causar enfermedades infecciosas en humanos y animales.

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¿Cuáles son los métodos de desinfección del agua?

Los métodos de desinfección del agua se basan en su principio de acción:

• Métodos físicos o no químicos, en los que la desinfección se produce por la influencia de factores físicos (ebullición, ultravioleta, electrólisis, ósmosis inversa);
• Métodos químicos o con reactivos, en los que se añaden al agua determinados reactivos (cloro, ozono, agentes no oxidantes);
• Métodos combinados, que implican la combinación de ambas tecnologías, como la ultrafiltración y la cloración.

A continuación, examinaremos más detenidamente los métodos de desinfección del agua enumerados, así como las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Métodos físicos de desinfección del agua

Los métodos físicos se basan en procesos físicos para eliminar los contaminantes sin utilizar productos químicos. Entre ellos se incluyen.

Hervir

Al llevar el agua a ebullición, se eliminan la mayoría de los organismos patógenos, lo que hace de éste uno de los métodos de esterilización del agua más sencillos y accesibles.

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Es importante tener en cuenta que para una desinfección completa del agua, no sólo hay que llevarla a ebullición, sino hervirla durante al menos cinco minutos.

VENTAJAS:

• sencillez de ejecución
• no se necesita equipo adicional;
• eficacia contra la mayoría de los microorganismos patógenos;
• además de la desinfección, reduce la dureza y la turbidez del agua.

INCONVENIENTES:

• aumento significativo del consumo de energía al aumentar el volumen de agua;
• duración elevada;
• posibilidad de contaminación secundaria.

Ultravioleta

Desde la antigüedad, la humanidad conoce los efectos beneficiosos de la luz solar. Gracias a la radiación ultravioleta, que es uno de los componentes del espectro UV, son capaces de romper la estructura de la timina en el ADN de los microorganismos. Como resultado, las bacterias y los virus pierden su capacidad de reproducirse tanto en el agua como en el cuerpo humano.

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El método más sencillo de desinfección UV del agua es el método SODIS. El agua, filtrada para eliminar las partículas mecánicas de tamaño superior a 50 micras, se vierte en botellas de PET (tereftalato de polietileno), que se colocan sobre una superficie expuesta a la luz solar directa. La principal desventaja de este método es la necesidad de luz solar activa. El método es más eficaz en la franja comprendida entre los 35 grados de latitud norte y sur, donde la desinfección dura unas seis horas. A medida que disminuye la intensidad de la luz solar, aumenta la duración de la desinfección.

Los dispositivos para la desinfección del agua se fabrican en forma de tubos mecánicos cilíndricos con un emisor de manguito de cuarzo. El agua entra en la carcasa y fluye alrededor del manguito, quedando así expuesta a la radiación UV y desinfectada. La longitud de onda en la mayoría de estos dispositivos es de unos 250 nm.

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Hoy en día, este tipo de dispositivos se utilizan para la desinfección preventiva del agua, tanto potable como doméstica, tras complejos sistemas de depuración. La instalación de un emisor de este tipo evita la obstrucción de tuberías, elementos filtrantes, lavadoras, etc.

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VENTAJAS:

• método fácil de usar;
• no requiere equipos voluminosos;
• no necesita una dosificación constante de reactivos;
• no introduce contaminación secundaria en el agua, a diferencia de la desinfección con reactivos;
• bajo consumo de energía.

DESVENTAJAS:

• no es eficaz contra una amplia gama de microorganismos; se recomiendan métodos combinados para el agua contaminada con patógenos;
• es necesario sustituir regularmente la fuente de irradiación
• el agua debe estar libre de partículas mecánicas antes de pasar por el dispositivo, ya que pueden reducir la eficacia del método en un 50%;
• no se puede prolongar la acción.

Ósmosis inversa y ultrafiltración

El tamaño de los poros de las membranas de ósmosis inversa es 4000 veces menor que el de las células bacterianas más pequeñas y 200 veces menor que el de las partículas víricas. Por lo tanto, estos filtros son capaces de retener el 100% de los microorganismos. Esta tecnología se utiliza principalmente para purificar el agua potable. Es la base de los filtros domésticos, las máquinas expendedoras, los quioscos dispensadores de agua e incluso la producción de alimentos y bebidas.

VENTAJAS:

• eliminación del 100% de virus y bacterias
• tamaño compacto y alta productividad
• respeto al medio ambiente;
• eliminación de otras toxinas además de los contaminantes microbiológicos: metales pesados, sustancias orgánicas, cloro, etc.

DESVENTAJAS:

• Coste relativamente elevado de la tecnología;
• gran cantidad de aguas residuales: del 20 al 70% de la producción, según el tamaño de la membrana y la presión;
• falta de acción prolongada, lo que limita el uso del agua directamente en el punto de consumo. Alternativamente, el agua requiere una desinfección combinada.

Las membranas de ultrafiltración tienen poros relativamente grandes que pueden dejar pasar parcialmente partículas de virus, por lo que este método sólo puede utilizarse en combinación con reactivos o luz ultravioleta.

Métodos químicos de desinfección del agua

Los métodos de desinfección con reactivos, como habrá adivinado, implican la adición de determinadas sustancias al agua. Estos compuestos se dividen en dos grupos:

• Agentes oxidantes - destruyen la estructura celular de los microorganismos oxidándolos, al tiempo que se reducen a compuestos menos activos.
• Agentes no oxidantes - proporcionan una acción bactericida mediante efectos específicos sobre los microorganismos, deteniendo su reproducción.

A continuación hablaremos de los principales métodos de desinfección del agua, sus desventajas y ventajas.

Cloración

Este método consiste en añadir al agua compuestos que contienen cloro activo, capaces de oxidar los microorganismos y la materia orgánica.

A continuación se presentan los principales desinfectantes a base de cloro:

• Agua clorada: tiene un buen efecto desinfectante y puede dosificarse fácilmente en el agua. La desventaja es el aumento de los requisitos de seguridad para su almacenamiento.
• El hipoclorito de sodio o de calcio son los desinfectantes más comunes hoy en día. Se producen en forma de gránulos, que se disuelven en agua y se dosifican en forma líquida. Son cómodos de transportar, pero no son eficaces contra los quistes y su eficacia disminuye con el almacenamiento prolongado.
• Sales de ácido cloroisocianúrico, que se utilizan principalmente con fines técnicos para piscinas, depósitos, sistemas secundarios de suministro de agua, pero a veces también para desinfectar el agua potable en condiciones de campo. Los preparados se fabrican en forma de pastillas, cómodas de transportar y almacenar, y de gran eficacia.
• Las cloraminas se utilizan en plantas de tratamiento de agua centralizadas y se dosifican en el agua en forma de solución. La ventaja de este método es su efecto duradero. Las desventajas son un olor más fuerte y una menor eficacia.
• El dióxido de cloro es uno de los oxidantes del cloro más potentes, forma pocos productos secundarios, pero sólo puede obtenerse in situ, por lo que no se utiliza mucho en el tratamiento del agua.
• Cal clorada (una mezcla de hipoclorito de calcio, cloruro e hidróxido).

Hoy en día, la cloración es el método más común de desinfección del agua. Esto se debe a la gran eficacia del cloro contra el 99% de los microorganismos y a su efecto duradero. Esto significa que el agua suministrada a la tubería contiene una pequeña cantidad de cloro. Puede oxidar las impurezas, incluidos los microorganismos, el cloro y la materia orgánica que causan la decoloración del agua.

¿POR QUÉ ES PELIGROSO EL CLORO PARA EL SER HUMANO?

Cloración

Hay dos factores a tener en cuenta cuando se habla de los peligros del cloro. El cloro activo, que provoca el olor a cloro en el agua del grifo o de las piscinas, tiene propiedades que pueden resecar la piel y el cabello y causar irritación de las mucosas nasal y ocular. Sin embargo, se disipa rápidamente del agua durante su almacenamiento y no supone un peligro real para los seres humanos.

Sin embargo, el uso del cloro como desinfectante tiene consecuencias ocultas. Entre ellas, la formación de subproductos resultantes de la reacción del cloro con la materia orgánica que se encuentra en las aguas superficiales y el crecimiento microbiológico en las superficies de las tuberías. Estos compuestos se denominan "trihalometanos" (hidrocarburos en los que uno o más átomos se sustituyen por cloro). El contaminante del agua más común es el cloroformo (70-90% de todos los trihalometanos).

La toxicidad de estos compuestos tiene dos mecanismos:

• Al participar en el metabolismo, los cloroorgánicos promueven la liberación de tóxicos que tienen efectos sistémicos;
• En la segunda vía de interacción, se forman radicales libres que tienen un efecto cancerígeno.

Los estudios que se han realizado repetidamente en diferentes países muestran una correlación entre el consumo de agua clorada para beber y el desarrollo de cánceres del tracto gastrointestinal.

Sin embargo, el problema de los clororgánicos puede resolverse con éxito incluso con los filtros de carbón más sencillos.

Ozonización

El ozono es un potente oxidante. Es eficaz contra todos los microorganismos y sus esporas. Sin embargo, no es eficaz para eliminar las biopelículas y, por lo tanto, no es adecuado para desinfectar recipientes y piscinas.

El ozono se genera directamente en la planta de tratamiento de agua en generadores de ozono especiales, que contienen un generador de ozono, una columna para disolverlo e interaccionarlo con el agua y un filtro mecánico para eliminar las partículas oxidadas. El diagrama ilustra el proceso.

Como resultado de la interacción del ozono con el agua, se forman aldehídos, cetonas y ácidos orgánicos, que también tienen un efecto tóxico. Por ello, tras la ozonización, también es necesario utilizar filtros de carbón activado.

VENTAJAS:

• Alta eficacia contra todos los microorganismos;
• Ausencia de triclorometanos como subproductos;
• Elimina sabores y olores extraños.

INCONVENIENTES:

• Requiere equipos costosos;
• Mayores requisitos de seguridad y formación del personal;
• Formación de productos secundarios tóxicos para el ser humano.

Reactivos no oxidantes para la purificación del agua

Se trata de compuestos orgánicos complejos que pueden dañar la estructura celular de los microorganismos, lo que provoca que se detenga su reproducción. Este tipo de reactivos se utilizan principalmente para la desinfección de tuberías de agua, aguas domésticas y domésticas, y con menos frecuencia para el agua potable, ya que este tipo de reactivos, al igual que los derivados del cloro, deben eliminarse con carbón activado inmediatamente antes de utilizar el agua.

VENTAJAS:

• alta eficacia contra los microorganismos, incluida la biopelícula;
• ausencia de olores desagradables;
• forma cómoda para el transporte y el almacenamiento.

INCONVENIENTES:

• efecto insuficientemente estudiado en humanos, y necesidad de eliminar el exceso de reactivo del agua potable;
• imposibilidad de utilizarlo en combinación con oxidantes.

Uso de la plata y otros metales

Desde la antigüedad, la plata se ha utilizado como desinfectante cuando se vertía agua en recipientes de plata. Hoy en día, se ha demostrado que este método de desinfección del agua no es eficaz. Se han observado algunos resultados tras añadir al agua plata iónica y otros metales como el cobre y el estaño. Sin embargo, con las concentraciones máximas permitidas, el tiempo de desinfección es de al menos dos horas. También hay que destacar que la plata no es eficaz contra los quistes, la mayoría de las bacterias y los virus. En la actualidad, a veces se dosifican soluciones de plata en el agua potable para reducir el ensuciamiento biológico de recipientes y equipos.

Métodos combinados de desinfección del agua

La combinación de métodos físicos y químicos puede aumentar la eficacia de los métodos de desinfección en el tratamiento del agua.

Por ejemplo, la ultrafiltración permite eliminar las bacterias y la mayoría de las impurezas orgánicas. Al mismo tiempo, garantiza un alto nivel de transparencia del agua, lo que permite la desinfección final del agua de los virus mediante radiación ultravioleta. El uso de cloro para este tipo de agua también es eficaz, ya que el bajo contenido orgánico garantiza un bajo contenido de compuestos orgánicos clorados, peligrosos para el ser humano, pero al mismo tiempo se preserva la acción prolongada del cloro.

Tecnologías emergentes

Continuamente se desarrollan tecnologías innovadoras para mejorar los tipos de desinfección del agua:

• Fotocatálisis: Utiliza la luz para activar un catalizador, normalmente dióxido de titanio, que produce radicales libres capaces de descomponer los contaminantes orgánicos y matar los microorganismos.
• Sonicación: La aplicación de ondas ultrasónicas para agitar y alterar la estructura celular de los patógenos en el agua...

Conclusión

La elección del método de desinfección depende de varios factores, como el tipo de agua que se va a tratar, la naturaleza de los contaminantes presentes y el nivel de pureza requerido para el uso previsto del agua. Comprender estos distintos métodos de desinfección del agua ayuda a seleccionar la tecnología más adecuada para garantizar un agua limpia y segura.

No dude en profundizar en cada uno de estos métodos o preguntar sobre aspectos concretos de la desinfección en el tratamiento del agua en los comentarios que aparecen a continuación. ¡Sus preguntas son siempre bienvenidas!