Purificación del Agua

El agua es el solvente universal por excelencia. Nuestro cuerpo, los alimentos que digerimos, las plantas y todo ser vivo, contienen agua, por eso debemos ser cuidadosos con su consumo tanto cualitativo como cuantitativo. La purificación del agua es el proceso de eliminar elementos nocivos o contaminantes biológicos de para que pueda ser ingerido de forma segura por las personas, además de ser utilizado para algún tipo de actividad médica, química o farmacológica. La idea es reducir la concentración de sustancias en suspensión, como parásitos, bacterias, hongos, algas, virus y materiales que entran en el agua tras la lluvia.

El agua que procede de fuentes superficiales (ríos, lagos y quebradas), es objeto día a día de una severa contaminación, producto de las actividades del hombre. La purificación del agua es un proceso de gran importancia puesto que permite suministrar agua lista para ser consumida a enormes agrupaciones humanas.

Existen distintos métodos que se emplean habitualmente en la purificación de agua. Su efectividad depende del tipo de contaminante tratado y del tipo de aplicación en la que se va a utilizar el agua no existiendo un proceso.

Filtrado Mecánico

La filtración con membranas es una técnica empleada para separar partículas de un líquido para purificarlo. En la filtración con membranas, un disolvente atraviesa una membrana semipermeable. La permeabilidad de la membrana está determinada por el tamaño de los poros de la membrana y actúa como barrera para las partículas que son más grandes que los poros, mientras que el resto del disolvente puede pasar libremente a través de la membrana. El resultado es un fluido limpio y filtrado a un lado de la membrana, con la solución eliminada al otro.

La aparición de las nanotecnologias ha permitido el desarrollo de tecnologías de membrana aplicadas al filtrado de agua, más adecuados en países donde el agua es propensa a contenido biológico. En funcion del tamano de soluto que puede ser filtrado, se pueden clasificar como se muestra a continuación:

Filtrado Grueso

También llamado filtrado de partículas, puede utilizar desde un filtro de arena de 1 mm, Filtros de lecho profundo o hasta un filtro de cartucho de 1 micra. En paises con buena calidad de agua, es habitual el uso de filtros de carbono activado que proporcionan buen sabor y eliminan algunos omponentes quimicos. Sin embargo, los filtros de carbono no son lo suficientemente eficaces eliminando contenido biologico dado que sus poros son de micras.


Microfiltrado

La MF es un proceso a baja presión [hasta 100 psi (7 bares)] para separar los solutos de mayor tamaño de las soluciones acuosas por medio de una membrana semipermeable. Este proceso se realiza a través de un caudal de solución del proceso que fluye a través de la superficie de una membrana a presión. Los solutos retenidos (como las partículas sólidas) saldrán del caudal del proceso y no se acumularán en la superficie de la membrana. Utiliza dispositivos con poros de tamano entre 1 a 0,1 micras para filtrar las bacterias. Una implementación habitual de esta técnica se encuentra en el proceso de elaboración de cerveza.


Ultrafiltrado

La UF es un proceso a baja presión [hasta 150 psi (10 bares)] para separar los solutos de las soluciones acuosas por medio de una membrana semipermeable. La UF proporciona sobre todo una completa barrera contra las partículas más grandes que el tamaño del poro, bacterias y los abundantes y pequeños virus que normalmente se encuentran en el suministro de agua. La UF funciona con un mecanismo de eliminación en superficie parecido a un colador fino con un tamaño de los poros muy uniforme. Se rechaza cualquier partícula que sea más grande que el tamaño del poro. Esta característica hace que las membranas de UF sean ideales para cumplir los requisitos de calidad de una filtración absoluta. Además, para una eliminación eficaz y un índice de eliminación absoluto, las membranas de UF tienden a ser más compactas, lo que permite una automatización más alta con funcionamiento sin atención y usar en menor medida productos químicos. El tamaño del poro va de 0.1 µm a 0.01 µm (micras).


Nanofiltrado

La nanofiltración es el proceso mediante el cual se hace pasar un fluido a través de una membrana semipermeable a una determinada presión de forma que se produce una separación basada en el tamaño de las moléculas que pueden atravesar dicha membrana (entre 0.001 y 0.01 mm). Se obtienen dos corrientes del fluido de entrada: el permeado, que el fluido que ha pasado a través de la membrana y al cual se le han retirado los componentes cuyo peso molecular es mayor que el tamaño de poro de la membrana, y el concentrado, que es la que corresponde al fluido que no ha atravesado la membrana y que concentra los componentes de la corriente principal.


Osmosis Inversa

Mediante este procedimiento el líquido a tratar es comprimido a presión a través de una membrana sintética semipermeable. Esta membrana solo permite el paso a agua pura, substancias disueltas y no disueltas en el agua no pueden penetrar dicha membrana y son desechadas regularmente como resto residual.

La membrana utilizada no dispone de poros. Se diferencian entre membranas de agua dulce y membranas de agua salada. El proceso funciona de manera que el agua con alto contenido sedimentario es sometido a presión y orientado hacia la membrana semipermeable, de manera que la presión acumulada supere a la presión natural osmótica. De esta manera las moléculas de agua pasan de la solución de mayor concentración a la solución de menor concentración.

Desinfección del Agua

La desinfección es uno de los pasos más importantes de la purificación del agua de ciudades y de comunidades. Responde al propósito de matar a los actuales microorganismos indeseados en el agua; por lo tanto los desinfectantes se refieren a menudo como biocidas. Hay una gran variedad de técnicas disponibles para desinfectar los líquidos y superficies, por ejemplo: desinfección con ozono, desinfección con cloro y desinfección UV.

Cloración

El cloro es el desinfectante más usado para reducir o eliminar los microorganismos, tales como bacterias y virus, que pueden estar presentes en los suministros de agua. La adición de cloro para el agua potable ha reducido en gran medida el riesgo de enfermedades transmitidas por el agua, algunos responsables de enfermedades como la difteria, las fiebres tifoideas y el cólera. No obstante, es incapaz de destruir ciertos microorganismos parásitos patógenos. La cloración desinfecta el agua, pero no la purifica por completo. Hay que tener cuidado ya que una concentración muy elevada de cloro puede ser tóxica para los seres vivos.


Ebullición

De no existir un medio de desinfección, el agua potable puede ser hervida. Al hervir, se elimina casi la totalidad de los microorganismos presentes en el agua, pero no todos. A pesar de ser un método efectivo contra la mayoría de patógenos microbianos, hervir el agua presenta inconvenientes y limitaciones:

  • No es aplicable al agua corriente que sale del caño (lavado de alimentos)
  • Es propenso a nueva contaminación
  • Requiere un alto consumo de tiempo y energía
  • No elimina solutos, como herbicidas, pesticidas ó metales, sino que realmente incrementa su concentración
  • Contaminantes sólidos, que pueden venir por el sistema de cañerías, como la arena, barro y otros, no son eliminados
  • No todos los microorganismos mueren al hervir el agua. Bacterias como el el CLOSTRIDIUM PERFRINGENS causante de graves intoxicaciones, son extremadamente resistentes al calor.
  • Descompone los iones de Bicarbonato en Carbonato de Calcio
  • Si el agua se hierve en ollas de Aluminio, se contamina con Oxido de Aluminio.
  • El Cloro interactúa con otros contaminantes contenidos en el agua para crear trihalometanos, de los cuales el mas común es el cloroformo. El cloroformo ha sido prohibido y puede causar daños severos en los riñones e higado, reducción de la respiración, baja presión sanguinea, dolores abdominales, vómito, ictericia, hepatitis y cancer
  • El agua hervida pierde el oxígeno disuelto y, al evaporarse el agua, hace que los minerales existentes concentren su sabor.

Ozonización

Como purificador de agua, el ozono es un gas muy efectivo porque descompone los organismos vivos sin dejar residuos químicos que puedan dañar la salud o alterar el sabor del agua. Reduciendo su aspecto turbio, el mal olor y sabor del agua, así como la cantidad de sólidos en suspensión. No sólo elimina las bacterias causantes de enfermedades, sino que también inactiva virus y otros microorganismos que el cloro no puede destruir. Es costoso y requiere mantenimiento constante, instalación especial y utiliza energía eléctrica.


Radiación Ultravioleta

Con una longitud de onda de 253,7 nm de radiación UV-C, aproximadamente. El 85% de la radiación es absorbida por el núcleo celular bacteriano, impidiendo el metabolismo en el núcleo y por lo tanto su reproducción. Mediante este procedimiento se eliminan virus, bacterias, hongos y levaduras. Para una desinfección efectiva hay que tener en cuenta la correcta intensidad y duración de la radiación. De manera que la efectividad depende de la potencia de las lámparas UV utilizadas y, por supuesto, de la transparencia del agua a tratar. Este método es automático, efectivo, no daña al medio ambiente y es fácil de instalar; además, puede purificar hasta 200 litros de agua al día. Los filtros de este tipo de equipos se deben reemplazar cada seis meses y el bulbo de la lámpara de rayos UV debe cambiarse cada año.


Plata Coloidal

Algunos filtros que contienen carbón activado poseen, además, una cantidad adecuada de Plata Coloidal (es decir, plata sólida finamente dividida), que en el transcurso de la operación del filtro, van liberando progresivamente iones positivos de plata. Diversos estudios muestran que los iones de plata poseen propiedades oligodinámicas que resultan letales para los microorganismos.

Este metal se encuentra finamente dividido, formando parte de pequeñas partículas junto con el carbón activado. La Plata Pura Coloidal "elimina" o, mejor dicho "quita" a microorganismos como bacterias u hongos que pudieran estar presentes en el agua, por su gran poder absorbente. Esto se debe a la propiedad que presentan las partículas coloidales, que tienen un pequeño tamaño, una gran superficie de contacto. Las bacterias u hongos son absorbidos por la Plata Pura Coloidal y quedan retenidas en su superficie.La Plata Pura Coloidal metálica deja "libre" pequeñas cantidades de ión plata (plata con una carga positiva) que es el que posee propiedades desinfectantes. Estos "iones" se combinan con grupos químicos importantes para las distintas funciones vitales de las bacterias u hongos. De esta forma, alteran estos compuestos (proteínas) e impiden que la bacteria o los hongos puedan seguir con su vida normal. También alteran la pared celular y la membrana citoplasmática de la bacteria. Estos componentes actúan seleccionando el pasaje de sustancias a la bacteria y la protegen contra posibles agresiones del medio. Así la bacteria dejará de reproducirse y, por tanto, de formar colonias.

Desmineralización del Agua

Destilación

Mediante este método se calienta el agua hasta alcanzar el punto de ebullición y se recoge el vapor de agua condensada. El método mas simple es recoger el agua que se condensa en la tapa del envase. Muchos de los elementos contaminantes quedan atrás, especialmente los metales pesados. Algunos elementos perjudiciales que pasan fácilmente al estado gaseoso, como ciertos productos químicos orgánicos, pueden unirse fácilmente al agua condensada. De manera que el proceso de destilación no puede eliminar todas las sustancias químicas.

Este método elimina todos los minerales, incluyendo los que son favorables para la salud humana. Este proceso consume mucha energía y es por lo tanto un proceso costoso. También si tenemos en cuenta que los minerales esenciales que se pierden tienen que ser suministrados adicionalmente al cuerpo para evitar posibles procesos degenerativos o carencias. A este método para la obtención de agua pura no solo sería recomendable, sino imprescindible sumarle otro para energetizar o revitalizar la misma.


Intercambio de Iones

Intercambio de iones es un proceso rápido y reversible en el cual los iones impuros presentes en el agua son reemplazados por iones que despiden una resina de intercambio de iones. Los iones impuros son tomados por la resina que debe ser regenerada periódicamente para restaurarla a su forma iónica original. Alguinos ejemplos:

  • Purificación de agua - la resina de intercambio iónico se usa para eliminar iones venenosos y de metales pesados de soluciones, sustituyéndolos por otros inocuos.
  • Agua de pureza superior (UPW) - El agua de mayor pureza es necesaria en la electrónica, experimentos científicos de superconductores, industria de biotecnología y otros. Dicha agua se produce usando procesos de intercambio iónico o combinaciones de membranas y métodos de intercambio iónico. Los iones del hidrógeno (que fueron sustituidos en las resinas de intercambio catiónico) e hidroxilos (que fueron sustituidos en las resinas de intercambio de aniones) se recombinan, produciendo moléculas de agua. El proceso de purificación normalmente se lleva a cabo en varios pasos con la “cubeta de lecho mixto” al final de la cadena tecnológica.
  • Ablandamiento de agua - las resinas de intercambio iónico se utilizan para sustituir los iones de magnesio y calcio encontrados en el agua dura con iones de sodio. Los iones de calcio y magnesio desaparecen de la resina y se sustituyen por iones de sodio procedentes de la solución hasta que se alcanza un nuevo equilibro.

Tabla Resumen

Puede descargar un Resumen de las Tecnologías de Purificación en el siguiente enlace.

Plantas Purificadoras