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De las más de 2 mil millones de personas que carecen de agua potable en sus hogares, 263 millones deben viajar 30 minutos por viaje para recogerla.

Con una crisis mundial de agua potable en el horizonte, las tecnologías antiguas y nuevas aprovechan al máximo los recursos hídricos existentes

El “Agua potable” simplemente significa agua que es segura para beber, y se está volviendo cada vez más escasa en el mundo. El aumento en el uso está estresando los recursos de agua dulce en todo el mundo y una lista aparentemente interminable de contaminantes puede convertir el agua potable en un peligro para la salud o simplemente hacerlo estéticamente inaceptable.

De las más de 2 mil millones de personas que carecen de agua potable en su casa, 844 millones ni siquiera tienen un servicio de agua potable básico, incluyendo los 263 millones que deben viajar 30 minutos por viaje para recolectar agua. Cerca de 159 millones beben agua de superficie no tratada. El agua potable no segura es una de las principales causas de la enfermedad diarreica, que mata a unos 800.000 niños menores de 5 años al año, generalmente en países en desarrollo, pero se espera que 90 países no alcancen la meta de cobertura universal para el 2030.

¿Qué Hace que el Agua Sea Inadecuada para Beber?

La Organización Mundial de la Salud (OMS) organiza la contaminación del agua potable como orgánica, inorgánica, radiológica y microbiológica, e incluye medidas de aceptabilidad del sabor, olor y apariencia.

  • Los contaminantes orgánicos son químicos a base de carbono, incluidos los solventes y pesticidas, que se introducen a través de la escorrentía agrícola o la descarga industrial. Pueden ser responsables de una variedad de problemas de salud graves, desde el cáncer hasta la alteración de la función endócrina.
  • Las amenazas radiológicas incluyen radón, cesio, plutonio y uranio. En América del Norte, el radón es la causa principal del cáncer de pulmón en los no fumadores y la principal causa ambiental de mortalidad por cáncer en general.
  • Los contaminantes inorgánicos, como los ácidos minerales, las sales inorgánicas, metales, cianuros y sulfatos, persisten en el medio ambiente. Los metales pesados pueden causar problemas neurológicos en los seres humanos, especialmente en los no nacidos y los niños, y también bio-acumularse en algunos alimentos. El arsénico puede causar cáncer, lesiones cutáneas, enfermedades cardiovasculares, diabetes y deterioro cognitivo. La proliferación de algas a partir de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno también pueden introducir las cianotoxinas en el agua potable.
  • Los agentes patógenos transmitidos por el agua incluyendo las bacterias, virus, protozoos y parásitos se introducen en el agua a través de las heces y pueden causar una variedad de enfermedades, desde gastroenteritis leve hasta diarrea potencialmente mortal, disentería, hepatitis, fiebre tifoidea, cólera y criptosporidiosis. Hay millones que también están infectados con enfermedades tropicales transmitidas por el agua que incluyen el tracoma, la causa más común de ceguera prevenible.

También están atacando al agua potable los llamados “contaminantes emergentes” o “contaminantes de la preocupación ambiental emergente”, que incluyen productos farmacéuticos introducidos a través de los efluentes y la escorrentía de las operaciones ganaderas.

La turbidez (falta de claridad causada por partículas mezcladas) puede dar al agua un sabor, olor o aspecto inaceptable. Si el agua turbia es dañina o simplemente poco atractiva depende del material presente. Para un tratamiento de agua potable, eficaz, es importante analizar cuidadosamente la fuente de agua y luego adaptar el tratamiento a las condiciones y estándares específicos del agua.

Tratamiento de Agua para Potabilidad

Muchos procesos de tratamiento de agua probados con el tiempo, todavía están en uso en las etapas de tratamiento primarias. La historia del tratamiento de agua se remonta a miles de años, hasta la civilización minoica, alrededor del año 1700 A.C.; y los antiguos egipcios, quienes utilizaron por primera vez la floculación y sedimentación para aclarar el agua alrededor del año 1500 A.C.

La sedimentación permite que las partículas en el agua turbia se asienten. El alumbre y otros aditivos “pegajosos” conocidos como polielectrolitos ayudan al proceso de sedimentación mediante la floculación, o adhiriendo las partículas entre sí en “flóculos”. La floculación y la sedimentación con aclaradores es común en las plantas de tratamiento de agua.

En entendimiento de la microbiología que vino con el trabajo del Dr. John Snow y Louis Pasteur en el siglo XIX tuvo grandes consecuencias para el tratamiento del agua. La investigación relacionó la turbidez con patógenos, y los filtros de arena se utilizaron por primera vez para el tratamiento de un suministro de agua público en 1829 en Londres. Los sistemas municipales de agua en los Estados Unidos siguieron el ejemplo a principios del 1900, y el proceso de filtración con capas de arena, grava y carbón vegetal sigue siendo un fenómeno generalizado en la actualidad.

Pero los desinfectantes como el cloro en América y el ozono en Europa desempeñaron el papel más importante en la eliminación de las epidemias de enfermedades transmitidas por el agua, como la fiebre tifoidea, la disentería y el cólera. Hoy en día, los suministros de agua municipales se precloran de forma rutinaria para prevenir el crecimiento biológico y de algas, o se clorinan en las etapas finales del tratamiento del agua. La cloración junto con la aireación también se utiliza para eliminar el hierro disuelto y la aireación elimina de manera efectiva los compuestos orgánicos volátiles (VOC, por sus siglas en inglés). Otros métodos de desinfección incluyen la luz ultravioleta (UV) y el ajuste de pH.

Tratamientos de Agua Modernos

En los tiempos modernos, los avances en la tecnología se han construido sobre la base de tratamientos más antiguos. Por ejemplo, los procesos aeróbicos han sido durante mucho tiempo el pilar del tratamiento de efluentes, en particular para las aguas cloacales y otros flujos de residuos con alto contenido orgánico o biodegradable. En los procesos aeróbicos, los microorganismos que crecen en el agua oxigenada descomponen los contaminantes orgánicos y eliminan los nitratos.

El tratamiento aeróbico más actual y más eficiente se encuentra en el reactor de biofilm de membrana aireada (MABR), que utiliza hasta un 90% menos de energía para la aireación, la etapa de tratamiento biológico con mayor consumo de energía. En MABR, la nitrificación-desnitrificación simultánea se lleva a cabo en un solo tanque que contiene una membrana permeable al aire, bobinada en espiral. La aireación se realiza a una presión cercana a la atmosférica. El MABR, que es notable tanto por su alta calidad de efluente como por su ahorro de energía, está disponible para modernizar las plantas existentes, así como también en sistemas paquetizados pequeños adecuados para las estrategias del tratamiento descentralizado. La descentralización coloca plantas más pequeñas cerca del punto de uso, eliminando la necesidad de enormes plantas regionales y las costosas redes de tuberías que están financieramente fuera del alcance de muchas regiones.

Otros procesos de purificación de agua que utilizan membranas han logrado avances significativos desde los años 70 y 80, incluso en la filtración por ósmosis inversa. La filtración moderna en la ósmosis inversa (OI) se realiza forzando agua presurizada a través de una membrana que es semipermeable a nivel molecular para excluir los solutos no deseados.

Una forma común en que se usa la OI en la producción de agua potable es a través de la desalinización. Los avances a mediados de la década del 2010 aumentaron su energía y rentabilidad. Las plantas modernas de desalinización producen aproximadamente el 50% del agua potable de Israel. Las mayores tasas de recuperación y el menor consumo de energía y los productos químicos han hecho que la desalinización sea mucho menos costosa. Ahora la desalinización está disponible en Opciones Paquetizadas Inteligentes de rápida implementación y adaptables, aptas para la descentralización.

La digestión anaeróbica, un proceso de tratamiento biológico que se basa en microbios que florecen en ausencia de oxígeno, ahora se utiliza para eliminar el material orgánico y rastrear contaminantes orgánicos (TOC, por sus siglas en inglés) generados por la actividad humana. Los TOCs se acumulan por medio de la biomagnificación y bioacumulación en los organismos y causan daños irreversibles en humanos y animales por medio de la ruptura en los sistemas endócrinos y causan tumores.

Durante el proceso de digestión anaeróbica, los microorganismos descomponen los compuestos orgánicos, creando un biogás que es principalmente metano. Los sistemas de conversión de residuos en energía también se pueden instalar para recolectar el metano y usarlo para generar energía.

El intercambio iónico, un proceso químico que intercambia iones disueltos no deseados por iones cargados de manera similar, se usa ampliamente para la potabilización en procesos que incluyen el ablandamiento del agua, la desmineralización, desalización, desionización y desinfección. Las resinas especializadas en intercambio iónico dirigidas a contaminantes específicos como nitratos, perclorato y uranio también se han vuelto cada vez más populares para la producción de agua potable.

El Futuro del Agua Potable

Se predice que la demanda de agua dulce en todo el mundo va a aumentar en un 55% entre el 2000 y 2050 y, recientemente, los científicos de la NASA han determinado que los recursos de agua dulce se están usando más rápido de lo que se están reponiendo. Jay Famiglietti, un hidrólogo senior de la NASA, advirtió lo siguiente: “El nivel freático está cayendo en todo el mundo. No hay un suministro infinito de agua”.

El agua potable es fundamental para la vida humana y tenemos que considerar que es un problema creciente en el futuro previsible.