Cloración del agua

La cloración del agua es el proceso de añadir cloro o compuestos clorados, como el hipoclorito de sodio, al agua . Este método se utiliza para eliminar bacterias, virus y otros microbios presentes en el agua. En particular, la cloración se emplea para prevenir la propagación de enfermedades transmitidas por el agua, como el cólera , la disentería y la fiebre tifoidea . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

En un artículo publicado en 1894, se propuso formalmente añadir cloro al agua para desinfectarla. Otras dos autoridades respaldaron esta propuesta y la publicaron en numerosos artículos en 1895. ^{[ 4 ]} Los primeros intentos de implementar la cloración del agua en una planta de tratamiento se realizaron en 1893 en Hamburgo , Alemania. En 1897, la ciudad de Maidstone , Inglaterra, fue la primera en tratar con cloro todo su suministro de agua. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La cloración permanente del agua comenzó en 1905, cuando un filtro de arena lento defectuoso y un suministro de agua contaminado causaron una grave epidemia de fiebre tifoidea en Lincoln , Inglaterra. ^{[ 7 ]} Alexander Cruickshank Houston utilizó la cloración del agua para detener la epidemia. Su instalación añadía una solución concentrada de la llamada "cal clorada" (una mezcla de hipoclorito de calcio , hidróxido de calcio y cloruro de calcio ) al agua tratada. No se trataba simplemente de cloruro de calcio moderno, sino que contenía gas cloro disuelto en agua de cal (hidróxido de calcio diluido) para formar hipoclorito de calcio (cal clorada). La cloración del suministro de agua ayudó a detener la epidemia y, como medida de precaución, se continuó hasta 1911, cuando se puso en funcionamiento un nuevo suministro de agua. ^{[ 8 ]}

El primer uso continuo de cloro en Estados Unidos para desinfección tuvo lugar en 1908 en el embalse de Boonton (en el río Rockaway ), que abastecía a Jersey City, Nueva Jersey . ^{[ 9 ]} La cloración se logró mediante adiciones controladas de soluciones diluidas de cloruro de cal ( hipoclorito de calcio ) en dosis de 0,2 a 0,35 ppm. El proceso de tratamiento fue concebido por John L. Leal , y la planta de cloración fue diseñada por George Warren Fuller. ^{[ 10 ]} En los años siguientes, la desinfección con cloro mediante cloruro de cal (hipoclorito de calcio) se implementó rápidamente en los sistemas de agua potable de todo el mundo. ^{[ 11 ]}

La técnica de purificación de agua potable mediante gas cloro licuado comprimido fue desarrollada por un oficial británico del Servicio Médico Indio , Vincent B. Nesfield, en 1903. Según su propio relato: «Se me ocurrió que el gas cloro podría resultar satisfactorio... si se encontraran los medios adecuados para su uso... La siguiente cuestión importante era cómo hacer que el gas fuera portátil. Esto podría lograrse de dos maneras: licuándolo y almacenándolo en recipientes de hierro revestidos de plomo, con una boquilla de un canal capilar muy fino y provistos de un grifo o una tapa de rosca. Se abre el grifo y se coloca el cilindro en la cantidad de agua necesaria. El cloro burbujea y, en diez o quince minutos, el agua es completamente segura. Este método sería útil a gran escala, por ejemplo, para carros cisterna de agua». ^{[ 12 ]}

El mayor Carl Rogers Darnall , profesor de química en la Escuela de Medicina del Ejército , realizó la primera demostración práctica de esto en 1910. ^{[ 13 ]} Este trabajo se convirtió en la base de los sistemas actuales de purificación de agua municipal . Poco después de la demostración de Darnall, el mayor William JL Lyster del Departamento Médico del Ejército utilizó una solución de hipoclorito de calcio en una bolsa de lino para tratar el agua.

Durante muchas décadas, el método de Lyster siguió siendo el estándar para las fuerzas terrestres estadounidenses en el campo y en los campamentos, implementado en forma de la conocida bolsa Lyster (también escrita como bolsa Lister). Esta bolsa de lona, ​​destinada a "agua y esterilización", era un componente común de las cocinas de campaña, con una capacidad estándar de 36 galones por cada 100 personas, que colgaba de un trípode, a menudo improvisado. Utilizada desde la Primera Guerra Mundial hasta la Guerra de Vietnam, ha sido reemplazada por sistemas de ósmosis inversa que producen agua potable mediante la filtración a presión del agua local a través de filtros microscópicos: la Unidad de Purificación de Agua por Ósmosis Inversa (1980) y el Sistema Táctico de Purificación de Agua (2007) para la producción a gran escala, y la unidad Purificadora de Agua Ligera para necesidades a menor escala, que incluye tecnología de ultrafiltración para producir agua potable de cualquier fuente y utiliza ciclos de retrolavado automatizados cada 15 minutos para simplificar las operaciones de limpieza.

El gas cloro se utilizó por primera vez de forma continua para desinfectar el suministro de agua en la planta de filtración de Belmont, Filadelfia , Pensilvania, mediante una máquina inventada por Charles Frederick Wallace, quien la denominó Clorador. Fue fabricada por la compañía Wallace & Tiernan a partir de 1913. ^{[ 14 ]} Para 1941, la desinfección del agua potable en Estados Unidos con gas cloro había reemplazado en gran medida el uso de cloruro de cal. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Como halógeno , el cloro es un desinfectante altamente eficaz y se añade al suministro público de agua para eliminar patógenos causantes de enfermedades, como bacterias , virus y protozoos , que suelen proliferar en los depósitos de agua, en las paredes de las tuberías principales y en los tanques de almacenamiento. ^{[ 17 ]} Los agentes microscópicos de muchas enfermedades, como el cólera , la fiebre tifoidea y la disentería, causaban la muerte de innumerables personas anualmente antes de que se emplearan de forma rutinaria métodos de desinfección. ^{[ 17 ]}

La mayor parte del cloro se fabrica a partir de sal común (NaCl) mediante electrólisis en el proceso cloroalcalino . El gas resultante, a presión atmosférica, se licúa a alta presión. El gas licuado se transporta y se utiliza tal cual.

Como agente oxidante fuerte , el cloro mata mediante la oxidación de moléculas orgánicas. ^{[ 17 ]} El cloro y el ácido hipocloroso, producto de su hidrólisis , no tienen carga y, por lo tanto, penetran fácilmente la superficie cargada negativamente de los patógenos. Es capaz de desintegrar los lípidos que componen la pared celular y reaccionar con las enzimas y proteínas intracelulares , dejándolas inactivas. Los microorganismos mueren o dejan de ser capaces de multiplicarse. ^{[ 18 ]}

La desinfección mediante cloración puede ser problemática en ciertas circunstancias. El cloro puede reaccionar con compuestos orgánicos presentes de forma natural en el suministro de agua para producir compuestos conocidos como subproductos de desinfección (SPD). Los SPD más comunes son los trihalometanos (THM) y los ácidos haloacéticos (AHA). Los trihalometanos son los principales subproductos de desinfección generados por la cloración. En dosis altas, el bromoformo ralentiza principalmente la actividad cerebral normal, lo que se manifiesta con síntomas como somnolencia o sedación. La exposición crónica tanto al bromoformo como al dibromoclorometano puede causar cáncer de hígado y riñón, así como enfermedades cardíacas, pérdida del conocimiento o la muerte en dosis altas. ^{[ 20 ]} Debido a la posible carcinogenicidad de estos compuestos, las regulaciones sobre agua potable en todo el mundo desarrollado exigen un monitoreo regular de la concentración de estos compuestos en los sistemas de distribución de agua municipales. La Organización Mundial de la Salud ha declarado que "los riesgos para la salud derivados de estos subproductos son extremadamente pequeños en comparación con los riesgos asociados a una desinfección inadecuada". ^{[ 2 ]}

También existen otras preocupaciones con respecto al cloro, incluyendo su naturaleza volátil, que hace que desaparezca demasiado rápido del sistema de agua, y problemas como el sabor y el olor.

Un declorador es un aditivo químico que elimina el cloro o la cloramina del agua. Si el agua del grifo está clorada, debe declorarse antes de usarla en un acuario , ya que el cloro puede dañar la vida acuática del mismo modo que mata a los microorganismos . El cloro mata a los peces ^{[ 21 ]} y daña el filtro biológico del acuario ^{[ 22 ]} . Los productos químicos que cumplen esta función son agentes reductores que reducen las especies de cloro a cloruro , que es inocuo para la vida.

Algunos compuestos empleados en decloradores comerciales son el tiosulfato de sodio , el hidroximetanosulfonato de sodio y el ácido hidroximetanosulfínico de sodio. ^{[ 23 ]}

• Desinfección de emergencia del agua potable ( Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. )
• Inventario Nacional de Contaminantes - Cloro
• División de Química del Cloro del Consejo Estadounidense de Química