Las cianobacterias generan toxinas peligrosas en el agua. Estas proliferaciones, conocidas como floraciones algales nocivas (HABs, por sus siglas en inglés), se han incrementado a nivel global debido al cambio climático y el exceso de nutrientes como nitrógeno y fósforo. Según la Confederación Hidrográfica del Segura, en agosto de 2023 se detectaron cianobacterias potencialmente productoras de toxinas en embalses como Argos y Crevillente, aunque sin registrar niveles significativos de microcistinas. Sin embargo, estudios previos en el embalse de Vilasouto documentaron concentraciones de microcistina-LR superiores a 1 µg/L en varios periodos entre 2012 y 2015, superando el límite establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para agua potable. La presencia de estas toxinas puede causar daño hepático grave en humanos y animales, por lo que su eliminación eficiente es un reto crítico en el tratamiento de aguas.
Las microcistinas resisten tratamientos convencionales de agua. La filtración y la coagulación-remoción de algas son estrategias utilizadas en plantas potabilizadoras, pero no eliminan completamente las toxinas. Un informe de la OMS destaca que las microcistinas pueden persistir en el agua incluso después de procesos de sedimentación y filtración de arena, lo que requiere tratamientos avanzados como la oxidación química. La cloración por sí sola tiene limitaciones en la degradación de estos compuestos y puede generar subproductos peligrosos como trihalometanos y ácidos haloacéticos, algunos de los cuales son considerados carcinogénicos.
Las microcistinas persisten tras tratamientos convencionales y requieren oxidación avanzada para su eliminación
Desafíos en la eliminación de cianotoxinas
Los sistemas tradicionales de desinfección tienen eficacia limitada. En un estudio publicado en Environmental Science & Technology, se observó que el tratamiento convencional con cloro logra una reducción del 60-80% de microcistinas, pero requiere dosis elevadas (mayores a 3 mg/L) para alcanzar niveles seguros. Sin embargo, el uso excesivo de cloro puede formar subproductos tóxicos, lo que restringe su aplicación. Por otro lado, el ozono es altamente efectivo en la eliminación de cianotoxinas, pero su alto coste operativo y el riesgo de generar bromatos limitan su implementación en muchas instalaciones.
La combinación de UV y cloro es una alternativa viable. Investigaciones han demostrado que el uso de radiación ultravioleta junto con cloro mejora la degradación de microcistinas de manera significativa. Un estudio realizado por la Universidad de Cincinnati mostró que la integración de estos dos procesos permite una reducción de toxinas del 98%, con menor consumo de productos químicos y energía en comparación con métodos tradicionales. Además, se observó que la presencia de iones de cloruro en el agua puede potenciar la reacción, aumentando la eficiencia del proceso sin generar subproductos indeseados.
La combinación UV/Cloro reduce microcistinas en un 98% con menor consumo de químicos y energía
Eficacia de la combinación UV/Cloro
El tratamiento combinado optimiza la eliminación de microcistinas. En pruebas de laboratorio, la aplicación de luz UV a 254 nm junto con cloro libre ha demostrado ser altamente efectiva para la degradación de microcistinas. Datos experimentales indican que, con una dosis de cloro de 1.5 mg/L y una exposición UV de 840 mJ/cm², se consigue una reducción del 99% de microcistina-RR en 15 minutos. Este proceso genera radicales altamente reactivos que descomponen las toxinas en compuestos no dañinos.
El riesgo de subproductos de desinfección es reducido. Un aspecto crítico del tratamiento con cloro es la formación de subproductos peligrosos como los trihalometanos (THMs). Sin embargo, estudios han demostrado que la combinación de UV y cloro genera niveles de subproductos muy por debajo de los límites establecidos por la EPA (80 µg/L para THMs y 60 µg/L para ácidos haloacéticos). Además, la formación de compuestos clorados secundarios es controlada mediante ajustes en la dosis de cloro y en la intensidad UV, asegurando que el agua tratada sea segura para el consumo humano.
La combinación UV/Cloro minimiza subproductos, manteniéndolos por debajo de 80 µg/L para THMs
La eficacia del tratamiento varía según la calidad del agua. La presencia de materia orgánica disuelta (DOM) influye en la cinética de degradación de las toxinas. Investigaciones han demostrado que en aguas con alto contenido de DOM, la eficiencia de eliminación de microcistinas puede verse reducida debido a la competencia de los compuestos orgánicos por los radicales oxidantes. Sin embargo, el ajuste preciso de la dosis de cloro y la intensidad UV permite adaptar el proceso a diferentes tipos de agua, minimizando la interferencia de estos compuestos. Modelos de simulación indican que, en aguas con baja turbidez y alcalinidad controlada, el proceso UV/Cloro mantiene una eficiencia superior al 95%, asegurando la eliminación efectiva de toxinas sin generar efectos adversos.
Conclusión
La combinación de UV y cloro mejora la calidad del agua. La adopción de este tratamiento en plantas potabilizadoras ofrece una solución eficaz y eficiente para la eliminación de cianotoxinas. Su capacidad para reducir microcistinas a niveles seguros, sin generar productos secundarios peligrosos, lo convierte en una alternativa viable frente a otros métodos. Para los ingenieros en tratamiento de aguas, la integración de radiación UV con cloro representa un avance significativo en la purificación del agua potable. La optimización de estos procesos permitirá a las plantas garantizar el cumplimiento de normativas internacionales y reforzar la seguridad en el suministro de agua a la población.
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