Los cloratos y percloratos aparecen en la agricultura generalmente debido a actividades antropogénicas. El clorato y el perclorato son iones de sales de cloro que pueden estar presentes como sustancias contaminantes en los alimentos. Sobre todo se encuentran en vegetales de hojas, frutas y hortalizas. Su presencia está asociada a actividades llevadas a cabo por los seres humanos, ya que provienen de fertilizantes y plaguicidas. Además, se generan como subproductos en la desinfección del agua en el proceso de tratamiento para su potabilización.
La asimilación de clorato y perclorato a través del agua potable y de algunos alimentos es perjudicial para la salud. Su ingesta puede causar hipertiroidismo en determinados grupos de población vulnerable. Una vez el cultivo ha asimilado los compuestos contaminantes, éstos no se pueden eliminar, y de este modo llegan a ser asimilados por parte de los seres humanos.
INDICE
El Clorato y el perclorato puede tener distintos orígenes
El clorato y el perclorato son aniones inorgánicos, incoloros e inodoros. Provienen de sales de cloro que derivan del ácido clórico y perclórico, respectivamente. La forma molecular de los percloratos es ClO4-, son estables a temperatura ambiente y son muy solubles en agua.
El clorato siempre tiene un origen artificial y el perclorato lo puede tener, además, natural. El perclorato está presente en algunos suelos y aguas, y además se emplea como fertilizante químico. También se usa en otras actividades químicas industriales, como la fabricación de perclorato de amonio, un óxido empleado en cohetes y pirotecnia. Sin embargo, la presencia de clorato es siempre consecuencia de las actividades humanas. Los cloratos se emplean como plaguicidas, y aparecen también como subproductos de la desinfección del agua para su potabilización con cloro.
La presencia del clorato siempre es consecuencia de la actividad humana
Los cultivos de frutas y hortalizas absorben el clorato y el perclorato a través del suelo. Estos contaminantes se acumulan en los tejidos de las plantas o en sus frutos, donde no se transforman ni se modifican. Una vez dentro del vegetal, el clorato y el perclorato no se pueden eliminar. Por lo tanto, la única forma de evitar la presencia de estas sustancias en los alimentos, es reducir su concentración en el agua.
Presencia de los cloratos y percloratos en el agua potable
La desinfección del agua para riego provoca que los cloratos y percloratos estén presentes en los alimentos. La principal fuente de contaminación de los cultivos proviene del riego, debido al tratamiento de desinfección que recibe el agua para que alcance la calidad requerida por la legislación para ser usada para irrigación. El tipo y la cantidad de subproductos formados en la desinfección depende del desinfectante que se emplea y de otros factores de proceso como el pH, la temperatura y el tiempo de contacto.
Los principales subproductos que se forman dependiendo del desinfectante que se emplea en el proceso son:
Tabla 1. Principales desinfectantes y subproductos de la desinfección formados en la desinfección del agua para la potabilización
Fuente: Tecnoaqua, 2019
Como se aprecia, los cloratos y percloratos se forman cuando se emplea la cloración con hipoclorito, cloro o dióxido de cloro. El hipoclorito es inestable y se descompone en disolución mediante dos reacciones, formando oxígeno, clorato y anión cloro.
2 OClˉ → O2 + 2 Clˉ
3 OClˉ → ClO3ˉ + 2 Clˉ
El perclorato se forma por reacción del hipoclorito y los iones clorato entre sí. De esta forma, los cloratos y percloratos llegan al agua como subproductos de la desinfección del agua y son asimilados por los cultivos y alimentos.
Efectos de la presencia de cloratos y percloratos en el agua para la salud humana
El órgano principal que se ve afectado por la exposición de los seres humanos a los percloratos es la glándula tiroidea. En general, el clorato y perclorato se absorben por el intestino, se distribuyen por el cuerpo y se eliminan rápidamente por la orina. Esto no sucede en la glándula tiroidea, donde se acumula causando hipertiroidismo y desajustes hormonales. Ésta glándula segrega las hormonas tiroideas, que regulan funciones vitales del cuerpo. La glándula tiroidea de las personas expuestas a percloratos no asimila correctamente el yodo, requerido para funcionar de forma normal, por lo que producen una cantidad irregular de hormonas tiroideas, causando desajustes hormonales.
Las personas cuya glándula tiroidea ha sido expuesta a percloratos, no asimilan adecuadamente el yodo
La asimilación de cloratos y percloratos afecta especialmente a determinados grupos de población. Los más afectados por esta acumulación de contaminantes son los fetos, los recién nacidos y las personas con predisposición a sufrir hipertiroidismo o con deficiencias de asimilación de yodo. La ingesta estimada de percloratos por grupos de edad muestra una mayor asimilación en personas más jóvenes, como se puede comprobar en la tabla.
Tabla 2. Ingestas estimadas en Europa de percloratos
Fuente: European Food Safety Authority (EFSA), 2017
Debido a estos problemas detectados en las personas, la Unión Europea determinó en 2015 establecer límites máximos de contenido de cloratos y percloratos en los alimentos.
Contenido máximo de residuos cloratos en determinados productos alimentario
Un marco jurídico para controlar la presencia de los percloratos en la alimentación. En 2015, la Comisión Europea emitió la Recomendación (UE) 2015/682, para recopilar datos sobre la presencia de percloratos en los alimentos. En base al seguimiento que se realizó de la presencia de esta sustancia, se publicó en 2020 el Reglamento (UE) 2020/685 por el que se fija legalmente el contenido máximo de perclorato en diferentes alimentos. La vigencia de este reglamento, se mantiene desde julio del año 2020
Tabla 3. Contenido máximo de perclorato en los alimentos
Fuente: Reglamento (UE) 2020/685, 2020
En cuanto a los cloratos, su presencia en alimentos se encuentra regulada en el Reglamento (UE) 2020/749. En este reglamento se establece un límite máximo de residuos de clorato que varía entre 0,05 y 0,7 mg por kg de alimento, en función del producto considerado. Su presencia se encuentra regulada en frutas, hortalizas, leguminosas secas, semillas y frutos oleaginosos, cereales, té, café, cacao, especias, etc.
Evaluación del Riesgo
Para controlar la presencia de cloratos y percloratos en alimentos se han definido diferentes parámetros técnicos. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) estableció en 2015 un valor denominado Ingesta Diaria Admisible (IDA). Para el perclorato se estableció este valor en 0,3 µg/kg de peso corporal de la persona, y para los cloratos en 3 µg/kg de peso corporal. El valor máximo permitido para el clorato es superior al del perclorato porque tiene una potencia toxicológica menor, pero cuenta con los mismos efectos perjudiciales para la salud.
El valor máximo permitido del clorato es superior al del perclorato por su menor toxicidad potencial
La Ingesta Diaria Admisible, es un parámetro clave. Gracias a esta medida, se puede comparar la asimilación de los contaminantes por parte de diferentes grupos de población. Según todas las estimaciones, los grupos de edad jóvenes superan la Ingesta Diaria Admisible (IDA) para el perclorato en la exposición a medio plazo. Dada la especial vulnerabilidad de este grupo, actualmente la situación se considera preocupante.
En cuanto al clorato, su ingesta es superior en los grupos de menores de edad. Se estima que los adolescentes y adultos no superan la IDA, pero que los menores si ingieren cantidades superiores a las recomendadas. En todas las estimaciones realizadas el agua potable tiene un peso considerable en la aportación de cloratos. Después del agua, los grupos de alimentos que más contribuyen a la exposición a estas sustancias contaminantes son los vegetales, leche, frutas, y todos sus derivados.
Según estimaciones realizadas, el agua potable tiene un gran peso en el aporte de cloratos
Cómo eliminar el clorato y perclorato del agua
La realización de un tratamiento eficiente de desinfección del agua es muy importante. La única manera de reducir el contenido de perclorato y clorato en los alimentos es disminuir su contenido en el agua. Como se ha comentado, el perclorato y el clorato llegan al agua como subproductos de la desinfección, que se realiza normalmente con hipoclorito sódico, añadiendo cloratos al agua. El ion perclorato aparece cuando el hipoclorito y los cloratos reaccionan entre sí. Por lo tanto, el objetivo a alcanzar es realizar una desinfección eficiente para minimizar la formación de subproductos de cloración.
Los principales factores que influyen en la eficacia de la desinfección, y en la aparición de cloratos y percloratos, son:
Las características del agua a desinfectar
La composición ideal del agua sería: baja concentración de sólidos en suspensión y materia orgánica, alta concentración de amonio, pH inferior a 8 y baja presencia de bromuros.
La dosis de hipoclorito añadido para la desinfección, y el tiempo de contacto
Ambos valores deben ser los adecuados para cada caso.
La mezcla del hipoclorito con el agua
Ésta debe realizarse de forma homogénea, preferiblemente en régimen turbulento.
El tiempo de almacenamiento de las soluciones de hipoclorito antes de ser empleadas
Con el tiempo, el hipoclorito en solución se descompone formando clorato, perclorato y oxígeno. Por lo tanto, se deben emplear soluciones de hipoclorito lo más recientes posible.
Los cloratos y percloratos pueden aparecer prematuramente en la solución de hipoclorito si no se emplea correctamente. Diluir el hipoclorito, o almacenarlo a temperaturas bajas, son acciones que contribuyen a que no aparezcan contaminantes antes de que sea utilizado. También se puede controlar el pH de las soluciones de hipoclorito, que no debe encontrarse nunca por debajo de 11, ya que la descomposición en clorato se realiza de forma muy rápida.
Hay otras acciones que contribuyen a aumentar la eliminación de los cloratos y percloratos. La supresión de los subproductos de cloración después de su formación es posible, pero económicamente inviable. Otra alternativa es sustituir el método de desinfección con hipoclorito por otras tecnologías, como por ejemplo adición de ozono, o mediante radiación ultravioleta.
La adición de ozono o la radiación ultravioleta son alternativas a la desinfección con hipoclorito
Conclusión
Los cloratos y percloratos provienen de plaguicidas y fertilizantes respectivamente. Sin embargo, como hemos visto previamente, una parte importante se genera como subproductos de la desinfección del agua para ser utilizada para riego. La formación de estos subproductos se puede minimizar mediante una serie de acciones, cómo utilizar soluciones de hipoclorito frescas, o controlar la dosis y tiempo de contacto de la solución con el agua.
En Blue Gold diseñamos procesos de desinfección del agua a medida de cada tipo de agua y cada proceso de potabilización. Esto se consigue calculando la dosis de hipoclorito a emplear específicamente para cada tipo de agua ,y siempre teniendo en cuenta las condiciones del proceso. De esta forma aseguramos que no se formen subproductos como cloratos y percloratos, y que estos puedan llegar a contaminar los cultivos.
En BlueGold, cada diseño de proceso de desinfección se realiza a medida de cada tipo de agua y proceso de potabilización
El éxito depende de la elección de la tecnología adecuada. En último lugar, se puede erradicar la formación de estos compuestos eligiendo tecnologías de desinfección alternativas, como son la ozonización o la radiación ultravioleta. Para el diseño de procesos de desinfección mediante estas tecnologías alternativas, Blue Gold cuenta con un equipo de ingenieros con amplia experiencia en estos campos. De esta forma, Blue Gold siempre encuentra la mejor solución disponible para minimizar la generación de cloratos y percloratos en cada tipo de instalación.
