Tratamientos del agua

Con esta tercera y última entrega centrada en la contaminación de las aguas concluiré, por el momento, el estudio de esta grave problemática ya iniciada aquí y aquí.

Debido a que son tantísimas las sustancias contaminantes que acaban en el agua, cada vez se necesitan mejores y más modernos procesos de limpieza. Hay que recordar que el agua usada no se elimina como basura, debemos saber que es un bien común limitado y por tanto nada desechable. En el primer artículo que hice sobre la problemática del agua ya señalaba que su cantidad en la naturaleza es la misma desde que se creó el planeta, lo que hace que haya que reciclarla y limpiarla una y otra vez, ya que la posibilidad de encontrar nuevas capas freáticas de agua virgen es ya más difícil. La superpoblación en aumento que soporta el planeta ha hecho que se haya usado ya la mayor parte de los acuíferos; de hecho, en algunos lugares de las costas se han tenido que montar plantas de desalinización, más conocidas como “desaladoras”, con el objetivo de obtener agua potable del mar. Hay constancia de 18.000 desaladoras, aunque es discutible el uso para consumo humano, procesos industriales o regadíos, del agua que se obtiene básicamente destilando el agua salobre. Para ello se calienta hasta transformarla en vapor, que al condensarla posteriormente, dará “agua dulce”, dejando sales junto a salmuera en el recipiente en el que se ha calentado. Este proceso se puede repetir, para ir eliminando las sales que pasan con el agua destilada. Hay otra forma de obtener agua dulce: por filtración, aplicando energía eléctrica hasta generar una alta presión en el agua de mar, en un equipo especializado que obliga a pasar el agua por un filtro que es una membrana semipermeable que deja pasar las moléculas de agua pero no las de sal.

      Dentro de la desalinización por filtración se emplean dos procedimientos: el denominado “ósmosis” (simple) en el que el agua salada se filtra a través de filtros simplemente por decantación o ayudado con una bomba de extracción, y el denominado “ósmosis inversa”, en el que un motor eléctrico presiona un émbolo sobre la superficie de agua salada y la hace pasar a través de una membrana especifica en la que se queda la mayor parte de las sales. Los dos producen agua dulce a partir de agua salada. El primero es más lento, el segundo más rápido y más caro, al utilizar energía.

Pero ninguno de estos procesos es perfecto ya que nunca se llega a eliminar todas las sales del agua de mar, de ahí que no se aconseje emplearla para la bebida. Además el “agua dulce” así obtenida se logra a un precio alto, tanto más alto cuanto más dure la destilación y cuanto más suba el coste de la energía que se usa como fuente de calor o para generar presión. El agua desalinizada es un agua dura con demasiadas sales disueltas, que raya la no potabilidad. De ahí que se denominen aguas “permisivas”; se pueden utilizar para todas las áreas domésticas menos para beber, pues es una fuente de creación de cálculos renales. Por otro lado, estas plantas desalinizadoras no son recomendables ecológicamente, aunque en verdad permiten disponer de agua “potable” en lugares en los que escasea. Pero, repito, es un proceso caro, que necesita de mucha energía y produce grandes cantidades de salmuera, que en gran parte vuelve al mar aumentando la salinidad de la zona; también aumenta la temperatura del agua y reduce la cantidad de oxígeno en ella, con lo que produce daños en la vida acuática.

Por otro lado, también hay que tener en cuenta que la población no siempre hace un uso apropiado del agua, derivando en mayor consumo por persona y una mayor concentración de sustancias nocivas en ella, lo que obliga a limpiarla correcta y adecuadamente antes de su vertido al medio ambiente, ya que cualquier impureza que quede en ella llegará tarde o temprano al hombre. Hay que pensar que esa misma agua se tiene que usar nuevamente para el consumo. Se necesitan buenos tratamientos completos para esa agua usada, lo que no siempre es posible.

Algunos contaminantes se pueden descomponer mediante procesos químicos y biológicos  que  se efectúan  en el agua por medio de bacterias aeróbicas;  se conoce a  estos  contaminantes como  degradables o  “biodegradables”. Sin embargo, existen muchos otros que tardan en descomponerse, los conocidos como “duros” o “refractarios”. Entre ellos se  encuentran la  mayoría de los insecticidas, pesticidas y fertilizantes, así como los nitratos, fosfatos y sulfatos, junto a varios iones metálicos como el mercurio, plomo y cadmio, entre otros.  Ya he señalado que la descomposición de materiales orgánicos en el agua se produce  sobre  todo  por  la  acción  de  las  bacterias  aeróbicas y otros organismos presentes en ellas. Estas bacterias emplean los compuestos orgánicos como alimento y los usan como fuente de energía para los procesos de oxidación biológica, consumiendo el  oxígeno  disuelto  y  produciendo  anhídrido carbónico, agua, y varios iones no degradables. El problema estriba en que todas estas reacciones consumen el oxígeno disuelto en el agua, de ahí que a tales contaminantes se les denomine “reductores de oxígeno”. Cuando hay un volumen de oxígeno insuficiente se puede seguir produciendo la desintegración bacteriana de los compuestos orgánicos, pero ya no conduce a las mismas sustancias. La  descomposición, ya  anaeróbica,  produce gases que forman burbujas en el agua y que contribuyen a que haya malos olores en ella. De  hecho, esta descomposición es la fuente principal de metano y sulfuro de hidrogeno (huele a huevos podridos) existente en la atmósfera, y son sustancias tóxicas.

 

Tratamiento de aguas residuales

La mayor parte de las aguas residuales recibe cierto tratamiento en las plantas de  eliminación o depuradoras, antes de liberarla al me­dio ambiente. Este es un problema de mucha importancia porque, en función del tipo de agua sucia que hay que tratar y de los productos que lleve, se pueden aplicar distintos y sucesivos tratamientos. Este proceso no se aplica en todos los países por igual; de hecho, hay muchos en los que que solo se aplica el tratamiento primario, y en muchos otros países no se aplica ningún tratamiento. En ambos casos, con diferente gravedad y riesgo, el agua se vierte con cierta carga de contaminación a un río o a un lago, de donde posteriormente otras poblaciones sacan su agua potable. Tampoco se aplican todos los tratamientos en los países industrializados; montar una potabilizadora no es barato, tampoco los procesos y productos que hay que aplicar, lo que hace que en muchos casos se limiten a aplicar el procedimiento básico en la mayoría de las ciudades sin industrias o sin cultivos intensivos, o con poca industria contaminante y cultivo artesanal. Parte de este tratamiento es adecuado para limpiar las aguas vertidas de servicio doméstico, pero cuando los vertidos llevan una carga de contaminantes industriales, agrícolas o de hospitales, este tratamiento es insuficiente. A las industrias se las obliga a utilizar filtros que retengan contaminantes, pero el control de estos filtros no es muy exhaustivo, y el agua puede llegar a la naturaleza portando residuos tóxicos. Ya vimos en trabajos anteriores que se obliga a la agricultura a utilizar un tipo de sustancias: fertilizantes, pesticidas, insecticidas… que en función de la distancia al punto de vertido pueden ser de una categoría (“biodegradables”, más caras, cuando el lugar de vertido está cercano) u otra (“refractarias”, cuando la fuerte de vertido o arrastre está a más distancia, ya que tardan en descomponerse), pero también vimos que hay poco control en su cumplimiento. Muchas aguas sucias son depuradas de una forma aceptable filtrándolas por medios mecánicos, en otros casos se utilizan procedimientos biológicos. Pero hay un alto porcentaje de aguas sucias que no pasan por ninguna planta depuradora, llevando a la hidrosfera todo su conteni­do de sustancias toxicas. Hay que saber que la potabilización de un agua es tanto más costosa cuanto más impurificada esté y haya que aplicarle más tratamientos para depurarla.  

Distintos aparatos para analizar la Demanda Bioquímica del Oxígeno (DBO) en las muestras de agua a analizar.

 

Una de las formas de medida de la potabilidad o suciedad de un agua  viene dada por  la denominada Demanda Bioquímica del Oxígeno (DBO), cuyo valor indica una medida cuantitativa de los desechos orgánicos existentes en el agua que requieren oxígeno para su destrucción. En una muestra de agua la DBO muestra la cantidad de oxigeno (en mg) por cada litro que se utiliza, conforme se consumen los desechos orgánicos por la acción bacteriana; se expresa casi siempre en ppm y se determina midiendo la reducción, en un período de 5 días, del oxígeno que se disuelve en la muestra de agua, mantenida a 20° C. El agua potable tiene normalmente una DBO de 0.75 a 1.5 ppm de oxigeno. Se considera que un agua está contaminada cuando el valor de la DBO es superior a 5 ppm. Las aguas residuales domésticas, no tratadas, tienen un  margen de DBO  de -100  a 400  ppm. Algunos desechos agrícolas e industriales tienen valores de DBO de varios miles. En estos casos es necesario rebajar dicho valor con distintos tratamientos, antes de su liberación a la hidrosfera. Para ello existen tres pasos potenciales de tratamiento, conocidos como tratamientos primario, secundario y  terciario. Cerca del 50 % de las aguas residuales que se tratan solo reciben el tratamiento primario, en tanto que alrededor del 30 % se somete al tratamiento se­cundario. El tratamiento terciario es muy costoso y el secundario puede costar  el doble del  primario. Veamos en qué consiste esencialmente cada uno de esos tratamientos:

Tratamiento primario.- Se pretende reducir aceites, grasas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí que se conoce también como “tratamiento mecánico”. Conforme entran las aguas residuales en la planta se las hace pasar por  filtros, para separar los objetos grandes. En  algunas plantas se cuenta con trituradores que los pulverizan, para que puedan pasar a las demás etapas del tratamiento. A continuación, las aguas pasan muy lentamente a un tanque, en donde sedimentan los materiales pesados que lleven en suspensión. Después pasan a un  tanque más grande, de  asentamiento, a veces a través de filtros de arena, donde a­caban de sedimentar los sólidos, formando lodo; otras veces, se ayuda añadiendo emulsiones que se pegan a los sólidos y hacen que se decanten al pesar más. Muchas depuradoras tienen grandes tanques circulares o rectangulares en los que las palas van moviendo el agua sucia para ayudar a la sedimentación. Así, los sólidos fecales pueden depositarse y el material flotante, como la grasa y los plásticos, puede separarse en la superficie. El propósito principal de la etapa primaria es producir un líquido homogéneo capaz de ser tratado biológicamente, y unos fangos o lodos que pueden ser tratados separadamente;  las grasas y  los  aceites quedan flotando en la parte superior en forma de espuma. El  agua que queda entre el lodo y la espuma se libera al mar, o bien se la somete al tratamiento secundario. En ocasiones, el líquido efluyente se somete a una cloración para matar las bacterias antes de devolverlo al ambiente hídrico. El tratamiento primario elimina cerca del 60 % de los sólidos suspendidos y alrededor del 35 % de la DBO.

Tratamiento secundario.- El objetivo principal es degradar sustancialmente, utilizando procesos biológicos aeróbicos, el contenido biológico del agua residual: desechos orgánicos provenientes de residuos humanos, residuos de alimentos, jabones y detergentes. El tipo más común de tratamiento secundario es el de los lodos activados, un proceso para usar oxígeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biológicos que eliminen sustancialmente la materia orgánica. Las aguas residuales provenientes del tratamiento  primario se las dirige a un “tanque de aireación”, donde se hace pasar a su través aire en forma de burbuja (en algunas plantas usan oxígeno). La aireación trae consigo un rápido cultivo de bacterias y otros microorganismos, que descomponen los desechos formando el lodo activado. Algunas plantas emplean un dispositivo denominado filtro per­colador, en lugar del proceso del lodo activado. En este método, el agua se rocía sobre un lecho de piedra de 1,80 m de profun­didad. Conforme el agua se filtra entre las rocas, entra en con­tacto con las bacterias que descomponen los contaminantes orgánicos; a su vez, las bacterias son consumidas por otros microorganismos presentes en el filtro. El método de las camas filtrantes se usa en plantas más viejas y plantas receptoras de cargas variables. Se utilizan camas filtrantes de goteo, en las que las aguas residuales son rociadas en la superficie de una profunda cama, compuesta de coque (carbón), piedra caliza o medios plásticos, que soportan películas biológicas de bacterias, protozoarios y hongos. La sustancia es distribuida mediante unos brazos perforados rotativos que mueven un pivote central. El agua distribuida gotea en la cama y en la película biológica, que se come o reduce los contenidos orgánicos; esta “biopelícula” es alimentada a menudo por insectos y lombrices.

Las aguas residuales así tratadas, por alguno de los métodos indicados, se hacen  pasar a un  enorme “tanque de asentamiento”, donde las partículas se sedimentan en el fondo, pudiendo eliminarlas en forma de desechos sólidos, que se emplean como fertilizantes, o vaciarlas al mar. Estos tratamientos eliminan el 90 % de los só1idos suspendidos y cerca  del  90 %  de la DBO. Después del  tratamiento secundario se acostumbra a clorar el agua antes de su vertido al medio ambiente.

Tratamiento terciario.- A cualquier tipo de tratamiento poste­rior al secundario se le denomina terciario. Su objetivo es eliminar los contaminantes orgánicos, los nutrientes como iones, fosfatos y nitratos, o cualquier exceso de sales minerales, de forma que sea posible devolver el agua tan pura como se tomó. Existen varias clases de tratamiento terciario: de pre­cipitación, de sedimentación y de filtración. Según este método, los fosfatos se eliminan por reacción con reactivos químicos que les hagan precipitar en el medio acuoso y separarlos después por filtración. Para eliminar los fosfatos también se utilizan resinas de intercambio iónico. Los nitratos se eliminan empleando bacterias desnitrificantes, que lo convierten en nitrógeno gaseoso. Otro método consiste en transformarlo en ión amo­nio, que al reaccionar con bases se transforma en amoníaco, y se elimina arrastrándolo con burbujas de aire. Las técnicas de osmosis inversa, de intercambio iónico o de electrólisis sirven para desmineralizar las aguas. 

            Con estos tratamientos de limpiezas podemos expulsar al medio ambiente un agua con menor carga de contaminantes peligrosos, aunque el problema que tenemos es que no en todos los lugares tenemos centrales de tratamiento de aguas residuales, lo que hace que los vertidos a la naturaleza se hace con agua sin limpiar, y por otro lado, no en todas las centrales se aplican los tratamientos necesarios, en muchas de ellas solo se aplican los básicos, de ahí la preocupación existente de que las aguas están cada vez más contaminadas.

La contaminación de las aguas es uno de los principales factores para otorgar a una playa una bandera negra (prohibido el baño, por peligro para la salud) o azul (playas “sanas”). Se puede consultar las 48 playas con bandera negra que la ONG Ecologistas en Acción ha establecido este año 2022 haciendo clic aquí.