¿Qué es el agua potable?

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

«Agua potable» significa simplemente agua que es segura para beber, y cada vez es más escasa en el mundo. El aumento del uso está estresando los recursos de agua dulce en todo el mundo, y una lista aparentemente interminable de contaminantes puede convertir el agua que antes era potable en un peligro para la salud o simplemente hacerla inaceptable desde el punto de vista estético.

De los más de 2.000 millones de personas que carecen de agua potable en sus hogares, 844 millones no tienen ni siquiera el servicio básico de agua potable, incluyendo 263 millones que deben viajar 30 minutos por viaje para recoger agua. Alrededor de 159 millones beben agua superficial sin tratar. El agua potable insalubre es una de las principales causas de las enfermedades diarreicas, que matan a unos 800.000 niños menores de 5 años al año, generalmente en los países en desarrollo, pero se prevé que 90 países no alcancen el objetivo de la cobertura universal para 2030.

¿Qué hace que el agua no sea apta para el consumo?

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

• Los contaminantes orgánicos son sustancias químicas basadas en el carbono, incluidos los disolventes y los pesticidas, que se introducen a través de la escorrentía agrícola o los vertidos industriales. Pueden ser responsables de una serie de graves problemas de salud, desde el cáncer hasta la alteración de la función endocrina.
• Las amenazas radiológicas incluyen el radón, el cesio, el plutonio y el uranio. En Norteamérica, el radón es la principal causa de 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, los metales, los cianuros y los sulfatos, persisten en el medio ambiente. Los metales pesados pueden causar problemas neurológicos en los seres humanos, especialmente en los no nacidos y en los niños, y también se bioacumulan en algunos alimentos. El arsénico puede causar cáncer, lesiones en la piel, enfermedades cardiovasculares, diabetes y deterioro cognitivo. Las floraciones de algas procedentes de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno también pueden introducir cianotoxinas en el agua potable.
• Los patógenos transmitidos por el agua, incluyendo bacterias, virus, protozoos y parásitos, suelen introducirse en el agua a través de las heces y pueden causar una serie de enfermedades que van desde la gastroenteritis leve hasta la diarrea potencialmente mortal, la disentería, la hepatitis, la fiebre tifoidea, el cólera y la criptosporidiosis. Millones de personas también se infectan con enfermedades tropicales transmitidas por el agua, entre las que se encuentra el tracoma, la causa más común de ceguera prevenible.

También amenazan el agua potable los llamados «contaminantes emergentes» o «contaminantes de preocupación ambiental emergente», entre los que se incluyen los productos farmacéuticos introducidos a través de las aguas residuales y la escorrentía de las explotaciones ganaderas.

La turbiedad (falta de claridad causada por partículas mezcladas) puede dar al agua un sabor, un olor o un aspecto inaceptables. El hecho de que el agua turbia sea perjudicial o simplemente poco atractiva depende del material presente. Para un tratamiento eficaz del agua potable, es importante analizar cuidadosamente el agua de origen y luego adaptar el tratamiento a las condiciones y normas específicas del agua.

Tratamiento del agua para su potabilidad

Muchos procesos de tratamiento del agua probados a lo largo del tiempo siguen utilizándose hoy en día en las etapas de tratamiento primario. La historia del tratamiento del agua se remonta a miles de años atrás, hasta la civilización minoica, alrededor del 1700 a.C., y los antiguos egipcios, que utilizaron por primera vez la floculación con alumbre y la sedimentación para clarificar el agua alrededor del 1500 a.C..

La sedimentación consiste en permitir que las partículas del agua turbia se asienten. El alumbre y otros aditivos «pegajosos», conocidos como polielectrolitos, ayudan al proceso de sedimentación mediante la floculación, o la adhesión de las partículas para formar «flóculos». La floculación y sedimentación con clarificadores es habitual en las plantas de tratamiento de agua.

El conocimiento de la microbiología que llegó con el trabajo del Dr. John Snow y Louis Pasteur en el siglo XIX tuvo grandes implicaciones para el tratamiento del agua. Las investigaciones relacionaron la turbidez con los patógenos, y los filtros de arena se utilizaron por primera vez para el tratamiento de un suministro público de agua en 1829 en Londres. Los sistemas municipales de agua de Estados Unidos siguieron su ejemplo a principios del siglo XX, y el proceso de filtración con capas de arena, grava y carbón vegetal sigue estando muy extendido en la actualidad.

Pero los desinfectantes, como el cloro en América y el ozono en Europa, desempeñaron el mayor papel a la hora de acabar con las epidemias de enfermedades transmitidas por el agua, como la fiebre tifoidea, la disentería y el cólera. Hoy en día, los suministros municipales de agua se precloran de forma rutinaria para evitar las algas y el crecimiento biológico, o se cloran 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 eficazmente los compuestos orgánicos volátiles (COV). Otros métodos de desinfección incluyen la luz ultravioleta (UV) y el ajuste del pH.

Tratamientos modernos del agua

En los tiempos modernos, los avances tecnológicos se han basado en las bases de los tratamientos más antiguos. Por ejemplo, los procesos aeróbicos han sido durante mucho tiempo el pilar del tratamiento de aguas residuales, especialmente para las aguas residuales y otros flujos de residuos con alto contenido orgánico o biodegradable. En los procesos aeróbicos, los microorganismos que prosperan en el agua oxigenada descomponen los contaminantes orgánicos y eliminan los nitratos.

El tratamiento aeróbico más novedoso y eficiente se encuentra en el reactor de biopelícula aireado por membrana (MABR), que utiliza hasta un 90% menos de energía para la aireación, la etapa más intensiva en energía del tratamiento biológico. En el MABR, la nitrificación-desnitrificación simultánea tiene lugar en un único tanque que contiene una membrana permeable al aire enrollada en espiral. La aireación tiene lugar a una presión casi atmosférica. La MABR, que destaca por la alta calidad de sus efluentes y por el ahorro de energía, está disponible para adaptar las plantas existentes, así como en pequeños sistemas empaquetados adecuados para las estrategias de tratamiento descentralizado. La descentralización sitúa las plantas más pequeñas cerca del punto de uso, eliminando la necesidad de enormes plantas regionales y las costosas redes de tuberías que están fuera del alcance financiero de muchas regiones.

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

Una forma común de utilizar la OI en la producción de agua potable es a través de la desalinización. Los avances realizados a mediados de la década de 2010 aumentaron su eficiencia energética y económica. Las plantas de desalinización modernas producen alrededor del 50% del agua potable de Israel. Las mayores tasas de recuperación y el menor consumo de energía y productos químicos han hecho que la desalinización sea mucho menos costosa. Ahora la desalinización está disponible en opciones escalables y de rápido despliegue en paquetes inteligentes adecuados para la descentralización.

La digestión anaeróbica, un proceso de tratamiento biológico que se basa en microbios que florecen en ausencia de oxígeno, se utiliza ahora para eliminar la materia orgánica y los contaminantes orgánicos traza (COT) generados por la actividad humana. Los COT se acumulan por biomagnificación y bioacumulación en los organismos y causan daños irreversibles en los seres humanos y los animales al perturbar los sistemas endocrinos y provocar tumores.

Durante el proceso de digestión anaeróbica, los microorganismos descomponen los compuestos orgánicos, creando un biogás que es principalmente metano. También pueden instalarse sistemas de conversión de residuos en energía para recoger el metano y utilizarlo para generar energía.

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

El futuro del agua potable

Se prevé que la demanda de agua dulce en todo el mundo aumente un 55% entre el año 2000 y el 2050, y recientemente, los científicos de la NASA han determinado que los recursos de agua dulce se están utilizando más rápido de lo que se reponen. Jay Famiglietti, hidrólogo principal de la NASA, ha advertido: «El nivel freático está bajando en todo el mundo. No hay un suministro infinito de agua»

El agua potable es fundamental para la vida humana, y podemos esperar que sea un problema creciente en el futuro inmediato.