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Informe sobre la situación actual
Por: Fred M. Reiff, P.E. **
La organización Panamericana de la salud (OPS) ha venido promoviendo el desarrollo de tecnología apropiada para la desinfección del agua en pequeñas comunidades. Esto fue motivado por la constatación del fracaso de los métodos convencionales de desinfección en las pequeñas comunidades, debido a las múltiples condiciones adversas existentes en esas zonas y a pesar de los enormes esfuerzos tanto locales como internacionales para obtener una cloración adecuada y confiable.
Con el propósito de ayudar a solucionar este problema, la OPS ha investigado un gran número de alternativas tecnológicas aplicables a la desinfección. Estas incluyen diversas tecnologías apropiadas para la hipocloración, ozonización, yoduración, radiación ultravioleta, así como el empleo de diversos métodos para realizar la cloración por gases, cloraminas, resinas halogenadas, dióxido de cloro y algunos métodos para la generación de desinfectantes in situ. Dentro de esta política, OPS y CEPIS patrocinaron durante dos años una investigación conjunta sobre "Desinfección del agua en abastecimientos rurales, en la que participaron instituciones de Argentina, Colombia, Costa Rica, Chile y Perú, presentándose los resultados en un seminario que se realizó en el CEPIS en julio de 1983.
La OPS y CEPIS continúan prestando atención a los avances que se logran en la utilización y desarrollo de cada método de desinfección, habiendo observado que hasta el momento los gases oxidantes generados in situ (MOGGO) parecen ser la más promisoria de todas las tecnologías empleadas. Esto se debe principalmente a que se utiliza la tecnología para simplificar antes que para complicar los requerimientos operacionales, de mantenimiento y apoyo.
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* Traducción del original inglés efectuada por el Sr. Enrque Maza, practicante de la
Universidad Ricardo Palma, Lima, Perú, dentro del Programa de Traducciones del CEPIS.
**Asesor en Tecnología Apropiada, OPS/OMS, Washington, D.C., E.U.A.
Durante tres años y medio esta tecnología se experimentó operacionalmente en los sistemas de abastecimiento de agua de 10 pequeñas comunidades, con diversos propósito tales como desinfección, oxidación de materias orgàncas e inorgánicas y desinfección suplementaria en tramos de una red de distribución en la cual, anteriormente, no se pudo mantener el cloro residual. La desinfección MOGGO ha tenido tanto éxito en estas instalaciones que su período de operación con estos propósitos será ampliado, para comprobar si continúa funcionando mejor que los métodos convencionales.
En agosto de 1985 CEPIS adquirió una unidad de desinfección MOGGO para realizar pruebas de laboratorio diversas y en la actualidad hace preparativos para someter el equipo da pruebas de campo en una comunidad que tipifica las condiciones existentes en pequeñas comunidades de Latinoamérica.
Para comprender cómo y por qué la tecnología MOGGO posee el potencial para resolver muchos problemas de desinfección, es necesario en primer lugar revisar la situación que existe actualmente en Latinoamérica ( y probablemente en muchos otros países en vías de desarrollo).
La desinfección de los abastecimientos de agua fue introducida en Latinoamérica y el Caribe hace más de 50 años y en la mayoría de sistemas de abastecimientos de agua se han instalado diversos dispositivos de desinfección en los últimos 25 años.
En la actualidad, la tecnología de desinfección de mayor uso en Latinoamérica y el caribe utiliza cloro en estado gaseoso. Se puede decir que han sido probados todos los métodos de cloración por gas. Después de esto, lo más común es el uso de hipocloritos los cuales se agregan a los sistemas de abastecimiento de agua utilizando alguno de los numerosos métodos existentes. En una escala mucho menor se han probado unos cuantos ozonizadores, yoduradores, resinas halogenadas y sistemas ultravioleta. La cloración continúa siendo el método de desinfección estándar en Latinoamérica.
Sin embargo, la desinfección real alcanzada dista mucho de haber sido exitosa . Se ha intentado aplicar la cloración a gran escala, pero según estudios recientemente realizados por OPS, menos del 25% de todas las redes de suministro de agua potable en Latinoamérica y el Caribe han sido desinfectadas de manera adecuada o confiable. No obstante haberse llevado a cabo un adiestramiento considerable e implementado numerosos programas para mejorar la desinfección, y aún cuando muchas unidades de desinfección han sido reemplazadas o "mejoradas", el progreso alcanzado en el último cuarto de siglo ha resultado menos que satisfactorio.
Las razones que han originado estos fracasos son numerosas, encontrándose entre las más comunes las siguientes:
En la mayoría de ciudades grandes la cloración se efectúa en una base razonablemente confiable, no obstante en ciertas ocasiones, algunas de ellas han sido afectadas de manera adversa por la escasez de sustancias químicas y causa similares.
Los sistemas más pequeños son los que sufren los más serios problemas de desinfección. En ellos se han venido utilizando equipos de cloración modernos, bien diseñados y de alta calidad así como numerosas adaptaciones locales. A pesar de ello, la cloración de los sistemas de abastecimiento de agua potable que sirven a poblaciones por debajo de las 10,000 personas por lo general continúa siendo poco confiable e intermitente; en sistemas que sirven a menos de 1.000 personas la cloración a menudo se efectúa, inclusive habiendo sido instalado el equipo.
Existe una razón fundamental de salud pública para llevar a cabo la desinfección del agua para el consumo humano: hay más de 25 enfermedades serias que pueden ser transmitidas por el agua de bebida contaminada. La mayoría de estas pueden ser evitadas y la incidencia de todas ellas se pude reducir con un tratamiento apropiado del agua. En los Estados Unidos el tratamiento del agua con una desinfección confiable redujo el cólera y la fiebre tifoidea hasta casi los niveles actuales, mucho antes del desarrollo de vacunas y antibióticos efectivos. El reciente estudio de los doctores D. Bersh y M. Osorio, descrito en su publicación "Estudios de Diarrea en el Quindio" ( Colombia 1978-1982), demostró una correlación inversa entre el nivel de cloro residual en el sistema de abastecimiento de agua de las comunidades y la morbilidad por diarrea. En 1982, en Bengala Occidental, India, un proyecto de investigación de la UNICEF, logró una reducción del 80% en la incidencia de la diarrea infantil en un período de 9 meses, con tan solo la adición de cloro a los depósitos de agua potable domésticos.
Estos son sólo unos cuantos de los muchos estudios que dan fe de que prácticamente en todo el lugar donde la cloración de los sistemas de abastecimiento de agua ha sido continua y a niveles suficientes, se han obtenido beneficios en la salud.
Existe un número de razones que explican el interés de la OPS en el concepto MOGGO: (1) potencialmente puede ser inmune a la mayoría de obstáculos que actualmente confronta la cloración convencional en Latinoamérica. (2) Utiliza la tecnología para simplificar, antes que para complicar los requerimientos operacionales de mantenimiento apoyo. (3) En teoría, sus necesidades de energía son muy bajas ( lo cual ha sido confirmado en la practica ). (4) Las sustancias químicas que se utilizan para iniciar el proceso: cloruro de sodio y agua, son no solo seguras si no que se pueden conseguir fácilmente en casi toda comunidad de Latinoamérica.(5) Produce prototipos de la unidad MOGGO ha funcionado bajo condiciones operacionales de campo reales, con mínima atención del operador, pese a la cual no han surgido problemas en más de tres años.
Según algunas pruebas realizadas por la OPS y varios loboratorios privados parece ser que la eficacia germicida de la mezcla de gases oxidantes producida en las diversas unidades MOGGO, al ser disuelta en agua es comparable a la eficacia del gas cloro, según una relación de peso a peso base.
El ozono y los radicales libres del oxigeno, componentes de la mezcla desinfectante de gases matan o desactivan virus y bacterias a través de un mecanismo diferente al de la cloración. Por lo general el ozono y los radicales libres del oxigeno atacan la pared celular y obliga a la lísis del organismo, mientras que las especies del cloro reaccionan con las enzimas del organismo. Así mismo, el ozono y los radicales libres del oxigeno generalmente reaccionan con mayor rapidez que el cloro. Es probable que juntos actúen sinérgicamente. Pruebas recientes realizadas por Brodard, Dussert, Mallviable en el" Laboratoire Central Lyonnaise des Eaux", le Pecq, Francia, demostraron que existe un incremento en la tasa de oxidación de la materia orgánica con ozono por la adición de peróxido de hidrógeno, el cual aparece como un producto secundario al disolverse la mezcla de gases en el agua.
Existe una variación muy amplia en cuanto la suseptibilidad entre géneros, especies y clases de micro organismos ante un mismo desinfectante. Así mismo, hay una amplia variación en la suscepitibilidad en único organismo ante desinfectantes distintos. En consecuencia, parecer ser posible que una mezcla de desinfectantes sea más efectiva que uno sólo, sobre una gama de condiciones más amplia.
La figura 1 muestra el diseño básico de uno de los prototipos de las unidades MOGGO producidos por la ozone Technology, Corp., el cual fue utilizado en las pruebas reales de campo antes mencionadas. Consta básicamente, de una celda electrolítica que produce los gases oxidantes (cloro y oxígeno) en el compartimiento del ánodo y, en el compartimiento del cátodo: hidróxido de sodio y gas hidrógeno. Estos dos compartimientos están separados por una membrana semipermeable. El cuerpo del prototipo fue fabricado en acrílico, pero también sería adecuado utilizar otros materiales, siempre y cuando fueran resisten al cloro y al ozono. El cátodo de la unidad MOGGO es de acero inoxidable y para el ánodo pueden emplearse diversos materiales, cada uno con sus ventajas y desventajas especificadas. Los diferentes materiales anódicos producen espectros gaseosos ligeramente distintos entre sí, los cuales varían entre 20 y 30 % para el cloro y 70% y 80% para el oxígeno. El voltaje también altera ligeramente las proporciones de ambos.
MOGGO utiliza una solución saturada de cloruro de sodio y un gasto energético bajo (3 a 10 voltios) para llevar a cabo la electrólisis. Los elementos oxígeno/cloro son absorbidos fuera del compartimiento del ánodo por un tubo de polipropileno conectado a un venturi. El gas hidrógeno proveniente del cátodo es eliminado a la atmósfera. El hidróxido de sodio generado en el compartimiento del cátodo debe ser diluido a intervalos regulares, procurando mantenerlo bajo del 10% para que la electrólisis continúe siendo eficiente. El hidróxido de sodio se diluye y se le hace fluir añadiendo agua al compartimiento del cátodo. También es necesario añadir cristales de cloruro de sodio (o pellets) y agua a la cámara de sal en el compartimiento del ánodo una o dos veces a la semana. Visualmente se puede determinar cuando es necesario añadir agua o sal.
El venturi debe fabricarse con materiales consistentes a la oxidación, tales como el polipropileno, e instalarse directamente en el conducto que conduce el agua para ser desinfectada, pudiendo también ser instalado sobre un circuito de derivación en el mismo conducto.
No presenta partes móviles y todas son en extremos durables. La membrana semipermeable es probablemente el componente más frágil, pero si no se toca y se limpia con un chorro de agua regularmente, debería durar cinco años o más.
La tasa de generación de gas es controlada por la electrólisis de una solución saturada de cloruro de sodio. La velocidad de la electrólisis se controla variando la corriente electrónica que fluye entre los electrodos. Esta a su vez se controla alterando el voltaje, usando un reostato. O sea que, el desinfectante residual que se desea, se obtiene simplemente ajustando el dial del reostato. No es necesario hacer ninguna mezcla o medición de sustancias químicas. El análisis químico se reduce a las pruebas del residual existente en el sistema de distribución.
la mayoría de casos, el oxigeno satisface la demanda oxidante y el cloro provee al sistema de distribución el desinfectante residual deseado.
Puesto que los gases oxidantes producidos en la unidad MOGGO se componen aproximadamente en un 70% de oxigeno y en un 30% de cloro, se puede esperar obtener los mismos subproductos de desinfección que se obtiene cuando estos desinfectantes se utilizan por separado. Las pruebas realizadas hasta el momento indican que éste es el caso. Además, parece ser que el ozono y los radicales libres del oxígeno reaccionan con mayor facilidad ante sustancias orgánicas que ante el cloro, dando como resultado un nivel significativamente menor de trialometano que aquél que se obtendría usando sólo el cloro. De manera similar, el oxígeno puede reaccionar con mayor facilidad que el cloro ante los fenoles y las algas debido a su afinidad por la materia orgánica, reduciendo con ello los problemas de sabor y de olor, así como la formación de compuestos organoclorados no deseados. Desde el punto de vista de salud pública MOGGO debería resultar, por lo menos, tan beneficiosos y seguro como el cloro.
Sin embargo la experiencia es aún limitada, por lo que se recomienda realizar pruebas de laboratorio adicionales así como, demostraciones de campo, las cuales deben comprender el monitoreo y análisis de la calidad tanto del agua cruda como del agua desinfectada en un período de cuatro años, para descubrir problemas o limitaciones en el uso y determinar con posibilidad de éxito la forma de introducir mejoras en el equipo, las instalaciones y operaciones, para así maximizar los beneficios sanitarios.
La primera fase de la actividad de OPS y el CEPIS a este respecto, ha sido promover y fomentar tanto en el sector privado como en el público, el desarrollo y pruebas de la generación in situ de desinfectantes para abastecimientos de agua, así como monitorear el progreso alcanzado en esta área.
Aún cuando esta primera etapa continuará por algún tiempo más, en ella se ha alcanzado el suficiente progreso como para iniciar la segunda etapa, la cual implica demostraciones de campo y pruebas, así como análisis más detallado de las metodología mas promisorias y equipos utilizados en la primera etapa. Para lograr el desarrollo racional de cualquier nuevo invento tecnológico es esencial realizar y monitorear pruebas, en las en las que bajo las condiciones existentes actualmente, se pruebe su comportamiento de acuerdo al uso que se le pretende dar en el futuro. También es necesario que se efectúen pruebas adicionales de laboratorio para así poder responder a las múltiples interrogantes que con seguridad serán generadas por las pruebas de campo, así como por el desarrollo mismo de la tecnología. Siendo así, la fase 2 tendría en forma simultánea un componente de laboratorio y un componente de campo.
Si bien los datos disponibles, basados en la experiencia, indican hasta el momento que la desinfección MOGGO es por lo menos tan efectiva y segura como la desinfección cin cloro, se ha programado llevar a cabo comparaciones adicionales bajo condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas, para verificar su efectividad sobre las bacterias, virus y protozoarios. Es probable que investigaciones para determinar los mecanismos de desactivación, efectos sinérgicos, de temperatura y Ph, así como la dinámica de la desinfección MOGGO, sean el objeto de numerosos proyectos de investigación en universidades durante varios años, pero para aplicación práctica, esto está fuera del ámbito de la demostración.
La OPS ha preparado varias propuestas con respecto a las pruebas de campo y el desarrollo de la desinfección MOGGO, habiéndolas remitido a diversas fundaciones para su consideración. El CEPIS coordinaría este proyecto.
En estas propuestas se recomienda la instalación de 25 y 50 unidades en 5 a 7 países de Latinoamérica y el Caribe. Esto podría implicar una estrecha supervisión por un período de cuatro años para obtener experiencia, datos y elaborar recomendaciones, así como para identificar áreas en las que deben hacerse mejoras en el diseño de los equipos, criterios de selección, guías para la instalación y procedimientos operacionales.
La única manera de probar en última instancia una tecnología nueva es usándola en condiciones reales de trabajo, rutinariamente controladas, observando su evolución y comportamiento. Sin embargo, cuando los prototipos han funcionado bajo condiciones de campo de manera tan correcta como lo han hecho los prototipos de desinfección MOGGO, existe por lo general una buena perspectiva de éxito. La demostración, en todo caso, resultará una experiencia informativa, educacional e interesante.
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