El dióxido de cloro como desinfectante del agua

Dióxido de cloro

Desinfección de agua mediante dióxido de cloro

¿Cuál es el método de desinfección más utilizado por el ser humano para potabilizar agua?

El método que más ha aplicado el ser humano para desinfectar agua con el fin de potabilizarla se conoce como “cloración”. El agua puede clorarse a partir de tres compuestos distintos:

  1. Cloro molecular (Cl2)
  2. Hipoclorito de sodio (NaOCl)
  3. Hipoclorito de calcio [Ca(OCl)2]

El cloro molecular es un gas en condiciones ambientales. Se almacena y transporta en tanques a presión. Requiere de un manejo que implica estrictas medidas de seguridad, debido a la alta toxicidad de este compuesto al contacto directo con el ser humano  y con cualquier otro ser vivo. En grandes cantidades, este compuesto tiene un menor costo que los otros dos.

El hipoclorito de sodio se aplica en solución acuosa. Es el mismo que se comercializa en los supermercados y que se utiliza en las casas para desmanchar y blanquear ropa. En algunos países le llaman “lejía”.

El hipoclorito de calcio es un sólido que se comercializa en forma de pastillas, gránulos o polvos. Es común su aplicación en el agua de albercas.

Cualquiera de los tres compuestos anteriores, se disuelven en agua y forman lo que se conoce como “cloro libre”. El cloro libre es  ácido hipocloroso (HOCl), que puede disociarse para formar el ion hipoclorito (OCl):

HOCl    ↔   OCl   +   H+

El porcentaje de esta disociación depende del pH del agua. Aunque el HOCl desinfecta con mayor eficiencia, la diferencia entre ambos no es mucha.

¿Por qué buscar un oxidante alternativo al cloro libre?

Desafortunadamente, el cloro libre genera un efecto indeseable: oxida la materia orgánica presente en los cuerpos de agua naturales: pozo, río, lago, agua de deshielo. La materia orgánica siempre estará presente, en menor o mayor grado. Si la oxidación fuera total, no sería problema porque toda la materia orgánica pasaría a formar CO2 y H2O. Pero no es así, y quedan subproductos clorados, algunos de los cuales son más dañinos para la salud que los compuestos orgánicos previos a la cloración. Entre estos, están los trihalometanos, conocidos por su carcinogenicidad aún en bajas concentraciones.

¿Qué desinfectante evitó el problema que genera el cloro libre?

Con el objeto de evitar este problema, particularmente a partir de la década de los ochentas del siglo pasado, algunas plantas municipales de diversos países han sustituido al cloro libre por dióxido de cloro (ClO2), que tiene un alta eficacia biocida en un amplio rango de pH (3 a 9), mientras que genera una menor cantidad de subproductos clorados. Esto último se debe a  dos razones: (a) Su potencial para oxidar materia orgánica es menor que el de cualquier otro oxidante que utiliza el ser humano para desinfectar, como cloro libre, ozono o cloraminas; y (b) A diferencia del cloro libre, no participa en reacciones de sustitución electrofílica en compuestos orgánicos.

Como es evidente, las autoridades sanitarias autorizaron el uso del dióxido de cloro para potabilizar agua. Su uso ha ido en aumento, y la principal razón por la que no se ha utilizado más es que representa un costo mayor que el de la cloración tradicional.

¿Qué precauciones deben tenerse en caso de desinfectar agua mediante dióxido de cloro?

Al igual que toda alternativa de desinfección, el dióxido de cloro tiene  límites que deben conocerse para evitar problemas.

La necesidad de producir el dióxido de cloro in situ a partir de reactivos especificados para potabilizar agua

Por un lado, el dióxido de cloro puro es altamente oxidante y reacciona violentamente con compuestos orgánicos. En su estado gaseoso, a concentraciones superiores al 10% en aire a presión atmosférica, detona con facilidad en presencia de luz solar, calor o en contacto con mercurio, fósforo y otros compuestos inorgánicos. Esto ha impedido su transporte.

Por otro lado, en solución acuosa, es poco estable a la luz y se evapora con facilidad (su temperatura de ebullición es de 11°C a nivel del mar). Por todo esto, para aplicarlo en potabilización, se produce in situ a partir de clorito de sodio (NaClO2). Este se produce comercialmente con una pureza cercana al 80%. La mayor parte del 20% restante es cloruro de sodio (NaCl). Se ha seguido la costumbre de especificar un contenido máximo de cloratos (ClO3) de 1%, aunque estos no ocasionan una toxicidad particularmente alta.

Los demás reactivos también requieren un grado de pureza adecuado para potabilizar agua.

¿Cuáles son las reacciones mediante las que se genera dióxido de cloro in situ para potabilizar agua?

El dióxido se genera comúnmente mediante la reacción de clorito de sodio con cloro gaseoso (sistema de 2 compuestos químicos) o mediante la reacción de clorito de sodio con hipoclorito de sodio y ácido clorhídrico (sistema de 3 compuestos químicos).

Proceso de generación del dióxido de cloro con dos compuestos químicos

2 NaClO2  +  Cl =  2 ClO2  +  2NaCl

Proceso de generación del dióxido de cloro con tres compuestos químicos

2NaClO2 + NaOCl  +  2 HCl  =  2 ClO2 + 3 NaCl +  H2O

¿Qué efecto puede presentar el agua en caso de una dosificación excesiva de dióxido de cloro?

La aplicación de dióxido de cloro al agua puede producir, aunque no siempre lo hace, olor a orina de gato, a keroseno o a cloro. Para resolver el primer problema, es importante no dosificar más de 5 mg/l de dióxido de cloro. En caso de que accidentalmente se lleve a cabo una dosificación excesiva, tanto el dióxido de cloro como el ion clorito pueden eliminarse mediante adición de cloruro férrico al agua, en un 10% de exceso respecto a la cantidad estequiométrica. El tiempo de reacción generalmente es de 15 minutos. Esta eliminación se debe a una reacción de reducción en la que se forma ácido hipocloroso y otras sales férricas que no son dañinas. El carbón activado no retiene ni descompone al dióxido de cloro ni al ion clorato, aunque sí elimina al ion clorito cuando el pH es mayor a 7.0.

Bibliografía

A.M. Dietrich and R.C. Hoehn, Taste and Odor Problems Associated with Chlorine Dioxide, AWWA Research Foundation, USA, 1991.

R.A. Deininger, A. Ancheta, A. Ziegler, Chlorine Dioxide, School of Public Health, The University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA, (no se reporta el año de publicación)

Para información de la toxicidad y efectos en la salud del dióxido de cloro dar click en el siguente link: Dióxido de cloro en solución acuosa

Última actualización 12/02/2020

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