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Aluminio

Aluminio ¿Qué es? y como está presente en el en el agua

¿Qué es el aluminio?

El Aluminio es un elemento de color plateado, muy ligero y de fácil manejo, además de ser muy resistente a la corrosión, bajo grado de toxicidad y es un buen conductor termal. Su símbolo es Al, tiene un peso atómico de 26.98 g / mol, es el número 13 en la tabla periódica y es parte del grupo IIIA. Es el metal más abundante en el planeta, naturalmente se encuentra en combinación con óxidos y silicatos.

El aluminio es aleado con pequeñas cantidades de cobre, magnesio, silicona, manganeso y otros elementos para mejorar su fuerza y utilidad, principalmente en la producción de materiales de construcción. Este elemento es ampliamente utilizado en la fabricación de productos, así como también, como estructura de los equipos que realizan operaciones en algún proceso industrial. Algunos ejemplos de uso son: puertas, ventanas, envases para alimentos, utensilios de cocina, cerraduras entre otros (1); y equipos como tanques, torres de destilación, hornos, molinos, calderas, etc.

Este elemento tiene la curiosa característica de siempre permanecer oxidado, esto debido a que es altamente reactivo con el oxigeno. Sobre su superficie se forma una microcapa, conformada de óxido de aluminio (alúmina, Al2O3), es de color plateado (por ello no se nota la oxidación como con el hierro o el cobre), y le brinda propiedades que lo hacen resistente ante la corrosión y diferentes químicos (excepto ácidos y bases fuertes). Habitualmente, se le implementa un proceso de anodizado para hacerlo aún más resistente, razón por la que el aluminio es ampliamente usado en materiales de fabricación de equipos, herramientas, aparatos electrónicos, etc.

aluminio en tabla periodica¿El aluminio causa efectos dañinos a la Salud?

Este elemento se considera como no tóxico, ya que las normas mexicanas consideran un límite permisible de aluminio de hasta 20 mg / l en el agua potable (2). No hay suficiente información acerca de si el aluminio afecta considerablemente a la salud humana, porque a pesar de que el cuerpo humano se encuentra siempre expuesto a este elemento debido a su abundancia en el medio ambiente, no hay relación alguna con efectos nocivos a la salud.

Se puede encontrar en muy bajas cantidades en el agua que tomamos y en alimentos, pero no se tiene un alcance por parte del metal para afectar a nuestro organismo. Cuando se considera como un riesgo a la salud, es cuando se tiene una alta exposición con él.

Grandes cantidades de aluminio administradas de manera oral pueden provocar irritación en el tracto gastrointestinal y derivarse en otros problemas de salud, esto como resultado de una alta ingestión de medicamentos que contienen aluminio como parte de la formulación.

Otro caso, es de las personas que se pueden encontrar expuestas a aluminio en polvo (por ejemplo en procesos industriales), y pueden llegar a tener problemas severos en el sistema respiratorio. Los problemas de salud causados por el aluminio, son entonces por un contacto excesivo, ya sea por ingesta (principalmente medicamentos que lo contienen) o por una alta exposición a él.

Se han realizado estudios acerca de una posible relación del aluminio con la enfermedad de Alzheimer, no obstante, hay otros estudios que contradicen esto, reportando que no hay suficiente evidencia para confirmar esta relación.

aluminio dañino para la salud¿El aluminio causa alzhéimer?

En ha descubierto que el aluminio causa al menos una forma grave de demencia, pero solo en un grupo muy específico de personas: la encefalopatía por diálisis. Afecta a algunos pacientes con función renal deficiente que necesitan limpiar su sangre y que usan diálisis para absorber grandes cantidades de sales de aluminio. Estas sales se han utilizado durante mucho tiempo para eliminar el exceso de fosfato del cuerpo. Algo de metal entró en la sangre. Como resultado, el paciente desarrolló un daño cerebral progresivo que le provocó una grave pérdida de memoria. La razón no es clara.

La hipótesis más probable es que el aluminio altera el equilibrio de calcio en las células nerviosas. Sin embargo, esto finalmente no se confirmó. El fluido osmótico suele estar libre de sales de aluminio. Como resultado, se ha demostrado que el aluminio es dañino para el cerebro, pero la mayoría de los investigadores cree que solo ocurre en condiciones extremas y no en las cantidades que normalmente ingerimos a través de los alimentos o el agua. La idea de un posible vínculo entre la enfermedad de Alzheimer y el aluminio se basa en los conocidos efectos neurotóxicos del metal y en el hecho de que algunos investigadores han encontrado niveles elevados de aluminio en el cerebro. Los agregados de proteína tau en pacientes con enfermedad de Alzheimer son una característica típica de esta enfermedad .

aluminio provoca alzheimer¿Cómo entra el aluminio en el cuerpo?

La mayor fuente de aluminio con la que tenemos contacto las personas son los alimentos. El aluminio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, por lo que está presente en ciertas cantidades en la mayoría de los productos alimenticios, especialmente hierbas secas y especias, con un promedio de 145 microgramos/gramo, y los productos de chocolate contienen 33 microgramos. Cada gramo dependiendo de la forma de dosificación, hasta el 1% de los alimentos se absorbe en el tracto gastrointestinal, por lo que solo una pequeña parte del aluminio de los alimentos ingresa directamente al cuerpo. Además, este metal está presente en el agua potable y se consume en grandes cantidades junto con fármacos, sobre todo los antiácidos (contiene hidróxido de aluminio básico,  que dependiendo la dosis, una persona ingiere entre uno y dos gramos de sales de aluminio.

Otra fuente de aluminio son los antitranspirantes para evitar la sudoración de las axilas, pero se ha comprobado que los desodorantes y antitranspirantes, que los estudios llevados a cabo indican que la absorción dérmica del metal es mínima. En este caso los compuestos de aluminio como cloruro de aluminio o varios clorhidratos de aluminio disueltos en agua. Su acción es algo mecánica: precipitan las proteínas, obstruyendo así las glándulas sudoríparas (experimentos han demostrado que basta con retirar la capa superior de la epidermis con esparadrapo para desbloquear y permitir el retorno de la transpiración). debido a la formación de sudor, ya no puede escapar, pero la glándula absorbe el líquido estancado.

Estudios en animales han demostrado que una intoxicación crónica necesitaría la ingesta durante largos períodos de tiempo de 50 o 100 miligramos de aluminio por kilogramo de peso corporal y por día. Y para poner un contexto, un estudio de la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria), los trabajadores de una industria del aluminio toman unos 40 miligramos del metal por día de trabajo.

cuerpos humanos radiografia¿En qué parte del cuerpo se acumula?

No hay una respuesta clara a esta pregunta. En el cuerpo, se distribuye en diferentes tejidos, aunque de manera desigual. Aproximadamente la mitad permanece en los huesos y una cuarta parte en los pulmones, pero también se transporta a través del líquido cefalorraquídeo al cerebro. Los niveles de aluminio en todos los tejidos aumentan con la edad. Los experimentos con animales han demostrado que cuando el calcio y el hierro son deficientes, se acumula más aluminio en el cerebro y los huesos. Esta distribución distintiva del tejido tiene un impacto directo en la cantidad de tiempo que el aluminio permanece en el cuerpo.

huesos humanos radiografia¿Cómo se elimina el aluminio del cuerpo?

La retención de metales del cuerpo humano varía por múltiples factores. Esto ha llevado a los científicos a realizar estudios de eliminación de aluminio, donde recurren a compuestos de aluminio marcados con isótopos. Alrededor del 60% es excretado por los riñones en un día, pero las observaciones a largo plazo indican una vida media es de hasta 50 años. Según un estudio, el metal desapareció del cerebro de las ratas después de cuatro años y medio.

¿Hay presencia de aluminio en el aire?

El contenido de este metal en el aire es muy bajo, de 0.5 ng/m3 en la Antártida, a 0.005 mg/m3 en áreas rurales, a 0.01 mg/m3 en áreas industriales, las concentraciones pueden superar los 13.

Por otro lado, el aluminio transportado por el aire se une a partículas suspendidas grandes que no ingresan fácilmente al árbol bronquial. Por las dos razones anteriores, la exposición por inhalación no es la ruta de exposición más importante en la población general, aunque puede ocurrir en algunas ocupaciones con alta exposición.

Presencia en productos farmacéuticos y cosméticos

Se puede suponer que el consumo de productos farmacéuticos, antiácidos y analgésicos que contienen aluminio aumenta la unión de metales en 2 o 3 órdenes de magnitud en relación con la ingesta de alimentos. La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación) recomienda una dosis semanal de 420 mg9 para un adulto de 60 kg. Por otro lado, los pacientes de diálisis pueden estar expuestos a concentraciones moderadamente elevadas de metales. Esta organización internacional recomienda que el contenido máximo de aluminio del líquido de diálisis sea inferior a 15 µg Al/10.

Se ha descrito que la encefalopatía por hemodiálisis se presenta con neurotoxicidad inducida por metales. Sin embargo, los cambios neurodegenerativos observados en estos casos diferían a nivel molecular de los asociados con la enfermedad de Alzheimer. Finalmente, los compuestos de aluminio se utilizan en la industria cosmética, principalmente en la producción de desodorantes y antitranspirantes, aunque los estudios han demostrado una mínima absorción de metales a través de la piel.

Exposición en el trabajo y la industria

Los trabajadores de la industria del aluminio (que produce, fabrica y suelda) pueden estar expuestos a altas concentraciones de aluminio. Se ha sugerido que este grupo de trabajadores tiene concentraciones séricas y urinarias de aluminio ligeramente elevadas, y que puede haber una respuesta fisiológica sistémica a la absorción y eliminación.

¿De qué forma está el aluminio presente en el agua?

Primero se debe comprender cómo se comporta el aluminio en el agua. En las plantas de tratamiento de agua, es común el uso de sales de sulfato de aluminio como coagulante para una mejor filtración. Estas sales son económicas y ampliamente utilizadas. No solo se aplica el aluminio en las plantas de tratamiento de agua, también se encuentra en un amplio campo de aplicación, como lo es la industria del acero, alimentaria, farmacéutica, cosmética, etc.

El agua potable durante el proceso de filtración y tratamiento se  puede tratar con sulfato de aluminio como coagulante, lo que ayuda a eliminar el color y la turbidez de las partículas suspendidas en ella. Al final del proceso, el contenido de metal residual en el agua es muy bajo, de 0.014 a 2.7 mg/l. El agua que limpia este proceso es principalmente agua superficial porque contiene más partículas en suspensión.

Entre otras cosas, la biodisponibilidad de los metales en el agua potable depende del pH y de las relaciones químicas y el equilibrio entre varios solutos como silicatos, citratos, calcio y flúor. La química del aluminio es altamente reactiva cuando el pH está entre 6 y 8. La Organización Mundial de la Salud estima que el aluminio en el agua potable puede aumentar la ingesta en 4.0 mg por día.

aluminio en el agua¿Cuáles son los métodos de remoción del aluminio en el agua?

El intercambio iónico y la desmineralización son algunos métodos potenciales para removerlo del agua. En las plantas de tratamiento (como ya se mencionó), normalmente se agrega sulfato de aluminio al agua durante el proceso de coagulación, eso significa que hay mayores concentraciones del elemento en el agua tratada que en el agua cruda. Cuando los niveles están por encima de 0.1 mg/L en los sistemas de distribución, puede resultar una decoloración. Esta decoloración también es una indicación de problemas de tratamiento del líquido (falta de control de pH, mala coagulación y rupturas en la filtración) (4).

Aunque el aluminio se elimina fácilmente del agua mediante resinas de intercambio catiónico, como las que se utilizan para ablandar el agua en un sauvizador, el aluminio no se puede eliminar fácilmente de una resina mediante la regeneración de sal. Se requiere un tratamiento con ácido periódico para intercambiar el aluminio acumulado en la resina, por lo que los sistemas de intercambio de cationes autorregenerables no son prácticos para uso residencial sino para un uso más industrial.

La ósmosis inversa también es un método para la eliminación del aluminio del agua, esto cuando los valores están por debajo de 0.05 mg / l. Este método se ha vuelto mucho más competitivo por el costo de operación.

En los métodos de punto de uso (POU), como la ósmosis inversa con (>98 % de reducción) o la destilación (>99 % de reducción). Cuando se usa alumbre (Al2 (SO4) 3 – 14.3H2O) en el proceso de coagulación en el tratamiento de agua municipal, bajo ciertas condiciones de pH, puede precipitar debido al efecto de la concentración en los sistemas de tratamiento de destilación o aguas residuales de ósmosis inversa.

El aluminio, según el diseño del dispositivo y el pH, puede dañar las membranas de ósmosis inversa. Los tratamientos enumerados aquí generalmente se reconocen como tecnologías capaces de reducir de manera efectiva los contaminantes enumerados lo suficiente como para cumplir con el SMCL (Drinking Water Standards de la WWA). Sin embargo, esta lista no refleja el hecho de que los dispositivos y sistemas de punto de uso/punto de entrada (POU/POE)  pueden variar en su efectividad para tratar contaminantes específicos y el rendimiento, de una aplicación a otra.

Por lo tanto, la selección de un dispositivo o sistema en particular para reducir los contaminantes especificados, en este caso el Aluminio, solo debe hacerse después de una investigación exhaustiva de su capacidad de trabajo basada en los resultados de la prueba de validación, y el equipo competente se prueba para los contaminantes especificados. Como parte de la instalación del sistema de tratamiento en el punto de entrada, se deben verificar las características operativas del sistema de acuerdo con los procedimientos de prueba y análisis de agua establecidos.

Luego, el agua resultante debe monitorearse periódicamente para verificar el desempeño continuo. El uso de equipos de tratamiento de agua debe controlarse cuidadosamente para garantizar que no se excedan las condiciones del agua de alimentación y la capacidad aceptable del equipo.

intercambio ionicoReferencias

  1. Equipo Editorial. ¿Para qué sirve el elementro químico Al? IQuímicas. [En línea] 2018. [Citado el: 16 de Enero de 2020.] https://iquimicas.com/aluminio-sirve-elemento-quimico-al/.
  2. MODIFICACIÓN A LA NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-127-SSA1-1994, SALUD AMBIENTAL. AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO. LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD Y TRATAMIENTOS A QUE DEBE SOMETERSE EL AGUA PARA SU POTABILIZACIÓN. Diario Oficial de la Federación, Comité Consultivo Nacional de Normalización de Regulación y Fomento Sanitario. 2000.
  3. REVISIÓN DE LOS ESTUDIOS SOBRE EXPOSICIÓN AL ALUMINIO Y ENFERMEDAD DE ALZHEIMER. Suay, Loreto y Ballester, Ferran. 6, Valencia : Revista Española de Salud Pública, 2002, Vol. 76. 1135-5727.
  4. DeZuane, John. Handbook of Drinking Water Quality. Canadá : John Wiley & Sons, Inc., 1997. 0-471-28789-X.

Última actualización 14/02/2020.

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