La creciente preocupación por la calidad del agua potable ha impulsado la búsqueda de métodos más eficaces y sostenibles para su purificación. Una de las tecnologías que ha ganado relevancia en los últimos años es el uso del ozono (O₃), un potente oxidante que se emplea en plantas purificadoras de agua para desinfectar y mejorar las propiedades del agua. El ozono no solo elimina microorganismos patógenos, sino que también puede oxidar compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en el agua, mejorando así su calidad sin dejar residuos químicos. Aquí se analiza el uso del ozono en las plantas purificadoras de agua, sus beneficios, mecanismos de acción, y las consideraciones prácticas y de seguridad que deben tenerse en cuenta para su aplicación.
Propiedades del ozono y su aplicación en la purificación de agua
El ozono es una forma de oxígeno muy reactiva que se genera cuando se somete oxígeno a una descarga eléctrica o radiación ultravioleta. Debido a su capacidad oxidante, el ozono es capaz de destruir bacterias, virus, hongos, protozoos y otros microorganismos que pueden encontrarse en el agua. Además, es efectivo en la eliminación de compuestos químicos, como pesticidas, productos farmacéuticos y contaminantes emergentes, que a menudo resisten los tratamientos convencionales.
En las plantas de tratamiento de agua, el ozono se introduce en el agua a través de burbujeo o mediante la inyección directa en sistemas de tratamiento. Esta tecnología se utiliza tanto en el tratamiento de agua potable como en el de aguas residuales, proporcionando una alternativa al cloro, que es el desinfectante más común, pero que presenta ciertos inconvenientes, como la formación de subproductos tóxicos (trihalometanos) y un impacto ambiental negativo.
Beneficios del uso del ozono en plantas purificadoras de agua
- Eficiencia en la eliminación de patógenos
El ozono es uno de los desinfectantes más potentes disponibles y puede inactivar una amplia gama de microorganismos patógenos que se encuentran en el agua, incluidos aquellos que son resistentes a otros tratamientos, como el Cryptosporidium y la Giardia. Según un estudio de von Gunten (2003), el ozono es hasta 3000 veces más efectivo que el cloro para la inactivación de virus, bacterias y parásitos en el agua. Esto lo convierte en una herramienta valiosa para garantizar la seguridad microbiológica del agua potable, reduciendo el riesgo de brotes de enfermedades transmitidas por el agua.
Además, la desinfección por ozono ocurre en un tiempo relativamente corto, lo que significa que el agua tratada con ozono puede procesarse rápidamente sin comprometer la calidad del tratamiento. Esta eficiencia hace que el ozono sea ideal para plantas de purificación que manejan grandes volúmenes de agua.
- Eliminación de compuestos químicos y mejora del sabor y olor del agua
El ozono no solo es eficaz contra los microorganismos, sino que también es útil para la oxidación de sustancias químicas presentes en el agua, como metales pesados, pesticidas, disolventes industriales, y compuestos orgánicos volátiles (COVs). Estos contaminantes son difíciles de eliminar con otros métodos de tratamiento, como la filtración o la cloración. El ozono los oxida, lo que permite su fácil eliminación a través de filtración posterior o su descomposición en subproductos inofensivos.
Asimismo, el uso de ozono en plantas de tratamiento mejora notablemente las propiedades organolépticas del agua. A menudo, el agua que ha sido tratada con cloro o con otros productos químicos puede tener un sabor y olor desagradable. El ozono, al oxidar los compuestos responsables de estos problemas, mejora el sabor, el olor y la claridad del agua, haciéndola más agradable para el consumo humano.
- Reducción de subproductos tóxicos
Una de las principales preocupaciones en el tratamiento del agua con cloro es la formación de subproductos de desinfección, como los trihalometanos (THMs), que son compuestos cancerígenos formados cuando el cloro reacciona con la materia orgánica presente en el agua. El ozono, por otro lado, no produce estos subproductos peligrosos, lo que lo convierte en una opción más segura desde el punto de vista de la salud pública.
De acuerdo con Rice et al. (1997), el uso de ozono en plantas de purificación de agua reduce significativamente la formación de subproductos halogenados en comparación con la cloración, lo que mejora la seguridad del agua potable y minimiza el impacto en el medio ambiente. En lugar de generar residuos tóxicos, el ozono se descompone rápidamente en oxígeno, lo que lo hace una opción ecológica.
- Mejora del tratamiento de aguas residuales
El ozono también es una tecnología valiosa para el tratamiento de aguas residuales, ya que puede oxidar contaminantes complejos que no son eliminados por los tratamientos convencionales, como los productos farmacéuticos y los compuestos hormonales. Estos contaminantes emergentes son cada vez más preocupantes debido a su capacidad para afectar la salud humana y los ecosistemas acuáticos.
Además, el ozono facilita la eliminación de compuestos que provocan coloración en las aguas residuales, lo que contribuye a mejorar la calidad visual del agua tratada y facilita su posible reutilización en otras aplicaciones industriales o agrícolas. Según Langlais et al. (1991), el ozono es particularmente efectivo para descomponer colorantes, fenoles y otros compuestos recalcitrantes presentes en aguas residuales industriales.
Desafíos del uso del ozono en la purificación de agua
A pesar de sus numerosos beneficios, el uso del ozono en las plantas de purificación de agua también presenta ciertos desafíos que deben considerarse.
- Costo e infraestructura
El uso del ozono requiere la instalación de equipos especializados para su generación y aplicación, lo que implica una inversión inicial significativa para las plantas de tratamiento de agua. Además, los generadores de ozono deben ser mantenidos adecuadamente para asegurar su eficiencia, lo que puede aumentar los costos operativos. Aunque el ozono puede reducir la dependencia de productos químicos costosos a largo plazo, la inversión inicial y los costos de operación pueden ser un obstáculo para algunas plantas de tratamiento, especialmente en áreas con recursos limitados.
- Control de subproductos secundarios
Si bien el ozono no genera los mismos subproductos peligrosos que el cloro, sí puede producir subproductos secundarios, como los bromatos, cuando reacciona con el bromo presente en el agua. Estos bromatos también son potencialmente cancerígenos, por lo que es crucial controlar los niveles de ozono y los componentes químicos del agua para minimizar la formación de estos subproductos. Las plantas de tratamiento deben monitorear cuidadosamente los niveles de bromo y ozono para cumplir con las normativas de seguridad.
- Dependencia de condiciones específicas
La efectividad del ozono depende de factores como el pH del agua, la temperatura y la concentración de contaminantes. En algunos casos, puede ser necesario ajustar estos parámetros para optimizar el proceso de ozonización, lo que añade una capa de complejidad al diseño y operación de las plantas de tratamiento.
Conclusión
El uso del ozono en plantas purificadoras de agua ofrece múltiples ventajas, como la eliminación eficaz de microorganismos patógenos, la mejora de las características organolépticas del agua y la reducción de subproductos tóxicos. Su capacidad para oxidar una amplia variedad de contaminantes y desinfectar sin dejar residuos peligrosos lo convierte en una opción ecológica y eficiente para el tratamiento de agua potable y aguas residuales. Sin embargo, su implementación debe hacerse de manera cuidadosa, teniendo en cuenta los costos y los desafíos técnicos, como la posible formación de bromatos y la necesidad de infraestructura especializada. A medida que la demanda de agua de alta calidad aumenta, el ozono se perfila como una tecnología clave para mejorar los sistemas de purificación de agua de manera sostenible y segura.
Bibliografía
- von Gunten, U. (2003). Ozonation of drinking water: Part I. Oxidation kinetics and product formation. Water Research, 37(7), 1443-1467.
- Rice, R. G., & Netzer, A. (1997). Handbook of Ozone Technology and Applications: Volume 1. CRC Press.
- Langlais, B., Reckhow, D. A., & Brink, D. R. (1991). Ozone in Water Treatment: Application and Engineering. CRC Press.
- Tiwari, S., & Lee, J. (2015). Ozone as a Water Disinfectant: A Review. Journal of Water Health, 13(1), 101-116.
- EPA (2019). “Ozone for Drinking Water Treatment”. Environmental Protection Agency.