Uso de dióxido de cloro para desinfeção de água para consumo animal

O tratamento da água com cloro (hipoclorito de sódio – lixívia) é um método comumente utilizado para a purificação da água potável para consumo animal, para reduzir as concentrações de microrganismos patogénicos que podem ser transmitidos através dela.

O poder desinfetante do cloro reside na sua alta capacidade de oxidação. Na presença de água, o cloro, seja na forma gasosa (Cl2) ou como hipoclorito de sódio (NaOCl), reage para gerar ácido hipocloroso (HOCl) por meio do seguinte processo de hidrólise:

Cl₂ + H₂O <-> HOCl + H⁺ + Cl^–

NaOCl + H₂O <-> HOCl + Na⁺ + OH^–

O alto poder oxidante do ácido hipocloroso gerado, aliado ao seu baixo custo de aplicação, faz com que o cloro (principalmente na forma de soluções concentradas de hipoclorito de sódio, entre 4 e 15%) seja o principal desinfetante atualmente utilizado nos tratamentos de purificação de água potável, tanto humano como animal. No entanto, o uso de cloro tem algumas desvantagens:

• Elevada reatividade com substâncias orgânicas ou inorgânicas presentes na água, levando a reações oxidantes paralelas que:

 

• diminuem o teor de cloro livre e, consequentemente, o seu desempenho desinfetante.
• geram substâncias indesejáveis, como halometanos (THM, resultado da reação com matéria orgânica e prejudicial à saúde humana, com limite de 100 ppb segundo RD140 / 2003) ou cloraminas (produtos da reação com amónios, e de menor capacidade desinfetante).

 

• As soluções concentradas de hipoclorito de sódio têm tendência natural à decomposição, gerando cloratos. A presença de cloratos nos alimentos é atualmente limitada pelo Regulamento (UE) 2020/749 que altera o Anexo III do Regulamento (CE) n.º 396/2005 em relação aos limites máximos de resíduos de clorato em determinados produtos, estabelecendo LMR que variam entre 0,05 e 0,7 mg / kg, dependendo do produto.

A água, por meio de irrigação, tratamento ou desinfeção, é o veículo pelo qual os cloratos chegam aos alimentos. A Organização Mundial da Saúde (OMS) estabeleceu um nível de referência de 0,7 mg/kg para o clorato na água potável. Este valor não é legalmente aplicado na União Europeia, onde a Diretiva do Conselho 98/83/CE, de 3 de novembro de 1998, sobre a qualidade da água destinada ao consumo humano, não estabelece nenhum valor máximo para o clorato. No entanto, a Comissão Europeia aprovou em fevereiro de 2018 uma revisão da Diretiva relativa à água potável e, neste processo, já existe uma resolução legislativa do Parlamento Europeu de 28 de março de 2019 onde, entre outras coisas, é fixada a definição do teor máximo de clorato na água a 0,25 mg/l.

Com pH inferior a 5, todo o cloro está na forma de ácido hipocloroso (HOCl) mas, à medida que o pH aumenta, este ácido se dissocia em hipoclorito (ClO-), reduzindo sua eficácia em pHs acima de 7,0.

Desinfeção de água para consumo animal com dióxido de cloro

Atualmente, devido a exigentes restrições regulatórias sobre o uso de antibióticos na produção pecuária, o fornecimento de água potável de alta qualidade para o gado está a assumir extrema importância.

 

Para a substituição do cloro, existem atualmente várias tecnologias de desinfeção que permitem obter uma melhoria na qualidade microbiológica e físico-química da água gerada, poupando os principais inconvenientes do popular tratamento com cloro.

 

O dióxido de cloro (ClO2) é uma das melhores alternativas disponíveis atualmente, especialmente para a purificação da água potável. No entanto, é um gás instável que se decompõe e volatiliza rapidamente, dificilmente pode ser comprimido, armazenado ou transportado. Consequentemente, na maioria das aplicações de desinfeção ou purificação, o dióxido de cloro é gerado in situ, através da seguinte reação de ativação de clorito de sódio com um ácido (geralmente ácido clorídrico):

 

5 NaClO₂ + 4 HCl <-> 4 ClO₂ + 5 NaCl + 2 H₂O

Clorito de Sódio + Ácido Clorídrico = Dióxido de Cloro + Cloreto de Sódio + Água

A nível operacional e funcional, os principais benefícios que o uso de dióxido de cloro apresenta para o tratamento de água potável para consumo humano ou animal são detalhados a seguir:

• Excelente poder desinfetante.
  • É um biocida de largo espectro, com poder oxidante 2,6 vezes superior ao do cloro.
  • O dióxido de cloro reage diretamente com as estruturas celulares, oxidando-as. Também reage com aminoácidos e RNA, inibindo a síntese de proteínas.
  • Em comparação com outros biocidas, o dióxido de cloro tem um efeito consideravelmente melhor e mais rápido na eliminação de patógenos, incluindo vírus, bactérias, esporos, algas, fungos, …

 

• O dióxido de cloro possui maior solubilidade em água do que o hipoclorito de sódio, o que permite obter maiores rendimentos na desinfeção.
• O dióxido de cloro é eficaz numa ampla escala de valores de pH (4 a 9).
• Graças à sua alta solubilidade, é altamente eficaz contra biofilmes, penetrando na camada de polissacarídeo e destruindo-a.
• O dióxido de cloro tem menos reatividade e maior seletividade do que o cloro (hipoclorito de sódio), o que lhe confere:
  • Maior concentração residual em condições de sujidade elevada.
  • Tempo de permanência em rede superior ao cloro. Permite uma desinfeção ideal, mesmo em zonas distantes do ponto de aplicação.
  • Ação rápida, permitindo tempos de contacto reduzidos.
  • Menor formação de subprodutos indesejáveis ​​(trihalometanos -THM- ou cloraminas) durante as reações de oxidação, uma vez que o ClO2 não é reativo com a matéria orgânica.

 

Oxida compostos solúveis de ferro e manganês, dando origem à sua forma insolúvel e facilitando a sua eliminação dos circuitos de água por filtração ou sedimentação.

Apresenta menor alteração organolética da água tratada por cloro: não produz odor, cor ou sabor.

Excelente poder de neutralização de odores.

Muito económico, graças às suas baixas doses de uso: a dose usual de purificação é de 0,1 – 0,3 mg/l.

Fácil de enxaguar e neutralizar, sem deixar resíduos, o que minimiza o risco de contaminação.

Os seus precursores cumprem as normas UNE-EN 938 (clorito de sódio) e UNE-EN 939 (ácido clorídrico) para produtos químicos utilizados no tratamento de água destinada ao consumo humano.

Substância ativa (dióxido de cloro gerado a partir de clorito de sódio por acidificação) incluída no Regulamento 528/2012 sobre biocidas, como um tipo de produto TP5 para a desinfeção de águas para consumos humano e animal.

Sistemas de produção de dióxido de cloro

Dada a alta instabilidade e reatividade do dióxido de cloro no estado gasoso, este desinfetante não é armazenado ou transportado. Para minimizar os riscos de manipulação, o dióxido de cloro é normalmente produzido no local, numa instalação próxima ao ponto de aplicação onde será usado.

Embora a sua produção não apresente grandes dificuldades, são necessários equipamentos especialmente concebidos para esta função, que ofereçam as medidas de segurança necessárias para evitar possíveis riscos. O equipamento permite automatizar o processo de mistura para obter uma acidificação perfeita do clorito de sódio, numa pequena câmara de reação. Uma vez produzido, o dióxido de cloro é doseado automaticamente na água para se tornar potável na dose necessária de acordo com o tratamento.

Conclusão

Graças à sua menor reatividade e maior seletividade, o sue amplo alcance de pH de trabalho e seu excelente poder oxidante, o dióxido de cloro é um excelente desinfetante para o tratamento de água potável para consumo animal, como alternativa ao uso generalizado de cloro (hipoclorito de sódio). O tratamento com dióxido de cloro permite obter água da mais alta qualidade microbiológica, físico-química e organolética, livre de substâncias indesejáveis ​​como THM ou cloraminas.

Referências bibliográficas:

• Agency forToxic Substances and DiseaseRegistry. 2004. Public HealthStatement forChlorineDioxide and Chlorite https://bit.ly/3faZdqq
• Ma JW, Huang BS, Hsu CW, et al. Efficacy and Safety Evaluation of a Chlorine Dioxide Solution. Int J Environ Res Public Health. 2017;14(3):329. Published  2017 Mar 22. doi:10.3390/ijerph14030329
• DIOXIDO CLORO: cloración de aguas de consumo humano/animal. 2019
• La problemática del perclorato y el clorato; Boletín ACSA brief nº21 julio-agosto 2020; http://acsa.gencat.cat/es/detall/article/La-problematica-del-perclorat-i-el-clorat

AUTOR: Agustí Capdevila / Carles Bertrana

 

[button link=”https://www.proquimia.com/contacto-blog” class=”boto”]Más información[/button]