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Uso del dióxido de cloro para desinfección de aguas de consumo animal

El tratamiento del agua con cloro (hipoclorito sódico - lejía) es un método comúnmente utilizado para la potabilización de aguas de bebida de consumo animal, para reducir las concentraciones de microorganismos patógenos que a través de ella pueden transmitirse.

El poder desinfectante del cloro radica en su elevada capacidad de oxidación. En presencia de agua, el cloro bien sea en forma gaseosa (Cl2) o como hipoclorito sódico (NaOCl), reacciona para generar ácido hipocloroso (HOCl) mediante el siguiente proceso de hidrólisis:

Cl2 + H2O <-> HOCl + H+ + Cl-

NaOCl + H2O <-> HOCl + Na+ + OH-

 

El elevado poder oxidante del ácido hipocloroso generado, combinado con su bajo coste aplicativo, ha ocasionado que el cloro (principalmente en forma de soluciones concentradas de hipoclorito sódico, entre el 4 y el 15%) sea el principal desinfectante utilizado actualmente para tratamientos de potabilización de aguas de consumo, tanto humano como animal. Sin embargo, el uso de cloro presenta algunos inconvenientes:

  • Elevada reactividad con sustancias orgánicas o inorgánicas presentes en el agua, dando lugar a reacciones oxidantes paralelas que:
    • disminuyen el contenido en cloro libre y, por consiguiente, su rendimiento desinfectante.
    • generan sustancias no deseadas, tales como halometanos (THM, fruto de la reacción con materia orgánica y nocivos para la salud humana, con límite de 100 ppb según RD140/2003) o cloraminas (productos de la reacción con amonios, y de menor capacidad desinfectante).
  • Las soluciones concentradas de hipoclorito sódico presentan una tendencia natural a la descomposición, generando cloratos. La presencia de cloratos en alimentos está actualmente limitada por el Reglamento (UE) 2020/749 que modifica el anexo III del Reglamento (CE) nº 396/2005 en lo relativo a los límites máximos de residuos de clorato en determinados productos, estableciendo LMR que varían entre 0,05 y 0,7 mg/kg, según el producto.

El agua, a través del riego, del tratamiento o de la desinfección, es el vehículo por el que los cloratos llegan a los alimentos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) tiene establecido un nivel de referencia de 0,7 mg/kg para el clorato en agua potable. Dicho valor no se aplica legalmente en la Unión Europea, en la que la Directiva 98/83/CE del Consejo, de 3 de noviembre de 1998, relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano, no fija ningún valor máximo para el clorato. Sin embargo, la Comisión Europea aprobó en febrero de 2018 una revisión de la Directiva sobre el agua potable y, en este proceso, ya hay una Resolución legislativa del Parlamento Europeo de 28 de marzo de 2019 donde, entre otras cosas, se pide fijar el contenido máximo de cloratos en agua en 0,25 mg/l.

  • Con un pH inferior a 5 todo el cloro está en forma de ácido hipocloroso (HOCl) pero, a medida que el pH aumenta, este ácido se disocia en hipoclorito (ClO-), disminuyendo su efectividad a pH superiores a 7,0.

Potabilización de aguas de consumo animal con dióxido de cloro.

Actualmente, debido a las exigentes restricciones normativas sobre el uso de antibióticos en la producción ganadera, el aprovisionamiento de agua para consumo del ganado de alta calidad está cobrando máxima importancia.

 

Para la sustitución del cloro, existen actualmente diversas tecnologías de potabilización que permiten obtener una mejora de la calidad microbiológica y fisicoquímica del agua generada, salvando los principales inconvenientes que presenta el popular tratamiento con cloro.

 

El dióxido de cloro (ClO2) es una de las mejores alternativas actualmente disponibles, especialmente para potabilización de aguas de consumo. Sin embargo, se trata de un gas inestable que se descompone y volatiliza rápidamente, por lo que difícilmente puede ser comprimido, almacenado o transportado. Por consiguiente, en la mayoría de aplicaciones de desinfección o potabilización, el dióxido de cloro es generado in situ, mediante la siguiente reacción de activación de clorito sódico con un ácido (habitualmente ácido clorhídrico):

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

Clorito de sodio + Ácido clorhídrico = Dióxido de cloro + Cloruro de sodio +Agua

 

A nivel operativo y funcional, los principales beneficios que el uso del dióxido de cloro presenta para tratamientos de potabilización de aguas de consumo humano o animal se detallan a continuación:

  • Excelente poder desinfectante.
    • Es un biocida de amplio espectro, con un poder oxidante 2.6 veces superior al cloro.
    • El dióxido de cloro reacciona directamente con las estructuras celulares oxidándolas. Reacciona también con aminoácidos y RNA, inhibiendo la síntesis proteica.
    • Comparado con otros biocidas, el dióxido de cloro tiene un efecto considerablemente mejor y más rápido en la eliminación de patógenos, incluyendo virus, bacterias, esporas, algas, hongos,..
  • El dióxido de cloro presenta mayor solubilidad en agua que el hipoclorito sódico, lo que permite obtener mayores rendimientos de desinfección.
  • El dióxido de cloro es efectivo en un amplio rango de valores de pH (de 4 a 9).
  • Gracias a su elevada solubilidad es altamente efectivo frente a los biofilms, penetrando en la capa polisacárida y destruyéndola.
  • El dióxido de cloro presenta una menor reactividad y mayor selectividad que el cloro (hipoclorito sódico), lo que le confiere:
    • Mayor concentración residual en condiciones de suciedad elevada.
    • Tiempo de permanencia en red superior al cloro. Permite una óptima desinfección, incluso en zonas alejadas del punto de aplicación.
    • Rapidez de acción, lo que permite bajos tiempos de contacto.
    • Menor formación de subproductos indeseables (trihalometanos –THM- o cloraminas) durante las reacciones de oxidación, ya que el ClO2 no es reactivo frente a la materia orgánica.
  • Oxida compuestos solubles de hierro y manganeso, dando lugar a su forma insoluble y facilitando su eliminación de los circuitos de agua por filtración o sedimentación.
  • Presenta una menor alteración organoléptica del agua tratada frente al cloro: no produce olor, color ni sabor.
  • Excelente poder neutralizante de olores.
  • Muy económico, gracias a sus bajas dosis de uso: a dosis habitual de potabilización es de 0.1 - 0.3 mg/l.
  • Fácilmente enjuagable y neutralizable, sin dejar residuo alguno, lo que minimiza el riesgo de contaminaciones.
  • Sus precursores cumplen las normas UNE-EN 938 (clorito sódico) y UNE-EN 939 (ácido clorhídrico) sobre productos químicos utilizados para el tratamiento del agua destinada al consumo humano.
  • Sustancia activa (dióxido de cloro generado de clorito sódico por acidificación) incluida en el Reglamento 528/2012 de biocidas, como tipo de producto TP5 para potabilización de guas de consumo humano y animal.

 

Sistemas de generación de dióxido de cloro.

Dada la elevada inestabilidad y reactividad del dióxido de cloro en estado gas, este desinfectante no es almacenado ni transportado. Para minimizar riesgos de manipulación, el dióxido de cloro se genera normalmente in situ, en una instalación próxima al punto de aplicación donde se va a utilizar.

Aunque su generación no supone grandes dificultades, se requieren equipos especialmente diseñados para esta función, que ofrezcan las medidas de seguridad necesarias para evitar posibles riesgos. Los equipos permiten automatizar el proceso de mezcla para obtener una perfecta acidificación del clorito sódico, en una pequeña cámara de reacción. Una vez generado, el dióxido de cloro se dosifica automáticamente al agua a potabilizar a la dosis necesaria según tratamiento.

 

Conclusión.

Gracias a su menor reactividad y mayor selectividad, su amplio rango de pH de trabajo y su excelente poder oxidante, el dióxido de cloro es un excelente desinfectante para tratamientos de potabilización de aguas de consumo animal, como alternativa al extendido uso de cloro (hipoclorito sódico). El tratamiento con dióxido de cloro permite obtener un agua de la máxima calidad microbiológica, fisicoquímica y organoléptica, libre de sustancias indeseadas tales como THM o cloraminas.

 

 

Referencias 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

 

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