Desinfección de agua con procesos fotocatalíticos: estado del arte y perspectivas

Water disinfection with photocatalytic processes: state of the art and perspectives

El deterioro de la calidad de las fuentes superficiales de agua y la carencia de desinfección ejercen un alto impacto en la mortalidad infantil en los países en vía de desarrollo. La aplicación de fotocatálisis con fines de desinfección se remonta a las últimas décadas del siglo XX, se emplea principalmente dióxido de titanio (TiO₂) en su forma anatasa, el cual es un semiconductor que al excitarse con luz cercana a la ultravioleta genera especies químicas altamente reactivas que pueden inactivar microorganismos y degradar materia orgánica incluso hasta su mineralización. Parte de la investigación básica se ha dedicado a elucidar los mecanismos microbicidas de esta tecnología que se relacionan con alteraciones estructurales, interrupción de procesos metabólicos y daño al material genético. Los estudios in vitro emplean a E. coli como modelo y en menor medida a otros microorganismos, el trabajo sobre matrices sencillas ha permitido identificar las principales interferencias en la reducción bacteriana como el papel de ciertos iones y de la materia orgánica presente. El diseño de reactores fotocatalíticos requiere incluir un componente óptico para el aprovechamiento de la radiación y el uso de un catalizador suspendido o inmovilizado además de los parámetros empleados en el diseño de reactores químicos convencionales. Los reactores denominados colectores parabólicos compuestos han mostrado el mejor desempeño. Las experiencias en plantas piloto son muy recientes pero promisorias y buscan optimizar las condiciones de operación, empleando nuevos catalizadores o sus mezclas, mejorando el aprovechamiento de la radiación y reduciendo los costos con el fin de optimizar las eficiencias y de evaluar la sostenibilidad de esta tecnología.

INTRODUCCIÓN

Como resultado de tas actividades humanas y del acelerado crecimiento demográfico en América Latina y et Caribe se ha generado un deterioro progresivo de la calidad de las fuentes naturales de agua; los desechos descargados contienen y propician el desarrollo de una gran diversidad de organismos patógenos, incluyendo virus, bacterias, protozoos, hongos y huevos de helmintos. Las enfermedades transmisibles por agua afectan principalmente a los países en desarrollo donde tiene una participación importante en la pérdida de años de vida saludable 111; se reportan 4 billones de casos de diarrea al año que generan más de dos millones de muertes, principalmente en niños menores de 5 años. La Organización Panamericana de la Salud determinó para 1984 que la desinfección del 75% de los sistemas de agua de los municipios y comunidades de América Latina y el Caribe es inadecuado o inexistente, se calculó que más del 90% de los pueblos y aldeas con menos de 10 mil habitantes carecían totalmente de sistemas de desinfección.

Desde una perspectiva netamente microbiológica, la calidad del agua para consumo se evalúa mediante la estimación de poblaciones de bacterias indicadoras cuya presencia puede ser indicio de la existencia de otros patógenos que son de interés en la salud pública, se han empleado microorganismos entéricos como indicadores clásicos que incluyen a Escherichia coli, coliformes totales y fecales.