La desinfección solar del agua , en resumen SODIS , es un tipo de purificación de agua portátil que utiliza energía solar para hacer que el agua contaminada biológicamente (por ejemplo, bacterias, virus, protozoos y gusanos) sea segura para beber. El agua contaminada con agentes no biológicos, como productos químicos tóxicos o metales pesados, requiere pasos adicionales para que el agua sea segura para beber.
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La desinfección solar del agua generalmente se logra utilizando una combinación de electricidad generada por paneles fotovoltaicos (solar PV), calor ( solar térmico ) y recolección de luz solar ultravioleta .
La desinfección solar que utiliza los efectos de la electricidad generada por la energía fotovoltaica normalmente utiliza una corriente eléctrica para producir procesos electrolíticos que desinfectan el agua, por ejemplo, generando radicales libres oxidativos que matan a los patógenos dañando su estructura química. Un segundo enfoque utiliza electricidad solar almacenada de una batería y funciona de noche o con niveles bajos de luz para alimentar una lámpara ultravioleta para realizar una desinfección secundaria del agua con luz ultravioleta solar.
La desinfección solar térmica del agua utiliza el calor del sol para calentar el agua a 70–100 ° C durante un corto período de tiempo. Existen varios enfoques. Los colectores de calor solar pueden tener lentes frente a ellos o usar reflectores. También pueden utilizar distintos niveles de aislamiento o acristalamiento. Además, algunos procesos de desinfección de agua por energía solar térmica se basan en lotes, mientras que otros (desinfección por energía solar térmica de flujo continuo) operan de manera casi continua mientras brilla el sol. El agua calentada a temperaturas inferiores a 100 ° C se denomina generalmente agua pasteurizada .
La parte ultravioleta de la luz solar también puede matar patógenos en el agua. El método SODIS utiliza una combinación de luz ultravioleta y aumento de temperatura (solar térmica) para desinfectar el agua utilizando solo luz solar y botellas de plástico PET reutilizadas . SODIS es un método gratuito y eficaz para el tratamiento de agua descentralizado , generalmente se aplica a nivel doméstico y es recomendado por la Organización Mundial de la Salud como un método viable para el tratamiento y almacenamiento seguro del agua en el hogar. [1] SODIS ya se aplica en numerosos países en desarrollo . [2] : 55 folletos educativos sobre el método están disponibles en muchos idiomas, [3] cada uno equivalente a la versión en inglés. [2]
Proceso de solicitud domiciliaria
Las guías para el uso doméstico de SODIS describen el proceso.
Se seleccionan para su uso botellas PET transparentes e incoloras de agua o refrescos de 2 litros o menos con pocas rayas en la superficie. Las botellas de vidrio también son adecuadas. Se quitan las etiquetas y se lavan las botellas antes del primer uso. El agua de fuentes posiblemente contaminadas se llena en las botellas, utilizando el agua más clara posible. Cuando la turbidez es superior a 30 NTU , es necesario filtrar o precipitar las partículas antes de la exposición a la luz solar. Los filtros se fabrican localmente con tela estirada sobre botellas invertidas con el fondo cortado. Para mejorar la saturación de oxígeno, las guías recomiendan que las botellas se llenen tres cuartos, se agiten durante 20 segundos (con la tapa puesta), luego se llenen por completo, se vuelvan a tapar y se verifique su claridad.
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A continuación, las botellas llenas se exponen a la máxima luz solar posible. Las botellas se calentarán más rápido y más calientes si se colocan sobre una superficie metálica reflectante inclinada hacia el sol. Un techo de metal corrugado (en comparación con el techo de paja) o una hoja de papel de aluminio ligeramente curvada aumenta la luz dentro de la botella. Deben evitarse las estructuras colgantes o plantas que den sombra a las botellas, ya que reducen tanto la iluminación como el calentamiento. Después de un tiempo suficiente, el agua tratada se puede consumir directamente de la botella o verter en vasos limpios para beber. El riesgo de recontaminación se minimiza si el agua se almacena en las botellas. El rellenado y almacenamiento en otros contenedores aumenta el riesgo de contaminación.
Las condiciones climáticas | Duración mínima del tratamiento |
---|---|
Soleado (menos del 50% de nubosidad) | 6 horas |
Nublado (50-100% nublado, poca o ninguna lluvia) | 2 días |
Lluvia continua | Rendimiento insatisfactorio; utilizar la recolección de agua de lluvia |
Las regiones más favorables para la aplicación del método SODIS se encuentran entre los 15 ° N y 35 ° N de latitud, y también entre los 15 ° S y 35 ° S. [2] Estas regiones tienen altos niveles de radiación solar, con una capa de nubes y precipitaciones limitadas, y más del 90% de la luz solar llega a la superficie de la tierra como radiación directa. [2] La segunda región más favorable se encuentra entre las latitudes 15 ° N y 15 ° S. estas regiones tienen altos niveles de radiación dispersa, con alrededor de 2500 horas de sol al año, debido a la alta humedad y la nubosidad frecuente. [2]
La educación local en el uso de SODIS es importante para evitar confusiones entre PET y otros materiales de botella. La aplicación de SODIS sin una evaluación adecuada (o con una evaluación falsa) de las prácticas de higiene existentes y la incidencia de diarrea puede no abordar otras vías de infección. Los propios instructores comunitarios deben ser entrenados primero. [2]
Aplicaciones
SODIS es un método eficaz para tratar el agua donde el combustible o las cocinas no están disponibles o son prohibitivamente costosos. Incluso cuando hay combustible disponible, SODIS es una opción más económica y respetuosa con el medio ambiente. La aplicación de SODIS es limitada si no se dispone de suficientes botellas o si el agua está muy turbia . De hecho, si el agua está muy turbia, SODIS no se puede utilizar solo; entonces es necesario un filtrado adicional. [5]
Una prueba de campo básica para determinar si el agua es demasiado turbia para que el método SODIS funcione correctamente es la prueba del periódico. [3] Para la prueba del periódico, el usuario debe colocar la botella llena en posición vertical sobre el titular de un periódico y mirar hacia abajo a través de la abertura de la botella. Si las letras del título son legibles, el agua se puede utilizar para el método SODIS. Si las letras no se pueden leer, es probable que la turbidez del agua supere los 30 NTU y el agua debe tratarse previamente.
En teoría, el método podría utilizarse en campamentos de refugiados o de socorro en casos de desastre. Sin embargo, suministrar botellas puede ser más difícil que proporcionar tabletas desinfectantes equivalentes que contengan cloro, bromo o yodo. Además, en algunas circunstancias, puede resultar difícil garantizar que el agua se dejará al sol durante el tiempo necesario.
Existen otros métodos para el tratamiento del agua doméstica y el almacenamiento seguro (por ejemplo, cloración) diferentes procedimientos de filtración o floculación / desinfección. La selección del método adecuado debe basarse en los criterios de efectividad, la coexistencia de otros tipos de contaminación (turbidez, contaminantes químicos), los costos de tratamiento, la mano de obra y la conveniencia, y la preferencia del usuario.
Cuando el agua está muy turbia, SODIS no se puede utilizar solo; Entonces es necesario un filtrado o floculación adicional para aclarar el agua antes del tratamiento con SODIS. [6] [7] Un trabajo reciente ha demostrado que la sal común de mesa (NaCl) es un agente de floculación eficaz para disminuir la turbidez del método SODIS en algunos tipos de suelo. [8] Este método podría usarse para aumentar las áreas geográficas en las que el método SODIS podría usarse, ya que las regiones con agua muy turbia podrían tratarse a bajo costo. [9]
SODIS puede implementarse alternativamente utilizando bolsas de plástico. Se ha descubierto que las bolsas SODIS producen hasta un 74% más de eficacia de tratamiento que las botellas SODIS, lo que puede deberse a que las bolsas pueden alcanzar temperaturas elevadas que provocan un tratamiento acelerado. [10] Las bolsas SODIS con una capa de agua de aproximadamente 1 cm a 6 cm alcanzan temperaturas más altas más fácilmente que las botellas SODIS y tratan el Vibrio cholerae de manera más eficaz. [10] Se supone que esto se debe a la mejora de la relación superficie / volumen en las bolsas SODIS. En regiones remotas, las botellas de plástico no están disponibles localmente y deben enviarse desde los centros urbanos, lo que puede ser costoso e ineficaz, ya que las botellas no se pueden empaquetar muy apretadas. Las bolsas se pueden empaquetar con mayor densidad que las botellas y se pueden enviar a un costo menor, lo que representa una alternativa económicamente preferible a las botellas SODIS en comunidades remotas. Las desventajas de usar bolsas son que pueden darle al agua un olor a plástico, son más difíciles de manipular cuando están llenas de agua y, por lo general, requieren que el agua se transfiera a un segundo recipiente para beber.
Otro beneficio importante de usar las botellas SODIS en comparación con las bolsas u otros métodos que requieren que el agua se transfiera a un recipiente más pequeño para su consumo es que las botellas son un método de tratamiento de agua doméstico en el punto de uso. [11] Punto de uso significa que el agua se trata en el mismo recipiente de fácil manejo desde el que se servirá, lo que reduce el riesgo de contaminación secundaria del agua.
Precauciones
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Si las botellas de agua no se dejan al sol durante el tiempo adecuado, es posible que el agua no sea segura para beber y podría causar enfermedades. Si la luz solar es menos fuerte, debido a un clima nublado o un clima menos soleado, es necesario un mayor tiempo de exposición al sol.
También deben tenerse en cuenta las siguientes cuestiones:
- Material de la botella
- Algunos materiales de vidrio o PVC pueden evitar que la luz ultravioleta llegue al agua. [13] Se recomiendan botellas de PET disponibles comercialmente . El manejo es mucho más cómodo en el caso de botellas PET. El policarbonato (código de identificación de resina 7) bloquea todos los rayos UVA y UVB y, por lo tanto, no debe usarse. Las botellas que son transparentes son preferibles a las botellas que han sido coloreadas, por ejemplo, botellas de refresco de lima / limón verde.
- Envejecimiento de botellas de plástico
- La eficiencia de SODIS depende de la condición física de las botellas de plástico, con arañazos y otros signos de desgaste que reducen la eficiencia de SODIS. Se deben reemplazar las botellas ciegas que estén muy rayadas o viejas.
- Forma de contenedores
- La intensidad de la radiación ultravioleta disminuye rápidamente al aumentar la profundidad del agua. A una profundidad de agua de 10 cm (4 pulgadas) y una turbidez moderada de 26 NTU, la radiación UV-A se reduce al 50%. Las botellas de PET para refrescos suelen estar fácilmente disponibles y, por lo tanto, son más prácticas para la aplicación SODIS.
- Oxígeno
- La luz solar produce formas de oxígeno altamente reactivas (radicales libres de oxígeno y peróxidos de hidrógeno) en el agua. Estas moléculas reactivas contribuyen al proceso de destrucción de los microorganismos. En condiciones normales (ríos, arroyos, pozos, estanques, grifo), el agua contiene suficiente oxígeno (más de 3 mg / L de oxígeno) y no necesita airearse antes de la aplicación de SODIS.
- Lixiviación de material de botella
- Ha habido cierta preocupación sobre la cuestión de si los envases de plástico para beber pueden liberar sustancias químicas o componentes tóxicos en el agua, un proceso posiblemente acelerado por el calor. Los Laboratorios Federales Suizos para Pruebas e Investigación de Materiales han examinado la difusión de adipatos y ftalatos (DEHA y DEHP ) de botellas de PET nuevas y reutilizadas en el agua durante la exposición solar. Los niveles de concentración encontrados en el agua después de una exposición solar de 17 horas en agua a 60 ° C (140 ° F) estaban muy por debajo de las pautas de la OMS para el agua potable y en la misma magnitud que las concentraciones de ftalato y adipato que se encuentran generalmente en altas concentraciones agua del grifo de calidad. Las preocupaciones sobre el uso generalizado de botellas de PET también se expresaron después de un informe publicado por investigadores de la Universidad de Heidelberg sobre la liberación de antimonio de las botellas de PET para refrescos y agua mineral almacenadas durante varios meses en los supermercados. Sin embargo, las concentraciones de antimonio encontradas en las botellas son órdenes de magnitud inferiores a las de la OMS [14] y las directrices nacionales para las concentraciones de antimonio en el agua potable. [15] [16] [17] Además, el agua SODIS no se almacena durante períodos tan prolongados en las botellas.
- Recrecimiento de bacterias
- Una vez retiradas de la luz solar, las bacterias restantes pueden volver a reproducirse en la oscuridad. Un estudio de 2010 mostró que agregar solo 10 partes por millón de peróxido de hidrógeno es efectivo para prevenir el rebrote de Salmonella salvaje . [18]
- Químicos tóxicos
- La desinfección solar del agua no elimina los productos químicos tóxicos que pueden estar presentes en el agua, como los desechos de las fábricas.
Impacto en la salud, reducción de la diarrea
Según la Organización Mundial de la Salud , más de dos millones de personas mueren cada año por enfermedades prevenibles transmitidas por el agua y mil millones de personas carecen de acceso a una fuente de agua potable mejorada. [19] [20]
Se ha demostrado que el método SODIS (y otros métodos de tratamiento del agua en el hogar) pueden eliminar de manera muy eficaz la contaminación patógena del agua. Sin embargo, las enfermedades infecciosas también se transmiten por otras vías, es decir, debido a una falta general de saneamiento e higiene. Los estudios sobre la reducción de la diarrea entre los usuarios de SODIS muestran valores de reducción del 30 al 80%. [21] [22] [23] [24]
Investigar
La eficacia del SODIS fue descubierta por primera vez por Aftim Acra, de la Universidad Americana de Beirut a principios de la década de 1980. El seguimiento fue realizado por los grupos de investigación de Martin Wegelin en el Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas (EAWAG) y Kevin McGuigan en el Royal College of Surgeons en Irlanda . Los ensayos de control clínico fueron iniciados por Ronan Conroy del equipo RCSI en colaboración con Michael Elmore-Meegan . YO CRUZO
Las siguientes instituciones implementaron un proyecto de investigación conjunto sobre SODIS:
- Real Colegio de Cirujanos de Irlanda (RCSI), Irlanda (coordinación)
- Universidad de Ulster (UU), Reino Unido
- CSIR Environmentek, Sudáfrica, EAWAG, Suiza
- El Instituto de Desarrollo del Agua y el Saneamiento ( IWSD ), Zimbabwe
- Plataforma Solar de Almería (CIEMAT-PSA), España
- Universidad de Leicester (UL), Reino Unido
- La Comisión Internacional para el Alivio del Sufrimiento y el Hambre ( ICROSS ), Kenia
- Universidad de Santiago de Compostela (USC), España
- Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas (Eawag), Suiza
El proyecto se embarcó en un estudio de varios países que incluía áreas de estudio en Zimbabwe , Sudáfrica y Kenia .
Otros desarrollos incluyen el desarrollo de una unidad de desinfección de flujo continuo [25] y la desinfección solar con película de dióxido de titanio sobre cilindros de vidrio, que previene el recrecimiento bacteriano de coliformes después de SODIS. [26]
La investigación ha demostrado que varios aditivos de bajo costo son capaces de acelerar SODIS y que los aditivos pueden hacer que SODIS sea más rápido y efectivo tanto en clima soleado como nublado, desarrollos que podrían ayudar a que la tecnología sea más efectiva y aceptable para los usuarios. [27] Un estudio de 2008 mostró que las semillas en polvo de cinco leguminosas naturales (guisantes, frijoles y lentejas): Vigna unguiculata (caupí), Phaseolus mungo (lenteja negra), Glycine max (soja), Pisum sativum (guisante verde) y Arachis hypogaea (maní): cuando se evaluaron como floculantes naturales para la eliminación de la turbidez, fueron tan efectivos como el alumbre comercial e incluso superiores para la clarificación, ya que la dosis óptima fue baja (1 g / L), la floculación fue rápida (7 a 25 minutos, dependiendo de la semilla utilizada) y la dureza del agua y el pH permanecieron esencialmente inalterados. [28] Estudios posteriores han utilizado castañas , bellotas de roble y Moringa oleifera (árbol de baqueta) para el mismo propósito. [29] [30]
Otra investigación ha examinado el uso de semiconductores dopados para aumentar la producción de radicales de oxígeno bajo los rayos UV-A solares. [31] Recientemente, investigadores del Centro Nacional para la Investigación del sensor y el Instituto de Diagnóstico Biomédicas en la Dublin City University han desarrollado un dosímetro de UV de impresión de bajo costo para aplicaciones de SODIS que puede ser leído mediante un teléfono móvil. [32] La cámara del teléfono se utiliza para adquirir una imagen del sensor y el software personalizado que se ejecuta en el teléfono analiza el color del sensor para proporcionar una medición cuantitativa de la dosis de UV.
En regiones aisladas, el efecto del humo de leña aumenta las enfermedades pulmonares, debido a la necesidad constante de encender fuego para hervir el agua y cocinar. Los grupos de investigación han descubierto que se descuida la ebullición del agua debido a la dificultad de recolectar madera, que es escasa en muchas áreas. Cuando se les presentan opciones básicas de tratamiento de agua en el hogar, los residentes de regiones aisladas de África han mostrado una preferencia por el método SODIS sobre la ebullición u otros métodos básicos de tratamiento del agua.
Se ha desarrollado un purificador de agua solar muy simple para hogares rurales que utiliza 4 capas de tela de sari y colectores tubulares solares para eliminar todos los coliformes. [33]
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En julio de 2020, los investigadores informaron sobre el desarrollo de una superficie de aluminio reutilizable para un saneamiento eficiente del agua a base de energía solar por debajo de los estándares de la OMS y la EPA para el agua potable. [34] [35]
Promoción
El Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas (EAWAG), a través del Departamento de Agua y Saneamiento en Países en Desarrollo (Sandec), coordina los proyectos de promoción de SODIS en 33 países, incluidos Bután, Bolivia, Burkina Faso, Camboya, Camerún, República Democrática del Congo, Ecuador. , El Salvador, Etiopía, Ghana, Guatemala, Guinea, Honduras, India, Indonesia, Kenia, Laos, Malawi, Mozambique, Nepal, Nicaragua, Pakistán, Perú, Filipinas, Senegal, Sierra Leona, Sri Lanka, Togo, Uganda, Uzbekistán, Vietnam, Zambia y Zimbabwe. [36]
Los proyectos de SODIS están financiados, entre otros, por la Fundación SOLAQUA , [37] varios clubes de Leones , clubes rotarios , Migros y la Fundación del Agua Michel Comte.
SODIS también se ha aplicado en varias comunidades de Brasil, una de ellas es Prainha do Canto Verde , Beberibe al oeste de Fortaleza . Los habitantes de allí que utilizan el método SODIS han tenido bastante éxito, ya que la temperatura durante el día puede superar los 40 ° C (104 ° F) y hay una cantidad limitada de sombra. [ cita requerida ]
Una de las cosas más importantes a considerar para los trabajadores de salud pública que se acercan a las comunidades que necesitan métodos de tratamiento de agua adecuados, rentables y sostenibles es enseñar la importancia de la calidad del agua en el contexto de la promoción de la salud y la prevención de enfermedades, al tiempo que se educa sobre los métodos. ellos mismos. Aunque el escepticismo ha planteado un desafío en algunas comunidades para adoptar SODIS y otros métodos domésticos de tratamiento de agua para uso diario, la difusión del conocimiento sobre los importantes beneficios para la salud asociados con estos métodos probablemente aumentará las tasas de adopción.
Ver también
- Tecnología apropiada
- Irradiación germicida ultravioleta
- Indicador de pasteurización de agua
Referencias
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enlaces externos
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