Desinfectar el agua en depuradoras es vital, pero puede crear productos perjudiciales

Aunque el 70 % de la Tierra está cubierta por agua, solo un 2,5 % es dulce. Este dato, sumado al aumento sistemático de la población en nuestro planeta, plantea hoy en día un grave problema de escasez de agua. Por estas razones, la contaminación de este preciado recurso se ha convertido en una preocupación global para el ser humano y, con ella, la búsqueda de soluciones para eliminarla.

Productos indeseados de la desinfección del agua

Para garantizar la potabilidad, el agua debe someterse a procesos de desinfección. El método más extendido consiste en la utilización de compuestos clorados (como el dióxido de cloro) con el fin de oxidar la materia orgánica y desactivar microorganismos patógenos, como virus, bacterias, así como otros contaminantes. Como resultado de este proceso se eliminan hasta un 99,99 % de los virus y bacterias.

Sin embargo, la cloración tiene, entre sus efectos no deseados, la generación de subproductos (como los cloritos y cloratos) que pueden afectar negativamente a la salud. Algunos estudios han relacionado la presencia de estos subproductos de desinfección en el agua potable con enfermedades crónicas y desórdenes hormonales.

Por este motivo, la Comisión Europea, en su Directiva 2020/2184, estableció un límite permitido de 0,25 mg/L para cloritos y cloratos en agua potable de uso humano.

¿Cómo podemos eliminar estos compuestos?

La adsorción es el proceso más extendido para eliminar contaminantes del agua. Para ello, se suelen utilizar carbones activos, materiales porosos que tienen una alta capacidad para adsorber contaminantes. Sin embargo, estos materiales son poco eficientes para eliminar cloritos y cloratos.

Para afrontar esta problemática, investigadores de la Fundación IMDEA Energía, en colaboración con la compañía de gestión integral del agua Canal de Isabel II, hemos desarrollado varias alternativas novedosas que han sido probadas en las instalaciones del Canal de Isabel II.

Entre los resultados más destacados, hemos conseguido duplicar la capacidad de un carbón activo para adsorber cloritos y cloratos, modificando su superficie mediante un tratamiento químico, en comparación con los carbones utilizados actualmente. Además, mediante un sencillo proceso de regeneración (utilizando una disolución de sal común) el carbón activo mantiene su capacidad de eliminación para estos contaminantes después de cuatro ciclos de 160 horas cada uno de ellos.

Asimismo, esta tecnología se ha validado también en un piloto, con la preparación del material mediante un proceso eficiente, sostenible y económicamente viable. Posteriormente, se implementó en una planta piloto localizada en una estación de tratamiento de agua potable de Canal de Isabel II, trabajando durante hasta 93 días y llegando a tratar un total de 1 245 m³ de agua, aproximándose a las condiciones reales de operación, lo que demuestra su gran potencial a escala industrial.

Materiales innovadores

En paralelo, hemos investigado materiales más innovadores, como las redes metal-orgánicas (MOF, por sus siglas en inglés, de Metal-Organic Frameworks), reconocidos recientemente por su potencial con el Premio Nobel de Química 2025. Estos materiales están formados por nodos metálicos unidos mediante ligandos orgánicos que forman una red cristalina y que presentan unas propiedades excepcionales asociadas con altas capacidades de adsorción.

Entre los MOFs que hemos estudiado destaca un material basado en hierro que ha demostrado una gran eficacia para eliminar cloritos y cloratos (100 % de cloritos y 41 % de cloratos). Estos resultados abren nuevas posibilidades para el uso de este tipo de materiales en futuras plantas de tratamiento de aguas, contribuyendo a mejorar la calidad del agua de consumo.

Los resultados de estas investigaciones son muy alentadores y dejan claro que la apuesta por el desarrollo de nuevos materiales porosos para la eliminación de contaminantes en el agua es una alternativa real y eficaz para mejorar la calidad del agua potable.

Un artículo de Patricia Horcajada, Responsable de la Unidad de Materiales Porosos Avanzados, IMDEA ENERGÍA; Gabriel Sánchez Cano, Investigador predoctoral. Materiales porosos, carbones activos, MOFs, tratamientos de aguas, adsorción, Universidad Rey Juan Carlos; Guillermo Morón Navarrete, Investigador predoctoral, IMDEA ENERGÍA; Universidad Rey Juan Carlos; Sara Rojas Macías, Investigadora Postdoctoral, Universidad de Granada y Yolanda Pérez Cortés, Profesora de Química Inorgánica en la Universidad Rey Juan Carlos e Investigadora asocidada en IMDEA Energía, IMDEA ENERGÍA