El agua

1. EL AGUA
El agua, materia esencial para la supervivencia de todas las formas
de vida conocidas, es una sustancia cuya molécula está formada por dos
átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).
Habitualmente, el agua nos la encontramos en estado líquido; pero
también se halla en forma sólida (hielo), y en forma gaseosa (vapor de
agua).
El agua ocupa el 71% de la superficie terrestre, repartiéndose de
manera desproporcionada sobre ésta. El 96,5% del agua total mundial se
encuentra en los océanos, el 1,74% en los casquetes polares, el 1,72% en
los acuíferos, permafrost1 y glaciares continentales y, el resto, un 0,04%,
se encuentra en orden decreciente en lagos, humedad del suelo, atmósfera,
embalses, ríos y seres vivos.
Físicamente,
el
agua
circula
constantemente
en
un
ciclo
de
evapotranspiración, precipitación y desplazamiento hacia el mar. Los
vientos transportan tanto vapor de agua como el que se vierte en los mares
mediante su curso sobre la tierra, en una cantidad aproximada de 45.000
km3/año. En tierra firme, la evaporación y transpiración contribuyen con
74.000 km3 anuales al causar precipitaciones de 119.000 km3 al año.
1
En cuanto a su uso, el 70% del agua dulce es consumida en la
agricultura, mientras que el 20% se consume en la industria. Sólo un 10%
restante es usado para uso doméstico.
2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
El
agua
es
una
sustancia
que
químicamente se formula como H2O, una
molécula
átomos
de
agua
de
compuesta
hidrógeno
de
dos
enlazados
covalentemente a un átomo de oxígeno.
Henry Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia
compuesta y no un elemento. Los resultados fueron desarrollados por
Antoine Laurent de Lavoisier, dando a conocer que el agua estaba formada
por oxígeno e hidrógeno. En 1804, Joseph Louis Gay-Lussac y Alexander
Von Humboldt demostraron que el agua estaba formada por dos volúmenes
de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H2O).
Las propiedades fisicoquímicas más notables del agua son:
-
El agua es insípida e inodora en condiciones normales de presión y
temperatura. El color del agua varía según su estado.
-
El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte,
permitiendo que las plantas acuáticas absorban su energía.
-
El
oxígeno
tiene
una
electronegatividad2
superior
a
la
del
hidrógeno, el agua es una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera
carga negativa, mientras que los átomos de hidrógeno tienen una
carga ligeramente positiva del
que resulta un fuerte momento
bipolar eléctrico.
-
La fuerza de interacción de la
tensión superficial del agua es la
fuerza de Van der Waals entre moléculas de agua. La aparente
elasticidad causada por la tensión superficial explica la formación de
ondas capilares3 (un menisco cóncavo).
2
-
La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un
tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad
es aprovechada por todas las plantas vasculares (los árboles).
-
Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de
agua es el enlace por puente de hidrógeno.
-
El punto de ebullición del agua está directamente relacionado con la
presión atmosférica. Por ejemplo, en la cima del Everest el agua
hierve a 68ºC, mientras que a nivel del mar este valor sube hasta
100ºC. Del mismo modo, el agua cercana a fuentes geotérmicas
puede alcanzar temperaturas de cientos de grados centígrados y
seguir siendo líquida.
-
El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado como
disolvente universal, y afecta a muchos tipos de sustancias distintas.
Las sustancias que se mezclan y se disuelven bien en agua, las sales,
azúcares, y algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono,
mediante carburación) son llamadas hidrófilas4, mientras que las
que no combinan bien con el agua, como lípidos y grasas, se
denominan sustancias hidrófobas5.
Todos los componentes principales de las células de proteínas, ADN
y polisacáridos6 se disuelven en agua. Puede formar azeotro7 o
azeótropo8 con muchos otros disolventes.
-
El agua es miscible con muchos líquidos, y en cualquier proporción se
forma un líquido homogéneo, aunque muchas otras sustancias como
los aceites son inmiscibles con el agua y forman capas de diferente
densidad.
-
El agua pura tiene poca conductividad eléctrica, pero puede aumentar
mucho con la disolución de cualquier cantidad de material iónico,
como cloruro de sodio, por ejemplo.
-
El agua tiene el segundo índice de capacidad calorífica más alto
debido al enlace de hidrógeno entre las moléculas. Esto es lo que
hace que el agua ‘’modere’’ las temperaturas terrestres.
-
La densidad del agua varía poco con los cambios de temperatura y
presión. A la presión normal (1atm), a 100ºC de temperatura, el
agua líquida tiene la mínima densidad. Al bajar la temperatura
aumenta la densidad, y ese aumento es constante hasta alcanzar
3
1kg/L, que es cuando alcanza su máxima densidad (a 1atm de
presión y 3,8ºC). A partir de ese punto, al bajar la temperatura la
densidad comienza a disminuir.
-
El agua puede descomponerse en hidrógeno y oxígeno mediante
electrólisis9.
-
Como un óxido de hidrógeno, el agua se forma cuando el hidrógeno,
o un compuesto conteniendo hidrógeno, se quema o reacciona con
oxígeno, o un compuesto con oxígeno. El agua no es un combustible,
puesto que es un producto residual de la combustión del hidrógeno.
La energía requerida para separar el agua en sus dos componentes
mediante electrólisis es superior a la energía desprendida por la
recombinación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace que el agua, en
contradicción con lo que dice mucha gente, no sea una fuente de
energía.
-
Los elementos que más electropositivos10 que el hidrógeno -como
el litio, el sodio, el calcio, el potasio y el cesio- desplazan el hidrógeno
del
agua,
formando
hidróxidos.
Dada
su
naturaleza
de
gas
inflamable, el hidrógeno liberado es peligroso y la reacción del agua
combinada con los más electropositivos de estos elementos es una
violenta explosión.
Se sigue investigando sobre la naturaleza de este compuesto y sus
propiedades. El investigador John Emsley dijo en cierta ocasión que el agua
“es una de las sustancias químicas más investigadas, pero sigue siendo la
menos entendida’’.
3. TIPOS DE AGUA
El agua puede presentarse en tres estados, y es una de las pocas
sustancias que pueden ser vistas en la naturaleza en cada uno de ellos:
como vapor de agua (nubes), en estado líquido (océanos), en estado sólido
(icebergs, casquetes polares).
El agua puede disolverse en variedad de sustancias, dándoles a éstas
diferentes sabores y olores. El ser humano ha desarrollado sentidos capaces
4
de evaluar la potabilidad del agua, que nos evitan el consumo de agua
salada o putrefacta. Por ejemplo, los humanos suelen preferir el agua fría a
la tibia, ya que el agua fría es menos propensa a contener microbios
perjudiciales para nuestra salud. El sabor perceptible en el agua de deshielo
se deriva de los minerales o de las piedras disueltas en ella; de hecho el
agua pura es insípida. Para regular el consumo humano, se calcula la
pureza del agua en función de
su contenido
en toxinas, agentes
contaminantes y microorganismos.
El agua recibe diversos nombres, según su forma y características:
•
Según su estado físico: hielo, agua y vapor.
•
Según
su
posición
en
el
ciclo
del
agua:
hidrometeoro11,
precipitación:
-
precipitación según desplazamiento: vertical (granizo, lluvia,
nieve…)
y
horizontal
(rocío,
escarcha,
congelación
atmosférica…)
-
precipitación según estado: líquida (lluvia, rocío, llovizna…),
sólida (nevasca, hielo, escarcha…) y mixta (con temperaturas
cercanas a los 0ºC)
-
partículas en suspensión: nubes, niebla, bruma…
-
partículas en ascenso(impulsadas por el viento): ventisca,
nieve revuelta…
•
Según su circunstancia: agua subterránea, agua de deshielo, agua
mineral…
•
Según sus usos: agua entubada, agua embotellada, agua potable,
agua purificada (agua destilada, agua de doble destilación, agua
desionizada)
•
Atendiendo a otras propiedades: agua blanda (pobre en minerales),
agua dura (rica en minerales), agua de cristalización (se encuentra
dentro de las redes cristalinas)…
•
Según la microbiología: agua potable, agua residual, agua de lluvia o
agua de superficie.
•
Existen también otros tipos de aguas que después de ciertos procesos
adquieren supuestas propiedades, como el agua vitalizada12.
5
4. EL AGUA EN EL UNIVERSO
La mayoría del agua que existe en el universo puede haber surgido
como derivado de la formación de una estrella. El nacimiento de las
estrellas suele causar un fuerte flujo de gases y polvo cósmico. Cuando este
material colisiona con el gas de las zonas exteriores, las ondas de choque
producidas comprimen y calientan el gas. Se piensa que el agua es
producida en este gas cálido y denso.
Se ha detectado agua en nubes interestelares13 dentro de nuestra
galaxia, la Vía Láctea. Estas nubes interestelares pueden condensarse
eventualmente en forma de una nebulosa solar.
Además, se piensa que el agua puede ser abundante en otras
galaxias, dado que sus componentes (hidrógeno y oxígeno) están entre los
más comunes del universo.
-
Se ha detectado vapor de agua en muchos planetas conocidos, como
Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Encélado (luna de
saturno que contiene agua en un 91% de su atmósfera) y otros
exoplanetas conocidos.
-
El agua en su estado líquido está presente en La Tierra, la Luna y en
Encélado y Europa (satélites de Júpiter).
-
Se ha detectado hielo en La Tierra, Marte, Titán, Europa, Encélado,
en cometas y objetos de procedencia meteórica, En la Luna, Ceres y
Tetis, y es probable que se encuentre también en la estructura
interna de planetas como Urano o Neptuno.
5. EL AGUA EN LA TIERRA
La existencia de agua en estado líquido -en menor medida en sus
formas de hielo o vapor- sobre la Tierra es vital para la existencia de la
vida. La Tierra está situada en un área del sistema solar que reúne
condiciones muy específicas, pero si estuviésemos un poco más cerca del
6
Sol - un 5%, o sea 8 millones de kilómetros - ya bastaría para dificultar
enormemente la existencia de los tres estados de agua conocidos.
La masa de la Tierra genera una fuerza de gravedad que impide que
los gases de la atmósfera se dispersen. El vapor de agua y el dióxido de
carbono se combinan, causando lo que ha dado en llamarse el efecto
invernadero. Aunque se suele atribuir a este término connotaciones
negativas, el efecto invernadero es el que mantiene la estabilidad de las
temperaturas, actuando como una capa protectora de la vida en el planeta.
Solo es negativo si, bajo acciones del hombre, masificamos ese proceso. Si
la Tierra fuese más pequeña, la menor gravedad ejercida sobre la atmósfera
haría que ésta fuese más delgada, lo que redundaría en temperaturas
extremas, evitando la acumulación de agua excepto en los casquetes
polares (tal como ocurre en Marte). Algunos teóricos han sugerido que la
misma
vida,
actuando
como
un
macroorganismo14,
mantiene
las
condiciones que permiten su existencia. La temperatura superficial de la
tierra ha estado en relativamente constante variación a través de las eras
geológicas, a pesar de los cambiantes niveles de radiación solar. Este hecho
ha motivado que algunos investigadores crean que el planeta está
termorregulado15
mediante
la
combinación
de
gases
del
efecto
invernadero y el albedo atmosférico y superficial. Esta hipótesis, conocida
como la teoría de Gaia, no es sin embargo la posición más adoptada entre
la comunidad científica.
El estado del agua también depende de la gravedad de un planeta. Si
un planeta es lo bastante grande, el agua que exista sobre él permanecería
en estado sólido incluso a altas temperaturas, dada la elevada presión
causada por la gravedad.
El agua es fundamental para todas las formas de vida conocida. Los
humanos consumimos agua potable. El agua, debido a la creciente
población mundial y su mayor consumo, es hoy origen de conflictos debido
a su escasez y por ello se cree que puede ser problema de guerras en un
futuro no muy lejano.
7
El total de agua presente en el planeta, en todas sus formas, se
denomina hidrosfera. Se puede encontrar prácticamente en cualquier lugar
de la biosfera y en los tres estados posibles: sólido, líquido y gaseoso.
El 97 por ciento es agua salada, la cual se encuentra principalmente
en los océanos y mares; sólo el 3 por ciento de su volumen es dulce. De
esta última, un 1 por ciento está en estado líquido. El 2% restante se
encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo o
banquisas en las latitudes próximas a los polos. Fuera de las regiones
polares el agua dulce se encuentra principalmente en humedales y,
subterráneamente, en acuíferos.
El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos
(aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las
algas, el porcentaje ronda el 90%).
8
En la superficie de la Tierra hay unos 1.386.000.000 km3 de agua que
se distribuyen de la siguiente forma:
Distribución del agua en la Tierra
Volumen en km³
Situación del agua
Porcentaje
Agua dulce
Agua salada
de agua
dulce
de agua
total
-
1.338.000.000
-
96,5
24.064.000
-
68,7
1,74
Agua subterránea salada
-
12.870.000
-
0,94
Agua subterránea dulce
10.530.000
-
30,1
0,76
Glaciares continentales y
Permafrost
300.000
-
0,86
0,022
Lagos de agua dulce
91.000
-
0,26
0,007
Lagos de agua salada
-
85.400
-
0,006
Humedad del suelo
16.500
-
0,05
0,001
Atmósfera
12.900
-
0,04
0,001
Embalses
11.470
-
0,03
0,0008
Ríos
2.120
-
0,006
0,0002
Agua biológica
1.120
-
0,003
0,0001
35.029.110
100
-
1.386.000.000
-
100
Océanos y mares
Casquetes y glaciares
polares
Total agua dulce
Total agua en la tierra
La mayor parte del agua terrestre, por
tanto, está contenida en los mares, y presenta
un elevado contenido en sales. Las aguas
subterráneas se encuentran en yacimientos
subterráneos
llamados
potencialmente
acuíferos
útiles
al
hombre
y
son
como
recursos. En estado líquido se nos puede
presentar en
mares,
masas de agua como océanos,
lagos,
ríos,
corrientes,
canales,
manantiales, y estanques.
9
El agua desempeña un papel muy importante en los procesos
geológicos. Las corrientes subterráneas de agua afectan directamente a las
capas geológicas, influyendo en la formación de fallas. El agua localizada en
el manto terrestre también afecta a la formación de volcanes. En la
superficie, el agua actúa como un agente muy activo sobre procesos
químicos y físicos de erosión. El agua en su estado líquido y, en menor
medida, en forma de hielo, también es un factor esencial en el transporte
de sedimentos. El depósito de esos restos es una herramienta utilizada por
la geología para estudiar los fenómenos formativos sucedidos en la Tierra.
5.1. El Océano
El océano engloba la parte de la superficie ocupada por el agua
marina. Se
formó
hace
unos
40.000 millones
de
años cuando
la
temperatura de la superficie del planeta se enfrió hasta permitir que el agua
pasase a estado líquido. Cubre el 71% de la superficie de la Tierra.
En los océanos hay una capa superficial de agua templada que ocupa
entre varias decenas de metros hasta los 400 o 500 metros. El agua está
más cálida en las zonas templadas, ecuatoriales y tropicales, y más fría
cerca de los polos.
Contiene sustancias sólidas en disolución siendo las más abundantes
el sodio y el cloro que, en su forma sólida, se combina para formar el
cloruro de sodio o sal común y, junto con el magnesio, el calcio y el potasio,
constituyen cerca del 90% de los elementos disueltos en el agua de mar.
El océano está dividido por grandes extensiones de tierra que son los
continentes y grandes archipiélagos en cinco partes que, a su vez, también
se llaman océanos.
Las mareas son movimientos cíclicos de las grandes masas de agua
causadas por la fuerza gravitatoria lunar y el sol, en conjunción con los
océanos. La marea se refleja perceptiblemente en una notable variación de
la altura del nivel del mar, originando por las posiciones relativas del Sol y
la Luna en combinación con el efecto de la rotación terrestre y la
batimetría16 local. La franja de mar sometida a estos cambios, expuesta en
bajamar y cubierta en pleamar, se denomina zona entre mareas y
representa un nicho ecológico de gran valor.
10
5.2. El agua dulce
El agua dulce en la naturaleza se renueva gracias a la atmósfera que
dispone de 12.900km3
de vapor de agua. Sin embargo se trata de un
volumen dinámico que constantemente se está incrementando en forma de
vapor y disminuyendo en forma de precipitaciones, estimándose el volumen
anual en forma de precipitación o agua de lluvia entre 113.500 y
120.000km3 en el mundo.
El 68,7% del agua existente en el mundo está en los glaciares y
mantos de hielo.
Las
aguas
superficiales
engloban
los
lagos,
embalses,
ríos
y
humedales suponiendo solamente el 0,3% del agua dulce del planeta, sin
embargo representan el 80% de las aguas dulces renovables anualmente de
allí su importancia.
También el agua subterránea dulce almacenada, que representa el
96% del agua dulce no congelada de la Tierra, supone un importante
recurso.
6. EL CICLO DEL AGUA
Se denomina ciclo del agua al continuo intercambio de agua dentro
de la hidrosfera: entre la atmósfera, el agua superficial y subterránea y los
organismos vivos.
El agua cambia constantemente su posición de una a otra parte del
ciclo de agua, implicando básicamente los siguientes procesos físicos:
-
Evaporación de los océanos, lagos, ríos… y transpiración de los seres
vivos hacia la atmósfera.
-
Precipitación, originada por la condensación de vapor de agua, y que
puede adoptar múltiples formas.
-
Escorrentía, o movimiento de las aguas superficiales hacia los
océanos
La energía del sol calienta la tierra, generando corrientes de aire que
hacen que el agua se evapore, ascienda por el aire y se condense en las
altitudes, para luego caer en forma de lluvia.
11
La mayor parte del vapor de agua que se desprende de los océanos
vuelve a los mismos, pero el viento desplaza masas de vapor hacia la tierra
firme, en la misma proporción en que el agua se precipita de nuevo desde
la tierra hacia los mares.
Ya en tierra firme, la evaporación de cuerpos acuáticos y la
transpiración de seres vivos contribuye a incrementar el total de vapor de
agua.
Las precipitaciones sobre tierra firme, pueden volver a la superficie
en forma de líquido, como la lluvia, sólido, como la nieve o granizo, o de
gas, formando nieblas o brumas. El agua condensada presente en el aire es
también la causa de la formación del arco iris: la refracción de la luz solar
en las minúsculas partículas de vapor, que actúan como múltiples y
pequeños prismas.
El agua de escorrentía suele formar cuencas, y los cursos de agua
mas pequeños suelen unirse formando ríos.
El desplazamiento constante
de masas de agua sobre diferentes
terrenos geológicos es un factor muy importante en la conformación del
relieve. Además, al arrastrar minerales durante su desplazamiento, los ríos
cumplen un papel muy importante en el enriquecimiento del suelo. Los ríos
desembocan en el mar, depositando los sedimentos arrastrados durante su
12
curso, formando deltas. El terreno de estos deltas es muy fértil, gracias a la
riqueza de los minerales concentrados por la acción del curso del agua.
7. AGUA Y VIDA
Desde el punto de vista de la biología, el agua es un elemento crítico
para la proliferación de la vida. El agua desempeña este papel permitiendo
a los compuestos orgánicos diversas reacciones que, en último término,
posibilitan la replicación de ADN.
Desde una perspectiva metabólica, podemos distinguir dos tipos de
funciones del agua.
Anabólicamente, la extracción de agua de moléculas, mediante
reacciones
químicas
enzimáticas
que
consumen
energía,
permite
el
crecimiento de moléculas mayores, como los triglicéridos o las proteínas.
En cuanto al catabolismo17, el agua actúa como un disolvente de los
enlaces
entre
átomos,
reduciendo
el
tamaño
de
las
moléculas,
suministrando energía en el proceso.
El agua es por tanto un medio irremplazable a nivel molecular para
numerosos organismos vivos.
Estos procesos metabólicos no podrían realizarse en un entorno sin
agua, por lo que algunos científicos se han planteado la hipótesis de qué
tipo de mecanismos (absorción de gas, asimilación de minerales) podrían
mantener la vida sobre el planeta.
Es un compuesto esencial para la fotosíntesis y la respiración. Las
células fotosintéticas utilizan la energía del sol para dividir el oxígeno y el
hidrógeno presentes en la molécula de agua. El hidrógeno es combinado
entonces con CO2 para formar glucosa, liberando oxígeno en el proceso.
Todas las células vivas utilizan algún tipo de “combustible” en el proceso de
oxidación del hidrógeno y carbono para capturar la energía solar y procesar
el agua y el CO2. Este proceso se denomina respiración celular.
13
El agua es también el eje de las funciones enzimáticas y la
neutralidad respecto a ácidos y bases. Un ácido, un “donante” de ión de
hidrógeno puede ser neutralizado por una base, un “receptor” de protones,
con un ión hidróxido para formar agua. El agua se considera neutra, con un
pH 7.
La bioquímica humana relacionada con enzimas funciona de manera
ideal alrededor de un valor pH biológicamente neutro de alrededor de 7,4.
Las diversas funciones que un organismo puede realizar, según su
complejidad celular, determinan que la cantidad de agua varíe de un
organismo a otro. Una célula de Escherichia Coli contiene alrededor de un
70% de agua, un cuerpo humano entre un 60 y 70%, una planta puede
reunir hasta un 90% de agua, y el porcentaje de agua de una medusa
adulta oscila entre un 94 y un 98%.
8. CONTAMINACIÓN DE AGUAS
Según
la
OMS
(Organización
Mundial
de
la
Salud),
"Debe
considerarse que un agua está contaminada, cuando su composición o su
estado están alterados de tal modo que ya no reúnen las condiciones a una
u otra o al conjunto de utilizaciones a las que se hubiera destinado en su
estado natural".
La
contaminación
debe
considerarse
también,
tanto
las
modificaciones de las propiedades físicas, químicas y biológicas del agua,
que pueden hacer perder a ésta su potabilidad para el consumo diario o su
utilización para actividades domésticas, industriales, agrícolas, etc.
Hay un gran número de contaminantes del agua que se pueden
clasificar de muy diferentes maneras. Una posibilidad bastante usada es
agruparlos en los siguientes ocho grupos:
- Microorganismos Patógenos
Son los diferentes tipos de bacterias, virus, protozoos y otros
organismos
que
transmiten
enfermedades
como
el
cólera,
tifus,
14
gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los países en vías de desarrollo
las enfermedades producidas por estos patógenos son uno de los motivos
más importantes de muerte prematura, sobre todo de niños.
Normalmente estos microbios llegan al agua en las heces y otros
restos orgánicos que producen las personas infectadas.
- Sustancias Químicas Inorgánicas
Ácidos, sales y metales tóxicos como el mercurio y el plomo. Si están
en cantidades altas pueden causar graves daños a los seres vivos, disminuir
los rendimientos agrícolas y corroer los equipos que se usan para trabajar
con el agua.
- Compuestos Orgánicos
Muchas moléculas orgánicas como petróleo, gasolina, plásticos,
plaguicidas,
disolventes,
detergentes,
etc...,
acaban
en
el
agua
y
permanecen, en algunos casos, largos períodos de tiempo, porque, al ser
productos
fabricados
por el hombre, tienen estructuras moleculares
complejas difíciles de degradar por los microorganismos.
- Sedimentos Y Materiales Suspendidos
Muchas partículas arrancadas del suelo y arrastradas a las aguas,
junto con otros materiales que hay en suspensión en las aguas, son, en
términos de masa total, la mayor fuente de contaminación del agua. La
turbidez que provocan en el agua dificulta la vida de algunos organismos, y
los sedimentos que se van acumulando destruyen sitios de alimentación o
desove de los peces, rellenan lagos o pantanos y obstruyen canales, rías y
puertos
- Sustancias Radiactivas
Isótopos radiactivos solubles pueden estar presentes en el agua y, a
veces, se pueden ir acumulando a los largo de las cadenas tróficas18,
alcanzando concentraciones considerablemente más altas en algunos tejidos
vivos que las que tenían en el agua.
15
- Contaminación Térmica
El agua caliente liberada por centrales de energía o procesos
industriales eleva, en ocasiones, la temperatura de ríos o embalses con lo
que disminuye su capacidad de contener oxígeno y afecta a la vida de los
organismos.
9. DEPURACIÓN DE AGUAS
La depuración es el conjunto de procesos implicados en la extracción,
tratamiento y control sanitario de los productos de desecho arrastrados por
el agua y procedentes de viviendas e industrias.
Los procesos empleados en las plantas depuradoras se clasifican en
tres: Tratamiento primario, secundario o terciario. En el primario, se elimina
un gran porcentaje de sólidos en suspensión y materia inorgánica. En el
secundario se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando
los procesos biológicos naturales. El terciario es necesario cuando el agua
va a ser reutilizada; elimina un 99% de los sólidos y además se emplean
varios procesos químicos para garantizar que el agua esté tan libre de
impurezas como sea posible.
9.1.
TRATAMIENTO PRIMARIO
Las aguas residuales que entran en una depuradora contienen
materiales que podrían atascar o dañar las bombas y la maquinaria. Estos
materiales se eliminan por medio de enrejados o barras verticales, y se
queman o se entierran tras ser recogidos manual o mecánicamente. El agua
residual pasa a continuación a través de una trituradora, donde las hojas y
otros materiales orgánicos son triturados para facilitar su posterior
procesamiento y eliminación.
9.1.1.
Cámara de arena
Para eliminar materia inorgánica o mineral como arena,
sedimentos y grava, se utilizan las cámaras aireadas de flujo en
espiral con fondo en tolva19, o clarificadores, provistos de brazos
16
mecánicos encargados de raspar. Se elimina el residuo mineral y se
vierte en vertederos sanitarios. La acumulación de estos residuos
puede ir de los 0,08 a los 0,23 m3 por cada 3,8 millones de litros de
aguas residuales
9.1.2.
Sedimentación
Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un
depósito
de
sedimentación donde
se depositan los
materiales
orgánicos, que son retirados para su eliminación. El proceso de
sedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO5 y de un 40
a un 60% los sólidos en suspensión.
La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de
tratamiento industrial incorporando procesos llamados coagulación y
floculación químicas al tanque de sedimentación. La coagulación es
un proceso que consiste en añadir productos químicos como el sulfato
de aluminio, el cloruro férrico o polielectrolitos20 a las aguas
residuales; esto altera las características superficiales de los sólidos
en suspensión de modo que se adhieren los unos a los otros y
precipitan. La floculación provoca la aglutinación de los sólidos en
suspensión. Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos en
suspensión.
9.1.3.
Flotación
Es una técnica que puede usarse en lugar de la sedimentación.
El agua residual, supersaturada de aire, se descarga a continuación
en un depósito abierto. En él, la ascensión de las burbujas de aire
hace que los sólidos en suspensión suban a la superficie, de donde
son retirados. La flotación puede eliminar más de un 75% de los
sólidos en suspensión.
9.1.4.
Digestión
La digestión es un proceso microbiológico que convierte el lodo
en metano, dióxido de carbono y un material inofensivo similar al
17
humus. Las reacciones se producen en un tanque cerrado, y son
anaerobias, es decir, que se producen en ausencia de oxígeno. La
digestión reduce el contenido en materia orgánica entre un 45 y un
60 por ciento.
9.1.5.
Desecación
El lodo digerido se extiende sobre lechos de arena para que se
seque al aire. La absorción por la arena y la evaporación son los
principales procesos responsables de la desecación. El secado al aire
requiere un clima seco y relativamente cálido para que su eficacia sea
óptima,
y
algunas
depuradoras
tienen
una
estructura
tipo
invernadero para proteger los lechos de arena. El lodo desecado se
usa sobre todo como acondicionador del suelo y en ocasiones se usa
como fertilizante.
9.2.
TRATAMIENTO SECUNDARIO
El tratamiento secundario consiste en acelerar los procesos
naturales de eliminación de los residuos. En presencia de oxígeno, las
bacterias
aeróbicas
convierten
la
materia
orgánica
en
formas
estables, como dióxido de carbono, agua, nitratos y fosfatos, así
como otros materiales orgánicos. La producción de materia orgánica
nueva es un resultado indirecto de los procesos de tratamiento
biológico, y debe eliminarse antes de descargar el agua en el cauce
receptor.
9.2.1.
Filtro de goteo
En este proceso, una corriente de aguas residuales se distribuye
sobre un lecho de algún medio poroso revestido con una película
gelatinosa
de
microorganismos
que
actúan
como
agentes
destructores. La materia orgánica del agua residual es absorbida por
la película microbiana y transformada en dióxido de carbono y agua.
El proceso de goteo, cuando va precedido de sedimentación, puede
reducir cerca de un 85% la DBO.
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9.2.2.
Fango Activado
Se trata de un proceso aeróbico en el que partículas gelatinosas
de lodo quedan suspendidas en un tanque de aireación y reciben
oxígeno. Las partículas de lodo activado absorben la materia orgánica
y la convierte en productos aeróbicos. La reducción de la DBO fluctúa
entre el 60 y el 85 por ciento.
9.2.3.
Otra
Estanque de estabilización o laguna
forma
de
tratamiento
biológico
es
el
estanque
de
estabilización o laguna, que requiere una extensión de terreno
considerable y, por tanto, suelen construirse en zonas rurales. Las
lagunas opcionales, que funcionan en condiciones mixtas, son las más
comunes, con una profundidad de 0,6 a 1,5 m y una extensión
superior
a
una
hectárea.
En
la
zona
del
fondo,
donde
se
descomponen los sólidos, las condiciones son anaerobias; la zona
próxima a la superficie es aeróbica, permitiendo la oxidación de la
materia orgánica disuelta y coloidal. Puede lograrse una reducción de
la DBO5 de un 75 a un 85 por ciento.
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