Introducción.

En muchos núcleos rurales existen fuentes públicas de manantiales naturales y no reciben ningún tratamiento potabilizador. Para garantizar que el agua fuese potable, sería necesario analizarla a diario. Las técnicas de laboratorio permiten analizarla y tardan tres días en obtener un resultado fiable. No obstante, los exámenes sólo son válidos para el mismo día en el que se recoge el agua, siendo imposible garantizar en horas siguientes que el agua siga siendo potable.

La mayoría de las aguas sin tratar de fuentes naturales suelen ser potables en invierno y no potables en verano, debido al descenso del caudal, temperaturas más altas y mayor presencia humana. De forma general, las aguas transparentes difícilmente incluyen más que los principales tipos de bacterias que causan trastornos digestivos, pero aguas turbias del tercer mundo y climas tropicales puede incluir virus y protozoos capaces de originar enfermedades graves y/o mortales.

 

La filtración.

La filtración del agua es una de las técnicas más comunes aplicadas para la depuración del agua. De todos los filtros utilizados en este proceso, los filtros de arena son los más comunes y aún se emplean hoy en día en las ETAP de las ciudades.

Este método permite eliminar impurezas existentes. De esta forma, aquellas aguas que tengan un aspecto turbio, pueden ser tratadas con materiales filtrantes y lograr mediante ese proceso un mejor aspecto.

Con la filtración las partículas sólidas que se encuentran en el agua se separan mediante un filtro, que permite el paso del fluido a su través, pero retiene las partículas sólidas. El arte de la filtración era ya conocido por el hombre primitivo, que obtenía agua clara de un manantial turbio haciendo un agujero en la arena de la orilla, a profundidad mayor que el nivel del agua; el agujero se llenaba de agua clara filtrada por la arena. El mismo procedimiento, perfeccionado y a gran escala, ha sido usado durante más de cien años para clarificar el agua de las ciudades.
Entre los medios filtrantes podemos encontrar dos grupos:

  • Los que actúan formando una barrera delgada que permite el paso sólo del fluido y no de las partículas sólidas en suspensión en él. Ejemplos son los filtros de tela o el papel de filtro común de los laboratorios

Este tipo de filtros presenta poros más pequeños que las partículas en suspensión, lo que permite que sean separadas del fluido y retenidas en el filtro.

El medio filtrante acaba cegándose por las partículas acumuladas; se debe, entonces, lavar con fluido claro para limpiarlo y permitir que siga la filtración. Los medios filtrantes delgados también pueden cegarse cuando por ellos se filtran líquidos gelatinosos o que contienen partículas blandas y elásticas en suspensión.

Como medios filtrantes, para temperaturas menores de 100º C, se emplean fieltros de algodón o lana.

  • Los que actúan formando una barrera gruesa al paso del fluido. Aquí destacan como ejemplos los filtros de lecho de arena y los de cerámica porosa o de metal poroso.

En este caso, los filtros presentan poros gruesos, de mayor tamaño que las partículas que se pretende separar. Así y todo, éstas pueden acompañar al fluido alguna distancia a través del medio, pero son retenidas, más pronto o más tarde, por el medio filtrante.

El fluido debe atravesar el filtro gracias a una fuerza, que puede ser la gravedad, la aplicación de una presión sobre el fluido por encima del filtro, o de un vacío debajo del mismo, o por una combinación de ambas.

El sedimento queda retenido, saliendo el líquido clarificado. Normalmente las filtraciones son lentas. En el laboratorio muchas veces se aplica una succión por vacío. Existen dos tipos principales de filtros:

Filtros de agua en base a la gravedad. Son los más antiguos y también los más sencillos. Entre ellos citaremos los filtros de lecho de arena, instalados en las plantas depuradoras de agua de las ciudades, ETAP, que funcionan con un excelente rendimiento. Están formados por tanques o cisternas que tienen en su parte inferior una rejilla o falso fondo sobre el que hay una capa de arena o grava de igual tamaño.

Filtros de agua en base de presión o de vacío. Son los más usados en la industria, con preferencia a los de gravedad. La fuerza impulsora es suplida por presión o vacío y es muchas veces mayor que la de la gravedad, lo que permite más altos rendimientos de filtración.

FILTRACIÓN POR CONTACTO.

  •  El CARBÓN ACTIVO

La filtración por carbón activo se emplea en el tratamiento de aguas, debido a su gran capacidad de absorción de diversos elementos. Además aporta la ventaja de la posibilidad de limpieza del filtro con gran facilidad y rapidez, y también la capacidad de regeneración del mismo.

El carbón activo se compone en un 75-80% de carbono y un 5-10% de cenizas. Físicamente se presenta en polvo o en grano. Se caracteriza por su pequeño y homogéneo calibre y su estructura interna, formada por un gran número de poros de tamaños similares que puede alcanzar una superficie interna entre 500 y 1.500 m2/g. Estos poros se dividen según su tamaño en macroporos, con un radio mayor a 25 nm, mesoporos, entre 25 y 1 nm y, microporos, con radio inferior a 1 nm.

La absorción con carbón activo consiste en retirar del agua las sustancias solubles mediante el filtrado a través de un lecho de este material. En este proceso se retienen sustancias no polares como aceite mineral, polihidrocarburos aromáticos, cloro y derivados, sustancias halogenadas como I, Br, Cl, H, F, sustancias generadoras de malos olores y gustos en el agua, levaduras, residuos de la fermentación de materia orgánica, microorganismos, herbicidas, pesticidas, etc; todo ello sin alterar la composición original del agua, respetando los oligominerales y sin generar residuos contaminantes.

El sistema más simple, pero no completamente eficaz, de limpieza del lecho filtrante es el contralavado con agua, mediante el cual se produce un arrastre de partículas en sentido contrario al de filtrado. Además, según la cantidad y tipo de sustancias retenidas, será preciso, cada cierto tiempo, regenerar el carbón. En estos procesos se destruye una parte pequeña del carbón activo que deberá ser sustituida.

  • EL ALUMINIO.

El aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre junto con la sílice y el oxígeno. Es un metal anfótero, puede actuar como ácido y como base, y su solubilidad en el agua es mínima a un pH próximo a 7.

Debido a sus propiedades se encuentra presente en numerosos objetos con los que tenemos una relación cotidiana -es muy estable ante la oxidación y la corrosión, salvo en ambientes ácidos-. Recientemente se ha descubierto que el aluminio no es tan inocuo como se pensaba para los seres humanos, si bien para causar toxicidad debemos referirnos a altas dosis de contaminación, sobre todo en el ámbito de los profesionales industriales.

La presencia del aluminio en el agua puede ser debida a dos causas distintas. La primera es que se encuentre disuelto en el agua de forma natural; y la segunda, y más habitual, que proceda del uso de coagulantes de este metal en el pretratamiento del agua potable.

Los utensilios de cocina de aluminio son muy populares por sus cualidades: antiadherentes, anodizados y resistentes a ser rayados. La superficie dura es fácil de limpiar y viene sellada para que el aluminio no pueda penetrar en el alimento.

En el pasado ha habido preocupación por la posibilidad de que los utensilios de aluminio aumenten el riesgo de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, la Asociación para el Alzheimer (Alzheimer Association) informa de que el uso de este tipo de utensilios de aluminio no es un riesgo mayor para esta enfermedad.

Sólo si cocinamos alimentos en ollas de aluminio, o en papel aluminio, a un pH por debajo de 4,5, puede liberarse al medio e incorporarse al alimento. Por tanto, sólo si los útiles de cocina están en contacto permanente con soluciones ácidas (salsas o alimentos de pH bajo), pueden liberar partículas al medio. Así y todo, se calcula que, por su tiempo medio de contacto, esta liberación es muy pequeña e incluso improbable.

El aluminio se utiliza en cocina por ser un excelente conductor de calor, además de ser muy estable a la oxidación. Las sartenes presentan un recubrimiento de teflón antiadherente que protege el alimento del contacto con el aluminio, pero en las ollas no hay protección y, a no ser que se cocinen con frecuencia productos altamente ácidos -algo muy inusual-, la probabilidad de liberación de partículas es muy baja.

El crecimiento de Escherichia coli se inhibe a concentraciones miligramos de aluminio por litro y el de la cianobacteria Anabaena cylindrica a concentraciones mil veces inferiores.

Aunque el aluminio puede acumularse en ciertas cantidades en diferentes vísceras e incluso en los huesos, lo normal es que expulsemos el aluminio por la vía renal sin mayores problemas, a no ser que ingiramos cantidades desproporcionadas o tengamos algún problema que fije las formas de aluminio solubles en agua. Para el común de los mortales, la expulsión de las dosis de aluminio ingeridas en condiciones normales no es problema.

  • EL COBRE.

Determinadas superficies de contacto hechas con aleaciones de cobre, un metal con actividad antimicrobiana efectiva y continuada, tienen la capacidad de minimizar la transmisión de microbios.

El cobre se ha comprobado que es un desinfectante eficaz y de efecto continuado porque disminuye la carga microbiana localizada en las superficies que se tocan con frecuencia, como manetas de puertas o barandillas, y puede jugar un papel importante en la propagación de infecciones.

El cobre tiene capacidad para penetrar en las paredes celulares de los microorganismos e interrumpir su reproducción. Desde hace unos años, distintas investigaciones han demostrado la eficacia antimicrobiana del cobre en patógenos como Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni y Salmonella enteriditis.

El cobre está considerado como “el primer metal bactericida del mundo”. El cobre elimina a las bacterias patógenas, pero se desconocen los mecanismos exactos. Por ahora se sabe que el metal interviene en las membranas y las proteínas de esas células, lo suficiente, para impedir su existencia.

  • EL IODO.

Elemento no metálico, símbolo I, número atómico 53, masa atómica relativa 126.904, el más pesado de los halógenos (halogenuros) que se encuentran en la naturaleza. En condiciones normales, el yodo es un sólido negro, lustroso y volátil; recibe su nombre por su vapor de color violeta.

Las propiedades bactericidas del yodo apoyan sus usos principales para el tratamiento de heridas o la esterilización del agua potable. Asimismo, los compuestos de yodo se utilizan para tratar ciertas condiciones de la tiroides y del corazón, como suplemento dietético (en la forma de sales yodatadas) y en los medios de contraste para los rayos X.

El yodo se añade a casi cualquier sal. Es un ingrediente del pan, los peces marinos y las plantas oceánicas. El yodo está presente de forma natural en los océanos y algunos peces marinos y plantas acuáticas lo almacenan en sus tejidos.

Muchas medicinas y limpiadores para heridas de la piel contienen yodo. También es un ingrediente de las tabletas purificadoras de agua que se usan para preparar agua potable. El yodo es un material de construcción de las hormonas tiroideas que son esenciales para el crecimiento, el sistema nervioso y el metabolismo.

El yodo elemental, I2, es tóxico, y su vapor irrita los ojos y los pulmones. La concentración máxima permitida en aire cuando se trabaja con yodo es de 1 mg/m3. El yodo puede encontrarse en el aire, el agua y el suelo de forma natural. Las fuentes más importantes de yodo natural son los océanos.

El yodo libre (I2) es la forma activa. Tiene un elevado poder germicida, incluso a bajas concentraciones. La acción del yodo es rápida y dura varias horas. Reacciona con las proteínas bacterianas y ácidos nucleicos, matando así a los microorganismos. Se considera un antiséptico de amplio espectro. A concentraciones y tiempo de contacto suficientes es bactericida y activo frente a hongos, virus, levaduras y amebas. Como antiséptico se utiliza para la antisepsia de la piel sana con fines preoperatorios y/o previo a cateterismos vasculares y/o hemocultivos o en la limpieza de heridas

En el tratamiento del agua con tabletas de yodo continúa siendo un eficaz sistema de potabilización de agua de bebida en algunos casos.

  • LOS ULTRASONIDOS.

Los ultrasonidos se definen como la propagación de una perturbación en un medio, el cual puede ser físico, como el aire, el agua, o las cuerdas de una guitarra. Existen otro tipo de ondas que no necesitan medio físico, sino que viajan a través de campos electromagnéticos, se les llaman ondas electromagnéticas.

Centrándose en las características de estas ondas mecánicas, cada onda es definida por unas características determinadas:

  • Longitud: distancia que existen entre las dos crestas (puntos más altos de cada ciclo).
  • Periodo: tiempo que transcurre desde que una onda va de una cresta a la siguiente.
  • Amplitud: distancia que hay desde la línea de equilibrio hasta la cresta del ciclo.
  • Velocidad de ondulación: velocidad a la que se propaga la onda.
  • Elongación: distancia que existe desde un punto en la línea de equilibrio, hasta el punto de onda que le corresponde perpendicularmente.
  • Frecuencia: número de vez que se repite un ciclo en 1s (se puede considerar la inversa del periodo).Se mide en Hz; su unidad representa un ciclo por segundo. Cuando la frecuencia de una onda sonora es superior a 20KHz hablamos de ultrasonidos, los cuales son imperceptibles para el oído humano ya que no transforma en estímulo esa vibración captada por el tímpano.

Imagen 1: Ondas según sus diferentes longitudes de onda. (Fuente: http://www.superaprendizajes.com/las-ondas)

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a la perceptible por el oído humano 16 kHz (16000 Hz).

De acuerdo a los intervalos de frecuencia de sonido utilizados en el ultrasonido se pueden clasificar en ultrasonidos de diagnóstico o de alta frecuencia (2-10 MHz) y ultrasonidos de poder o de baja frecuencia (20-100 kHz).

Los ultrasonidos de poder o de baja frecuencia provocan el fenómeno de cavitación. El fenómeno de cavitación fue observado hace unos 100 años con el desarrollo de los primeros buques torpederos por Sr. John Isaac Thornycroft. La cavitación es la formación, crecimiento e impulsión de pequeñas burbujas de gas en un líquido cuando este es atravesado por ondas acústicas de ultrasonidos. El colapso de burbujas.

La cavitación acústica debida a la propagación de longitudes de onda, producidas por las variaciones de presión en un líquido. El colapso de burbujas produce un elevado incremento de la temperatura y aumenta la presión en unos puntos concretos, lo que provoca daños en las paredes de los organismos tras un gran esfuerzo físico.

Debido a esto, a los ultrasonidos se les atribuye un efecto inhibidor del crecimiento microbiano. Por ese motivo se ha planteado explorar una posible aplicación de este tipo de sonidos para la potabilización del agua.

Los ultrasonidos en ambientes fluidos tienen efectos físicos y químicos producidos por un fenómeno llamado cavitación. Las colisiones, producidas por la continua formación y ruptura de burbujas microscópicas debidas a las presiones del líquido, intervienen en la estructura celular hasta producir la lisis o muerte de la célula.

Los limpiadores ultrasónicos son aparatos huecos en su interior, que usan frecuencias entre los 15kHz y 400kHz y un líquido determinado, diferente para cada tipo de objeto que se desee limpiar.

  • LA LUZ ULTRAVIOLETA.

Mediante el tratamiento de agua no potable con luz ultravioleta, UV, se pueden eliminar entre el 99,9% y el 99,99 de agentes patógenos. Para ello es imprescindible que previamente se elimine casi de forma absoluta la turbiedad del agua, ya que la Luz Ultravioleta debe poder atravesar perfectamente el agua a tratar en su totalidad.

Los Purificadores de Agua por Ultravioleta funcionan mediante la “radiación” o “iluminación” del agua con una o más lámparas que emiten luz entre 200 y 400 nm de longitud de onda. La luz UV no cambia las propiedades del agua o aire, es decir, no altera químicamente la estructura química de este compuesto por lo que la luz UV ofrece un proceso de desinfección limpio, seguro, efectivo y comprobado a través de varias décadas de aplicaciones exitosas.

De todos los métodos de desinfección actual, la luz ultravioleta (UV) es el más eficiente, económico y seguro. Más aún, su acción germicida se realiza en segundos o en fracciones de éstos, además es ambientalmente el método más adecuado, utilizado mundialmente a lo largo de varias décadas.

El uso de luz ultravioleta para la purificación de agua potable no es reciente, es un concepto que ha existido desde hace más de cientos años.

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es responsables de dirigir las actividades dentro de todas las células vivas. Todas las células deben tener ADN intacto para funcionar correctamente. Cuando los microorganismos son expuestos a una dosis adecuada de radiación ultravioleta las moléculas de ADN de las células absorben los fotones UV causando una reacción fotoquímica irreversible, la cual inactiva y destruye las células.

  • LOS MICROORGANISMOS.

Un microorganismo es un sistema biológico de tamaño microscópico. Son, en su mayoría, seres unicelulares, es decir, están formados por una única célula la cual realiza todas las funciones vitales. Pero también aparecen reunidos en colonias, donde cada célula tiene una función específica.

El grupo microbiano engloba a seres dispares entre sí, ya que incluye desde células eucariotas, como los protozoos, a células procariotas como las bacterias. Se podrían distinguir 6 grupos:

  • Virus: se les considera endoparásitos, es decir, seres que únicamente pueden sobrevivir parasitando unas células huésped. No tiene una clasificación concreta entre seres vivos o inertes ya que sólo realizan las funciones vitales cuando están infectando a otro organismo. Son fundamentalmente ARN y proteínas que por su tamaño tan pequeño sólo se pueden ver con microscopios electrónicos.
  • Organismos procariotas: pueden ser esféricos (cocos), de bastón recto (bacilos) curvado (vibrios), o espirales (espirilos). Son una de las formas de vidas más abundantes en la tierra y aparecen, como organismos independientes, en colonias de cadenas, pares, tétradas, masas irregulares, etc. Su tamaño está entre los 0,4 y 14 μm.

 Imagen 2: Cocos. Fuente: http://yasalud.com/estafilococo-dorado-o-aureus

 Imagen 3: Bacilos. Fuente: deconceotos.com/ciencias-naturales/bacilo

 Imagen 4: Estreptococos. Fuente: http://www.portalesmedicos.com

 Imagen 5: Espirilos. Fuente: https://www.wikiwand.com/es/Espirilo

  • Algas cianofíceas:son bacterias capaces de realizar la fotosíntesis aeróbica y pueden medir solo unos micrómetros (µm) de diámetro.
  • Organismos eucariotas: incluyen a todas las células con material hereditario con núcleo definido o no.
  • Protistas: son microorganismos unicelulares eucarióticos que únicamente sobreviven en medios húmedos o acuáticos. Se reproducen por bipartición, pero realizan intercambio de material genético con otras células. Su tamaño va de 10-50 μm hasta más de 1 milímetro.
  • Hongos: incluye especies microscópicas, pero con ningún tipo de colación con el resto de los grupos, excepto la capacidad de producir enfermedades en otros organismos, como los virus y las bacterias.
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Hipótesis.

Partimos de los siguientes puntos:

  • Que en nuestro entorno hay muchos núcleos rurales existen numerosos manantiales naturales y no reciben ningún tratamiento potabilizador y que para garantizar que el agua fuese potable, sería necesario analizarla a diario.
  • Que las técnicas de laboratorio permiten analizarla y tardan tres días en obtener un resultado fiable; que los análisis sólo son válidos para el mismo día en el que se recoge el agua, siendo imposible garantizar en horas siguientes que el agua siga siendo potable.
  • Que la mayoría de las aguas sin tratar de fuentes naturales suelen ser potables en invierno y no potables en verano, debido al descenso del caudal, temperaturas más altas y mayor presencia humana.
  • Que de forma general, las aguas transparentes difícilmente incluyen más que los principales tipos de bacterias que causan trastornos digestivos, pero aguas turbias del tercer mundo y climas tropicales puede incluir virus y protozoos capaces de originar enfermedades graves y/o mortales.

Nos planteamos:

Seleccionar tres métodos de potabilización de agua, dos tradicionales -filtro y luz UV- y uno nuevo – ultrasonidos-. Nos preguntamos si es posible el diseño de un sistema portable, sencillo y eficaz de potabilización de aguas no tratadas previamente empleando estos sistemas y valorar la eficiencia por separado mediante el diseño y la construcción de un sistema propio de potabilización. Se valorará cada sistema mediante análisis microbiológico para demostrar la eficiencia de cada uno.

Metodología.

Se divide el trabajo en tres fases: filtrado, UV y ultrasonido.

EXPERIENCIA 1. FILTRADO.

En la primera experiencia se prepara un test con placas de cultivos microbiológicos. Se depositan sobre las mismas una pequeña muestra de Mg, C, I, Al, Cu, Sn, Zn y Fe. Se añade agua sin potabilizar y se valora el crecimiento de microorganismos en torno a estos elementos químicos. Posteriormente se seleccionan los que arrojan resultado negativo para construir una columna de filtración.

Para la construcción de la columna de filtración se toma un tubo de cristal de 38,00 cm de longitud y 0,08 cm de diámetro interior. En el interior de la columna se dispone de cinco secciones bien definidas de 5,00 cm de longitud:

  • 1º sección, inferior, de carbón activo.
  • 2ª sección de magnesio en polvo.
  • 3º sección de limaduras de aluminio.
  • 4ª sección de cobre.
  • 5ª sección de iodo.

Por su parte superior la columna se conecta a un depósito formado por una botella. Esta se sujeta a un soporte universal mediante una pinza u una doble nuez y se sitúa por encima de la columna de filtración para que actué la fuerza de gravedad a la hora de hacer pasar el agua por el filtro.

Tras un primer ensayo, que resultó ser bastante lento, ya que la fuerza de la gravedad no resultó ser eficaz a la hora de hacer pasar el agua a través del filtro, probablemente por el grado de compactación de las diferentes secciones, se decidió conectar la columna a una trompa de agua que ayuda a acelerar el proceso de filtrado. Para esta fase del trabajo, así como para las restantes, se empleó agua de un pozo sin tratar.

 Imagen 6: Depósito de agua entes del filtrado.

 

 Imagen 7: Columna de filtración.

En cada fase se dispusieron una serie de tres placas de cultivo microbiológico. Cada placa se preparó disolviendo una pastilla, 10,50 g, de caldo de pollo “Avecrem” y un sobre de gelatina neutra, 10 g, disueltos en 0,50 l de agua. Disueltas la pastilla de caldo y el sobre de gelatina se lleva hasta el punto de ebullición y posteriormente se reparte en placas Petri. La composición del medio 0,50 l de cultivo presentaría una composición de:

Caldo de pollo   Gelatina neutra.   TOTAL
En una pastilla de 10,5 g:   En un sobre de 10 g:   (en 0,50 l)
Hidratos de carbono 0,05 g   Hidratos de carbono 1,40 g   1,50 g
Fibra alimentaria 0,00 g   Fibra alimentaria 0,05 g   0,05 g
Valor energético 150,50 kJ   Valor energético 76,10 kJ   225,60 KJ
Sal 0,07 g   Sal 5,43 g   5,6 g
Proteínas 8,80 g   Proteínas 1,00 g   9,80 g
Grasas 0,01 g   Grasas 0,94 g   0,95 g

Antes y después del filtrado se tomó una muestra de 2,00 ml de agua y se inocularon con cada una sendas placas de cultivo para tener constancia de los microorganismos que estaban en el agua antes del filtrado y los que quedan después del proceso de filtración.

 Imagen 8: Matraz de recogida del agua filtrada.

 

 Imagen 9: Montaje de filtrado.

A mayores se dispone de una placa testigo que se manipula y abre a la vez que las otras dos y en las mismas condiciones para alertar de una posible manipulación incorrecta que lleve a una contaminación de los cultivos.

EXPERIENCIA 2. LUZ ULTRAVIOLETA.

En la segunda fase se somete una muestra de agua a luz UV 390-400 nm 160 lm durante intervalos de 5, 10 y 15 minutos. Se trataron 0,30 l de agua con la luz UV.

 

 Imagen 10: Recipiente con muestra de agua sometida a luz ultravioleta.

 

 Imagen 11: Montaje de luz ultravioleta.

 Al igual que en la experiencia anterior se tomó una muestra de 2,00 ml de agua antes del proceso y otra después y se inocularon con cada una sendas placas de cultivo para tener constancia de los microorganismos que estaban en el agua antes y después de la experiencia.

EXPERIENCIA 3. ULTRASONIDOS.

En la última fase, agua del mismo pozo se expone a distintos ultrasonidos -10, 15, 20 y 25 kHz- con dos altavoces de 100 W, los mismos intervalos de tiempo que la fase anterior. Antes y después de cada fase re realizó un cultivo microbiológico del agua.

Para ello se dispuso de una cubeta en la que se depositaron 1,00 l de agua sin tratar y encima se colocaron dos altavoces conectados a la salida de audio de un ordenador portátil que emitían un ultrasonido a modo de pitido con una frecuencia de 5 kHz en una primera etapa, 10 kHz en una segunda y, posteriormente se prueba con 15 kHz, 20 kHz y 25 kHz. El tratamiento del agua se ensayó en periodos de tiempo de 5, 10 y 15 minutos.

Como en experiencias anteriores se preparan placas Petri de cultivo microbiológico para determinar con qué frecuencia no crecen colonias de bacterias ni hongos en los cultivos.

Imagen 12: Altavoces de 100 W sobre la cubeta de agua.

 Imagen 13: Amplificador.

 

 Imagen 14: Montaje del tratamiento con ultrasonidos.

 

Resultados.

 EXPERIENCIA 1. FILTRADO.

Solo en torno al C, Mg, Al, Cu e I aparecieron halos de inhibición de crecimiento de microorganismos. Por este motivo se seleccionaron estos elementos químicos para la elaboración del filtro. Se construyó una columna de filtración y se filtraron 1,2 litros/min de agua de un manantial sin tratar. En los cultivos de placas Petri con agua filtrada no aparecieron colonias de bacterias ni de ningún microorganismo que sí habían aparecido en la misma agua sin este tratamiento.

 
 Imagen 15: Cultivos con diversos elementos químicos para testear su viabilidad como inhibidores del crecimiento microbiano.
 
 Imagen 16: Cultivos de agua sin tratar a los 10 días (izquierda), con agua filtrada (centro) y placa testigo (derecha).
   
 Imagen 17: Detalle de la placa de cultivo de agua sin tratar a los 10 días.  Imagen 18: Detalle de cultivo con agua filtrada a los 10 días.

 

EXPERIENCIA 2. LUZ ULTRAVIOLETA.

En el tratamiento del agua con luz UV 390-400 nm 160 lumen se sometió agua a tres ensayos que duraron 5, 10 y 15 minutos de exposición a la luz cada uno. 0,30 l de agua expuesta 15 o más minutos a luz UV dio resultados negativos en los cultivos.

 
 Imagen 19: Cultivos de agua sin tratar a los 10 días (derecha), con agua tratada con luz UV (centro) y placa testigo (izquierda).
   
 Imagen 20: Detalle de la placa de cultivo con agua tratada con luz UV a los 10 días.  Imagen 21: Detalle de cultivo de agua sin tratar a los 10 días.

 

EXPERIENCIA 2. ULTRASONIDOS.

Por último, se expuso 1,5 l de agua en un recipiente a ultrasonidos de 5, 10, 15, 20 y 25 kHz con dos altavoces de 100 W en tres intervalos de tiempo distintos, 5, 10 y 15 minutos. La potabilización de agua resultó ser eficaz usando ultrasonidos de 20 kHz y alta intensidad de 10-100 W/cm2, en un intervalo de tiempo de 15 min, ya que en este caso el cultivo del agua así tratada no presentó desarrollo de colonias de bacterias.

 
 Imagen 22: Cultivos de agua sin tratar a los 10 días (izquierda) y con agua tratada con luz ultrasonidos (derecha).

 

   
 Imagen 23: Detalle de la placa de cultivo con agua tratada con ultrasonidos de20 Khz a los 10 días.  Imagen 24: Detalle de cultivo de agua sin tratar a los 10 días.

Los tres sistemas ensayados resultaron ser eficaces en la potabilización del agua. Sin embargo, se encontraron caudales distintos: 1,2 l/min en el filtrado; 0,02 l/min con luz UV (15 minutos para tratar 0,30 l.) y 0,1 l/min con ultrasonidos (1,5 l en 15 minutos). Con lo que es de destacar la eficiencia del método de filtrado debido a que este aporta un mayor caudal.

Por otro lado, el sistema de filtrado resulta ser mucho más cómodo de transportar, ya que consiste en un tubo de 38 cm de longitud y 1,00 cm de diámetro, con C, Mg, Al, Cu e I en su interior, separados por filtros de algodón. Por el contrario, el sistema con con luz UV y ultrasonidos resultan más aparatosos y menos portables ya que requieren de mayor instrumental. Así, el primero precisaría de una fuente de energía eléctrica para su funcionamiento y la lámpara. Del mismo modo, en el caso de la potabilización con ultrasonidos se precisaría de un reproductor de sonido, un amplificador y los altavoces. Esto hace que su uso sea más complicado, pero no menos eficiente.

Sin duda una combinación de los tres métodos aumentaría la eficiencia del sistema, pero complicaría su portabilidad y que el sistema fuese apropiado para aplicar en determinadas situaciones como catástrofes humanitarias (terremotos, inundaciones, tsunamis, etc…), o incluso en zonas del planeta donde la falta de potabilización del agua va ligada a una alta mortalidad.

Conclusiones.

Los tres sistemas ensayados resultaron ser eficaces en la potabilización del agua. Sin embargo, se encontraron caudales distintos: 1,2 l/min en el filtrado; 0,02 l/min con luz UV (15 minutos para tratar 0,30 l.) y 0,1 l/min con ultrasonidos (1,5 l en 15 minutos). Con lo que es de destacar la eficiencia del método de filtrado debido a que este aporta un mayor caudal.

Por otro lado, el sistema de filtrado resulta ser mucho más cómodo de transportar, ya que consiste en un tubo de 38 cm de longitud y 1,00 cm de diámetro, con C, Mg, Al, Cu e I en su interior, separados por filtros de algodón. Por el contrario, el sistema con con luz UV y ultrasonidos resultan más aparatosos y menos portables ya que requieren de mayor instrumental. Así, el primero precisaría de una fuente de energía eléctrica para su funcionamiento y la lámpara. Del mismo modo, en el caso de la potabilización con ultrasonidos se precisaría de un reproductor de sonido, un amplificador y los altavoces. Esto hace que su uso sea más complicado, pero no menos eficiente.

Sin duda una combinación de los tres métodos aumentaría la eficiencia del sistema, pero complicaría su portabilidad y que el sistema fuese apropiado para aplicar en determinadas situaciones como catástrofes humanitarias (terremotos, inundaciones, tsunamis, etc…), o incluso en zonas del planeta donde la falta de potabilización del agua va ligada a una alta mortalidad.

Bibliografía.