SITUACIÓN DEL RECURSO HÍDRICO EN GUATEMALA: Intercambio iónico como una alternativa.
El agua es materia: una sustancia compuesta de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma (Ley de Lavoisier). No obstante, en dilución, o encontrando el agua en fuentes naturales, podemos entender que el agua que consumimos o utilizamos contiene otras sustancias disueltas. El agua es también una solución y hay partículas u otras sustancias que se disuelven en ellas. Por eso, también se vuelve un problema: contaminación. Entonces, teóricamente el agua es una solución, pero irónicamente nos da problemas para consumirla.
En Guatemala, hay poca (casi nula) información actualizada sobre el consumo y estado del balance hídrico, también a raíz de la ausencia de una ley de aguas. Pero, lógicamente, el agua que se consume viene de fuentes de agua dulce. Por los altos niveles de contaminación en los cuerpos de agua y por la ubicación de los proyectos urbanos, y también en lugares donde las municipalidades o EMPAGUA no tienen redes de distribución de agua potable, normalmente se perforan pozos por parte de la iniciativa privada. El problema con esto es que, a medida que hay crecimiento en proyectos de desarrollo inmobiliario, no hay una regulación o control sobre el consumo de agua en sí (es decir, no se tienen contadores de agua, nadie paga el servicio de agua, solo la inversión inicial de perforar un pozo). ¿Qué ocurre? En muchos sectores, los suelos tienen la característica de tener los mantos freáticos tienen altas concentraciones de hierro, arsénico y otras sustancias que, a determinadas concentraciones, hacen que el agua no sea apta para consumo humano. A medida que hay mayor crecimiento, más sustancias contaminantes se encuentran y surgen desafíos en el tratamiento de agua que ameritan aplicar tecnologías y diseño de estrategias para potabilizarla y cumplir con la normativa que regula los parámetros en el agua para poderla consumir. Una de esas tecnologías es el intercambio iónico. El intercambio iónico es una reacción química que se da cuando un ion se intercambia con otro ion de igual signo, que se encuentre unido a una partícula sólida inmóvil. Ahora, un resumen sobre qué son los iones (cationes y aniones según su carga) que normalmente dan problemas en el uso del agua.
Cationes:
- Dureza (calcio y magnesio): provocan incrustaciones y reducen el flujo y la transferencia de calor.
- Hierro y manganeso: depósitos, corrosión.
- Sodio y potasio: sales muy solubles que no precipitan.
Aniones:
- Alcalinidad (bicarbonatos): se degradan en calderas en CO2, NaOH. Afectan propiedades de productos alimenticios, bebidas, licores, etc.
- Sulfatos, cloruros, nitratos: aumento de la salinidad, incrustaciones y corrosividad.
- Sílice: incrustaciones vítreas, depósitos en álabes de turbinas.
Entendiendo desde la norma COGUANOR 29001 (características químicas del agua potable):
- Dureza total (CaCO3)
- Sulfato (SO4-)
- Aluminio (Zn)
- Calcio (Ca)
- Cobre (Cu)
- Magnesio (Mg)
- Arsénico (As)
- Mercurio (Hg)
Cada sustancia o elementos en si, tienen una valencia y iones que se definen según su carga (positivo: cationes y negativo: aniones) y se selecciona una resina y un regenerante (para el mantenimiento) que tenga la capacidad de intercambiarse (valga la redundancia) para que el agua pierda esa característica no deseada. Para estos casos se diseña un sistema de tratamiento con las resinas adecuadas (catiónicas o aniónicas) según lo que se busque remover, o bien un sistema mixto para condiciones más específicas de tratamiento. Los primeros sistemas de tratamiento por intercambio iónico en agua potable en los que JUMASA estuvo relacionada, se introdujeron en los años 70, con el objetivo de suavizar el agua en procesos de calderas. Para comprender mejor cómo funciona el sistema de intercambio de iones, es importante saber que hay dos tipos diferentes de iones: aniones y cationes. Los aniones son iones cargados negativamente, mientras que los cationes son iones cargados positivamente. El proceso de intercambio iónico tendrá lugar entre un líquido y un sólido. Mientras que el líquido siempre es agua, el sólido puede ser zeolita o un material de resina. Tenga en cuenta que los materiales de resina solo se pueden cargar durante un período de tiempo específico. Cuando ya no se puedan intercambiar iones, será necesario recargar la resina. Las resinas se pueden recargar adecuadamente con ácido clorhídrico o cloruro de sodio. Durante el proceso de intercambio de cationes, cualquier ion con carga positiva que toque la resina se intercambiará con otros iones con carga positiva que se encuentren en la superficie de la resina. Estos iones normalmente serán iones de sodio. En cuanto al proceso de intercambio de aniones, ocurrirá el mismo tipo de intercambio, lo que dará como resultado que se coloquen en el agua iones cargados negativamente más saludables. Los contaminantes como el fluoruro y el nitrato se reemplazan con cloruro. Este artículo le proporciona una visión completa de los sistemas de intercambio iónico y cómo funcionan. Resinas de intercambio iónico: absorben iones (cationes o aniones) de una solución y los intercambian por cantidades iguales de otros iones de la misma carga basados en una escala de selectividad por los mismos.
Los diversos contaminantes que se pueden eliminar a través de resinas catiónicas incluyen:
- Hierro
- Calcio
- Cromo
- Manganeso
- Sodio
- Magnesio
- Estroncio
En cuanto a las resinas aniónicas, los sistemas que utilizan estas resinas pueden contener un anión de base débil o un anión de base fuerte. Las resinas que usan aniones básicos fuertes pueden ayudar con la desmineralización. Por otro lado, las resinas con aniones básicos débiles pueden adaptarse a aplicaciones de absorción de ácidos. Los tipos de contaminantes que pueden eliminarse con resinas aniónicas incluyen:
- Arsénico
- Uranio
- Carbonatos
- Cianuro
- Cloruros
- Nitratos
- Fluoruro
- Sulfatos
- Sílice
