La electrocoagulación: una alternativa para el tratamiento de agua contaminada con arsénico

María de Lourdes Rivera Huerta, Alejandra Martín Domínguez, Martín Piña Soberanis, Sara Pérez Castrejón y José Edy García Espinosa.

La exposición crónica a la ingestión de arsénico vía el agua de bebida se asocia a problemas neurológicos, cardiovasculares y dermatológicos así como a efectos carcinogénicos. La Organización Mundial de la Salud, OMS, establece un valor guía provisional en el agua de bebida de 10 µg/L de arsénico en vista de la incertidumbre significativa en la evaluación de riesgo por la carcinogenicidad de este metaloide, el límite práctico de cuantificación en el intervalo de 1 a 10 µg/L y la dificultad de removerlo del agua¹.

Considerando lo anterior la legislación mexicana a través de la Modificación del año 2000 de la Norma Oficial Mexicana, NOM 127 SSA1-1994 establece un límite permisible de 25 µg/L de arsénico en agua para uso y consumo humano².

En México actualmente no existe una estimación de la población expuesta a la ingestión de arsénico en el agua de bebida, sin embargo se conoce que son varias las localidades en el país cuyas fuentes de abastecimiento de agua se encuentran contaminadas con este metaloide. Estas localidades se ubican en los estados de Chihuahua, Coahuila, Durango, San Luis Potosí, Guanajuato, Jalisco, Morelos, Hidalgo y Guerrero³. En la mayoría de los casos aún no se implementa un proceso de tratamiento debido a varias razones entre las que destacan el costo de la inversión inicial, el costo de la operación y el mantenimiento de la planta o los equipos de tratamiento.

Hoy en día existen procesos que ofrecen altas eficiencias de remoción de arsénico como la adsorción en alúmina activada o hidróxidos férricos, el intercambio iónico en resinas, y la ósmosis inversa, sin embargo, poseen limitaciones en cuanto a su aplicación en las fuentes de abastecimiento en México debido a que requieren la adición y/o el manejo de agentes químicos, la importación de consumibles, equipos o partes, y el desaprovechamiento de entre el 20 y 40% del caudal total del agua, que se desecha a través de la corriente de rechazo en la ósmosis inversa o en la etapa de regeneración de los procesos de adsorción o intercambio iónico. Un inconveniente más de estas tecnologías es que generan considerable cantidad de contaminantes secundarios altamente concentrados en arsénico tales como lodos, soluciones de regeneración de carácter básico o ácido y corrientes de agua de rechazo de los procesos de membranas.

La coagulación-floculación usando sales de hierro (III) es un método de tratamiento en el que el hierro reacciona con la alcalinidad del agua para formar hidróxidos férricos, estos compuestos forman pequeños conglomerados insolubles llamados flocs. El arsénico se liga a los flocs de hidróxido férrico formados, que posteriormente son removidos por sedimentación y/o filtración en lechos granulares. Este tratamiento tiene la desventaja de requerir valores de pH neutros o ligeramente ácidos en el agua para tener altas eficiencias de remoción además de que consume alcalinidad del agua.

La electrocoagulación (EC) es una alternativa de tratamiento para la remoción de este elemento del agua. A diferencia de la coagulación química, el catión coagulante es generado en el agua contaminada por la oxidación electrolítica del ánodo. En este proceso las especies iónicas son removidas por reacción con: a) un ión de carga opuesta y b) con los flocs de hidróxidos metálicos generados.

La electrocoagulación tiene las siguientes ventajas: requiere equipos relativamente simples, es fácil de utilizar y su operación es flexible; los flocs formados por EC son similares a los producidos por coagulación química, excepto que los primeros tienden a ser mucho más largos, contienen menos agua superficial, son ácido-resistentes y son más estables por ello pueden ser separados más fácilmente por filtración; Los procesos electrolíticos en la celda de EC son controlados eléctricamente sin dispositivos mecánicos lo que requiere menos mantenimiento, además de que los componentes del sistema pueden ser fabricados en el país.

En el IMTA se ha realizado el diseño y la optimización de un reactor a escala semipiloto, en el que se utilizan ánodos de sacrificio que se corroen mediante la aplicación de una corriente eléctrica con el objetivo de liberar un catión coagulante de hierro en el agua. El reactor de EC usado en este estudio es de mezcla hidráulica y a flujo pistón, su interior está dividido con pantallas deflectoras que a la vez fungen como electrodos. Esta configuración hidráulica disminuye los problemas de zonas muertas y cortos circuitos. Pruebas a flujo continuo han permitido remociones mayores al 96% con agua cuyo contenido inicial de arsénico fue de 0.1, 0.2, 0.3 y 0.5 mg/L⁴. Los costos de operación de este tren de tratamiento se estiman en valores inferiores a $1/m3. La siguiente fase del estudio se enfoca en el escalamiento del proceso por lo que actualmente se realiza un diseño de una planta piloto para un gasto de 1 L/s.

Los residuos o lodos producidos en la EC son básicamente especies químicas de hierro ligadas a arsénico que en su mayoría se encuentran en forma hidratada⁵. El volumen de los lodos producidos en la EC es 50% menor que lo que se obtiene por coagulación química, debido a que los primeros son menos hidratados. Debido a su composición estos residuos deben ser tratados para retirar la mayor cantidad de agua y obtener un producto fácil de manejar y con el menor volumen posible. El lodo deshidratado debe disponerse en lugares adecuados protegido de la intemperie para evitar su dispersión o su disolución.

Última actualización: 3 de diciembre de 2008