Una tesis del Lequia propone un nuevo método de caracterización para minimizar subproductos de desinfección en ETAP

Las plantas potabilizadoras de agua son las responsables de producir y suministrar agua potable de calidad. Para ello, se combinan distintos tratamientos para eliminar contaminantes y materia orgánica disuelta, e inactivar patógenos que puedan comprometer a la salud de las personas. Una operación crítica del proceso de potabilización es la desinfección final, puesto que debe asegurar que el agua se encuentra libre de peligro microbiológico desde que sale de los depósitos de la potabilizadora hasta que llega a los hogares. Esta se suele hacer con oxidantes derivados del cloro (hipoclorito, cloraminas o dióxido de cloro). Sin embargo, la adición de estos desinfectantes puede devenir una praxis con contrapartida. A pesar de que su adición contribuye a controlar el riesgo microbiológico, una dosificación en exceso reaccionan con la materia orgánica que permanece disuelta (DOM) y forma subproductos de desinfección (DBPs), una familia extensa de contaminantes con distintos grados de toxicidad.

Todavía hoy en día, el principal reto para los gestores y operadores de plantas está en establecer el equilibrio entre asegurar la seguridad microbiológica y evitar la toxicidad derivada de los subproductos de desinfección. Con tal de poder hacer un buen control de la calidad del agua a lo largo de los tratamientos en planta, es necesario disponer de marcadores para realizar el seguimiento de la eliminación de la materia orgánica, uno de los principales precursores de DBPs. Sin embargo, la elevada complejidad del agua que se trata (composición heterogénea, sujeta a cambios estacionales y específica del origen del agua), hace que esta actúe como una caja negra de la cual típicamente se monitorean parámetros sustitutos que actúan de reflejo de algunas de sus características fisicoquímicas generales como el contenido en carbono orgánico total (TOC) o su absorbancia.

Con el fin de llegar a optimizar los procesos de eliminación de materia orgánica en la potabilización de aguas y lograr así minimizar la generación de DBPs, es de vital importancia establecer marcadores específicos de la reactividad de dicha materia orgánica frente a la generación de subproductos. Y para ello es indispensable desarrollar un estudio detallado de las características de la materia orgánica que se halla en las aguas a tratar.

Este trabajo propone en primera instancia la puesta a punto de un método de caracterización avanzada basado en cromatografía de exclusión molecular (HPSEC) que permite separar los principales compuestos de una mezcla compleja como es la DOM en base a su peso molecular aparente. Dicha separación se combina con un detector de diodo array (DAD) y un detector de carbono orgánico disuelto (OCD) para determinar la signatura espectroscópica absorbancia de los compuestos en todo el rango de UV-VIS, respecto a su contenido en carbono orgánico. La metodología incluye una revisión bibliográfica, trabajo experimental (campañas de muestreo y análisis de agua de cuatro potabilizadoras situadas en el noroeste de Cataluña) y la aplicación de técnicas de análisis estadístico (desde análisis de correlación de Pearson hasta Modelos de Regresión Lineal Múltiple).

Los principales resultados son:

• Establecimiento de una pequeña base de datos que ha servido para analizar en profundidad las características de las principales fracciones de la DOM.
• Propuesta de distintos marcadores específicos de los atributos de la materia orgánica incluyendo el contenido de DOC y distintos parámetros espectroscópicos (longitudes de onda, pendientes espectroscópicos y absorbancia diferencial), para estudiar su relación con la formación de los subproductos de desinfección orgánicos que están sometidos a regulación: trihalometanos y ácidos haloacéticos. En base a los resultados obtenidos en el análisis estadístico, este trabajo apuesta por el desarrollo de metodologías espectroscópicas puesto que pueden ser utilizadas como puente entre el conocimiento avanzado generado de análisis exhaustivos off-line con una monitorización en línea de una forma sencilla y económica.
• Contraste de la información obtenida mediante HPSEC-DAD-OCD con otras técnicas como fluorescencia y espectrometría de masas de alta resolución (HRMS).
• Evaluación, mediante revisión bibliográfica e integración del conocimiento de casos de estudio, de la eficiencia de los procesos de tratamiento convencional y tratamientos avanzados.
• Propuesta de unas guías de aplicación para su implementación en potabilizadoras y contribuir a mitigar y minimizar la formación de DBPs en acorde a la legislación vigente.

Estos resultados contribuyen al Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de las Naciones Unidas que vela para garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible, así como saneamiento para todos. La tesis doctoral de Meritxell Valentí ha sido supervisada por Maria Martín, de Lequia-UdG, Pepus Daunis, del grupo de investigación en Estadística y Datos Composicionales de la UdG y Maria José Farré, del Instituto Catalán de Investigación del Agua, área de Calidad del Agua.