Diseñan un filtro doméstico para reducir el arsénico en el agua destinada al consumo
Se trata de un dispositivo económico ideado para ser utilizado en las casas de pequeñas comunidades rurales sin acceso a agua potable de red. En su desarrollo participaron dos egresadas de la carrera de Diseño Industrial y una de Ingeniería Civil. El grupo de Investigación en Medios Porosos y Agua Subterránea de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales aportó la técnica sustentable para la remoción de arsénico en la que se basa el sistema de filtración. [25.06.2015]
Por Pablo Carrizo y Mariana Mendoza
Redacción UNCiencia
Prosecretaría de Comunicación Institucional – UNC
unciencia@pci.unc.edu.ar
La presencia de arsénico en aguas subterráneas es una problemática presente en buena parte del territorio nacional, que afecta aproximadamente a dos millones de personas1. Córdoba se encuentra entre las provincias con mayor incidencia: las napas de la región sudeste presentan altos niveles de este metaloide, de poder cancerígeno y neurotóxico.
El consumo prolongado de agua con niveles de arsénico que superan las 10 partes por billón (ppb) o los 0,01 miligramos por litro (mg/L) –el máximo recomendado por la Organización Mundial de la Salud–, eventualmente provoca Hidroarsenicismo Crónico Regional Endémico (Hacre). Esta patología se caracteriza por ocasionar alteraciones cardíacas y neurológicas, entre otras consecuencias negativas para la salud. Afecta principalmente a comunidades rurales dispersas, donde la provisión de ese recurso para consumo humano se resuelve a través de pozos y perforaciones.
Colonia Las Pichanas es una localidad del interior de la provincia de Córdoba, con una población de 500 habitantes, la mitad dispersa en zonas rurales aledañas. En esa comuna, el agua subterránea contiene entre tres y cinco veces más arsénico que el aceptado por la OMS.
En la búsqueda de soluciones para sus pobladores coincidieron María del Rosario Lozano y María Gracia Terreno Fernández, estudiantes de Diseño Industrial, Agustina Krapp, alumna de Ingeniería Civil, y el grupo de Investigación en Medios Porosos y Agua Subterránea (Impas) de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (Fcefyn) de la Universidad Nacional de Córdoba. Éstos últimos vienen analizando la problemática del arsénico en esa localidad desde hace varios años.
El resultado de ese trabajo interdisciplinario es un filtro doméstico capaz de remover el arsénico del agua, a través de una técnica sustentable basada el uso de un tipo de suelo (geomaterial). ¿Sus ventajas? Además de utilizar un método natural, es económico, de fácil armado y puede abastecer con holgura la demanda de una familia tipo.
El material filtrante, clave sustentable
La principal novedad del desarrollo radica en el sistema de filtrado natural y de bajo costo que utiliza, a diferencia de los dispositivos existentes en el mercado que apelan a métodos químicos sintetizados en el laboratorio.
El material filtrante elegido es un suelo natural proveniente de la zona de Cuesta Colorada (La Calera, Córdoba). Se trata de “material granular ferruginoso rojizo” que, en ciertas condiciones, pueden ser usados con efectividad para remover arsénico de soluciones acuosas. Por sus características –débil cementación, permeabilidad y abundante presencia de óxidos de hierro- es fácilmente extraíble y resulta apto para retener el contaminante.
El material ferruginoso identificado tiene la capacidad de retener el metaloide por adsorción. Es un proceso físico químico en el que las moléculas de una sustancia –en este caso contaminante– son retenidas en la superficie de un material reactivo, por ejemplo, un suelo.
Por otra parte, los ensayos de laboratorio realizados en colaboración con el Centro de Química Aplicada (Cequimap) de la Facultad de Ciencias Químicas, establecieron que el empleo de material ferruginoso (geomaterial) no afecta al agua ni altera sus propiedades fisicoquímicas, bacteriológicas u organolépticas, sólo retiene el arsénico.
Calidad del agua obtenida
Los investigadores del Impas aclaran que la efectividad de este suelo para remover el arsénico depende de las concentraciones de este elemento en las napas subterráneas. En el caso de Colonias Las Pichanas, donde la concentración de este metaloide oscila entre las 36 y las 59 partes por billón, el filtro logró retener la mitad del arsénico. Los estudios comprobaron que el suelo testeado posee un mejor rendimiento de filtrado cuando las concentraciones son altas, situaciones en las que logra eliminarlo hasta en un 99%.
Además, el nivel de arsénico en el agua a procesar también condiciona la vida útil del filtro. En zonas donde la concentración de arsénico llega a los 0,06 mg/L, puede durar unos nueve meses; seis meses cuando el valor ascienda a 0,1 mg/L y tres meses cuando alcance 1 mg/L.
Para comenzar a utilizar el dispositivo es necesario filtrar primero entre dos y tres litros de agua hasta que se torne cristalina.
La extracción del suelo, su selección y la comprobación de las propiedades filtrantes del geomaterial elegido para el desarrollo del filtro fue realizada por los investigadores del Impas de la Fcefyn, en el marco de estudios previos a la concreción de la tesis de Lozano y Terreno Fernández. De hecho, este equipo científico lleva años analizando y desarrollando estrategias de remoción de arsénico del agua, entre otras líneas de trabajo.
De la investigación al diseño
A la hora de pensar el filtro de uso doméstico Lozano y Terreno Fernández tuvieron en cuenta los aportes del Impas y los condicionantes que surgieron de analizar la problemática en la comunidad. De este modo, el dispositivo propuesto debía ser económico, de fácil armado y tenía que poder conectarse a la cañería de las casas para proveer el líquido de manera continua.
De esta manera, el filtro fue desarrollado, en su mayoría, con piezas de policarbonato y policloruro de vinilo o PVC. Por debajo de la pastilla de suelo colocaron un material geotextil de origen sintético que impide el geomaterial se desgrane y pierda su utilidad. Las diseñadoras estimaron el costo total de las piezas en 220 pesos y el costo de comercialización del filtro terminado en 500 pesos.
Sinergia interdisciplinaria
Dr. Ing. Franco M. Francisca y Dra. Ing. Magalí E. Carro Pérez del Grupo Investigación en Medios Porosos y Agua Subterránea:
Francisca F.M., Carro Pérez M.E. (2014). Remoción de arsénico en agua mediante procesos de coagulación-floculación. Revista Internacional de Contaminación Ambiental 30(2), 177-190.
Francisca F.M., Carro Perez M.E., Krapp A., Panique Lazcano D.R.. (2014). “Adsorptive filter for the removal of arsenic from drinking water”. 5th International congress «arsenic in the environment», Buenos Aires, Argentina, 11-16 de mayo.
Carro Perez M.E., Francisca F.M. (2013). Arsenic Entrapment in Reactive Columns of Residual Soils. J. Environ. Eng – ASCE, 139(6), 788-795
Francisca F.M., Carro-Perez M.E. (2009). Assessment of natural arsenic in groundwater in Cordoba State (Argentina), Environmental Geochemistry and Health 31(6), pp 673-682. DOI: 10.1007/s10653-008-9245-y.
Francisca F.M., Cebollada-Verdaguer P., Carro-Perez M. (2006). “Distribución espacial del arsénico en las aguas subterráneas de la provincia de Córdoba, Argentina”. VIII Congreso Latinoamericano de Hidrología Subterránea, Asociación Latinoamericana de Hidrología Subterránea para el Desarrollo (ALHSUD), 25-29 de septiembre, Asunción, Paraguay.
Ing. Civil Agustina Krapp, Informe Técnico final (Fcefyn): “Propuestas para la remoción de arsénico y nitritos del agua de bebida de la comunidad rural Colonia Las Pichanas”, correspondiente a la práctica profesional supervisada en el Impas. 2015. Trabajo realizado con el apoyo de las siguientes becas/proyectos:
“Propuesta de implementación de un filtro natural de bajo costo para el abatimiento de arsénico en el agua de bebida de Colonia Las Pichanas – Córdoba”. Año 2012 (SEU-UNC)
“Mejoramiento del diseño de filtros lentos de remoción de arsénico como productos de consumo de la población rural dispersa”. Año 2013 (SEU-UNC)
Di. María del Rosario Lozano y Di. María Gracia Terreno Fernández. Tesis de grado de la Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño: “Sistema de filtración para remoción de Arsénico en el agua para consumo humano”. 2014
Notas
1 – De acuerdo a un documento del Departamento de Salud Ambiental del Ministerio de Salud de la Nación, en Argentina más de dos millones de habitantes aproximadamente corren el riesgo de consumir agua con una concentración de arsénico que supera las 0,01 partes por millón, el límite que establece el Código Alimentario Argentino, que rige a partir de 2007.
