La desinfección solar del agua , abreviada como SODIS , es un tipo de purificación de agua portátil que utiliza energía solar para hacer que el agua contaminada biológicamente (por ejemplo, bacterias, virus, protozoos y gusanos) sea segura para beber. El agua contaminada con agentes no biológicos, como sustancias químicas tóxicas o metales pesados, requiere pasos adicionales para que sea segura para beber. [ cita requerida ]
La desinfección solar del agua generalmente se logra utilizando una combinación de electricidad generada por paneles fotovoltaicos (energía solar fotovoltaica), calor ( energía solar térmica ) y recolección de luz ultravioleta solar .
La desinfección solar mediante los efectos de la electricidad generada por la energía fotovoltaica suele utilizar una corriente eléctrica para aplicar procesos electrolíticos que desinfectan el agua, por ejemplo, generando radicales libres oxidativos que matan a los patógenos al dañar su estructura química. Un segundo método utiliza la electricidad solar almacenada en una batería y funciona de noche o con niveles bajos de luz para alimentar una lámpara ultravioleta que realiza una desinfección solar secundaria del agua.
La desinfección solar térmica del agua utiliza el calor del sol para calentar el agua a 70–100 °C durante un breve período de tiempo. Existen varios métodos. Los colectores de calor solar pueden tener lentes delante o utilizar reflectores. También pueden utilizar distintos niveles de aislamiento o acristalamiento. Además, algunos procesos de desinfección solar térmica del agua se realizan por lotes, mientras que otros (desinfección solar térmica de flujo continuo) funcionan casi de forma continua mientras brilla el sol. El agua calentada a temperaturas inferiores a 100 °C se suele denominar agua pasteurizada .
La parte ultravioleta de la luz solar también puede matar patógenos en el agua. El método SODIS utiliza una combinación de luz ultravioleta y temperatura elevada (solar térmica) para desinfectar el agua utilizando solo luz solar y botellas de plástico PET reutilizadas . SODIS es un método gratuito y eficaz para el tratamiento descentralizado del agua , que se aplica generalmente a nivel doméstico y es recomendado por la Organización Mundial de la Salud como un método viable para el tratamiento y almacenamiento seguro del agua en el hogar. [1] SODIS ya se aplica en numerosos países en desarrollo . [2] : 55 folletos educativos sobre el método están disponibles en muchos idiomas, [3] cada uno equivalente a la versión en idioma inglés. [2]
Las guías para el uso doméstico de SODIS describen el proceso.
Se utilizan botellas de PET transparentes e incoloras de 2 litros o menos con pocos rayones superficiales. También son adecuadas las botellas de vidrio. Se quitan las etiquetas y se lavan las botellas antes del primer uso. Se llenan las botellas con agua de fuentes posiblemente contaminadas, utilizando el agua más clara posible. Cuando la turbidez es superior a 30 NTU , es necesario filtrar o precipitar las partículas antes de exponerlas a la luz solar. Los filtros se fabrican localmente con tela estirada sobre botellas invertidas con los fondos cortados. Para mejorar la saturación de oxígeno, las guías recomiendan llenar las botellas hasta tres cuartos, agitarlas durante 20 segundos (con la tapa puesta), luego llenarlas por completo, volver a taparlas y verificar su transparencia. [ cita requerida ]
Las botellas llenas se exponen entonces a la luz solar más intensa posible. Las botellas se calentarán más rápido y más caliente si se colocan sobre una superficie metálica reflectante inclinada orientada hacia el sol. Un techo de metal corrugado (en comparación con un techo de paja) o una lámina de papel de aluminio ligeramente curvada aumenta la luz dentro de la botella. Se deben evitar las estructuras colgantes o las plantas que den sombra a las botellas, ya que reducen tanto la iluminación como el calor. Después de un tiempo suficiente, el agua tratada se puede consumir directamente de la botella o verterla en vasos limpios. El riesgo de recontaminación se minimiza si el agua se almacena en las botellas. La recarga y el almacenamiento en otros recipientes aumenta el riesgo de contaminación.
Las regiones más favorables para la aplicación del método SODIS se encuentran entre las latitudes 15°N y 35°N, y también 15°S y 35°S. [2] Estas regiones tienen altos niveles de radiación solar, con nubosidad y precipitaciones limitadas, y con más del 90% de la luz solar llegando a la superficie terrestre como radiación directa. [2] La segunda región más favorable se encuentra entre las latitudes 15°N y 15°S. Estas regiones tienen altos niveles de radiación dispersa, con alrededor de 2500 horas de sol al año, debido a la alta humedad y la frecuente nubosidad. [2]
La educación local sobre el uso de SODIS es importante para evitar la confusión entre el PET y otros materiales de las botellas. La aplicación de SODIS sin una evaluación adecuada (o con una evaluación errónea) de las prácticas de higiene existentes y la incidencia de la diarrea puede no abordar otras vías de infección. Los capacitadores de la comunidad deben recibir capacitación primero. [2]
SODIS es un método eficaz para tratar el agua en lugares donde no se dispone de combustible o de cocinas o donde su coste es prohibitivo. Incluso en lugares donde se dispone de combustible, SODIS es una opción más económica y respetuosa con el medio ambiente. La aplicación de SODIS es limitada si no se dispone de suficientes botellas o si el agua está muy turbia . De hecho, si el agua está muy turbia, no se puede utilizar SODIS por sí sola; en ese caso, es necesario un filtrado adicional. [5]
Una prueba de campo básica para determinar si el agua es demasiado turbia para que el método SODIS funcione correctamente es la prueba del periódico. [3] Para la prueba del periódico, el usuario debe colocar la botella llena en posición vertical sobre un titular de periódico y mirar hacia abajo a través de la abertura de la botella. Si las letras del titular son legibles, el agua se puede utilizar para el método SODIS. Si las letras no son legibles, es probable que la turbidez del agua supere los 30 NTU y el agua deba ser tratada previamente. [ cita requerida ]
En teoría, el método podría utilizarse en situaciones de emergencia o en campos de refugiados. Sin embargo, suministrar botellas puede resultar más difícil que proporcionar tabletas desinfectantes equivalentes que contengan cloro, bromo o yodo. Además, en algunas circunstancias, puede resultar difícil garantizar que el agua se dejará al sol durante el tiempo necesario.
Existen otros métodos para el tratamiento y almacenamiento seguro del agua en el hogar, como la cloración, la floculación/desinfección y diversos procedimientos de filtración. El método debe elegirse en función de criterios de eficacia, la coexistencia de otros tipos de contaminación (por ejemplo, turbidez, contaminantes químicos), los costos de tratamiento, la mano de obra necesaria y la conveniencia, y la preferencia del usuario.
Cuando el agua es muy turbia, no se puede utilizar SODIS solo; entonces es necesario un filtrado o floculación adicional para clarificar el agua antes del tratamiento SODIS. [6] [7] Trabajos recientes han demostrado que la sal de mesa común (NaCl) es un agente de floculación eficaz para disminuir la turbidez del método SODIS en algunos tipos de suelo. [8] Este método podría utilizarse para aumentar las áreas geográficas en las que podría utilizarse el método SODIS, ya que las regiones con agua muy turbia podrían tratarse a bajo costo. [9]
El SODIS también se puede implementar utilizando bolsas de plástico. Se ha descubierto que las bolsas SODIS producen hasta un 74% más de eficiencia de tratamiento que las botellas SODIS, lo que puede deberse a que las bolsas pueden alcanzar temperaturas elevadas que aceleran el tratamiento. [10] Las bolsas SODIS con una capa de agua de aproximadamente 1 cm a 6 cm alcanzan temperaturas más altas con mayor facilidad que las botellas SODIS y tratan el Vibrio cholerae de manera más efectiva. [10] Se supone que esto se debe a la mejor relación área de superficie a volumen en las bolsas SODIS. En regiones remotas, las botellas de plástico no están disponibles localmente y deben enviarse desde centros urbanos, lo que puede ser costoso e ineficiente ya que las botellas no se pueden empacar muy apretadas. Las bolsas se pueden empacar más densamente que las botellas y se pueden enviar a un costo menor, lo que representa una alternativa económicamente preferible a las botellas SODIS en comunidades remotas. Las desventajas de usar bolsas son que pueden dar al agua un olor a plástico, son más difíciles de manipular cuando están llenas de agua y, por lo general, requieren que el agua se transfiera a un segundo recipiente para beber.
Otro beneficio importante de utilizar las botellas SODIS en lugar de las bolsas u otros métodos que requieren que el agua se transfiera a un recipiente más pequeño para su consumo es que las botellas son un método de tratamiento de agua doméstico en el punto de uso. [11] El punto de uso significa que el agua se trata en el mismo recipiente fácil de manejar desde el que se servirá, lo que disminuye el riesgo de contaminación secundaria del agua.
Si las botellas de agua no se dejan al sol durante el tiempo adecuado, el agua puede no ser apta para el consumo y puede provocar enfermedades. Si la luz solar es menos intensa, debido a un tiempo nublado o a un clima menos soleado, es necesario un tiempo de exposición al sol más prolongado. [ cita requerida ]
También deben considerarse las siguientes cuestiones:
Según la Organización Mundial de la Salud , más de dos millones de personas mueren cada año por enfermedades prevenibles transmitidas por el agua, y mil millones de personas carecen de acceso a una fuente de agua potable mejorada. [19] [20]
Se ha demostrado que el método SODIS (y otros métodos de tratamiento doméstico del agua) pueden eliminar de forma muy eficaz la contaminación patógena del agua. Sin embargo, las enfermedades infecciosas también se transmiten por otras vías, es decir, debido a una falta general de saneamiento e higiene. Los estudios sobre la reducción de la diarrea entre los usuarios de SODIS muestran valores de reducción del 30 al 80 %. [21] [22] [23] [24]
La eficacia de SODIS fue descubierta por primera vez por Aftim Acra, de la Universidad Americana de Beirut , a principios de los años 1980. El seguimiento estuvo a cargo de los grupos de investigación de Martin Wegelin en el Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuática (EAWAG) y Kevin McGuigan en el Real Colegio de Cirujanos de Irlanda . Los ensayos clínicos de control fueron iniciados por Ronan Conroy del equipo RCSI en colaboración con Michael Elmore-Meegan . [ cita requerida ]
Se implementó un proyecto de investigación conjunto sobre SODIS entre las siguientes instituciones:
El proyecto se embarcó en un estudio multipaís que incluyó áreas de estudio en Zimbabwe , Sudáfrica y Kenia .
Otros desarrollos incluyen una unidad de desinfección de flujo continuo [25] y desinfección solar con película de dióxido de titanio sobre cilindros de vidrio, que previene el recrecimiento bacteriano de coliformes después de SODIS. [26]
Las investigaciones han demostrado que una serie de aditivos de bajo costo son capaces de acelerar SODIS y que los aditivos podrían hacer que SODIS sea más rápido y efectivo tanto en clima soleado como nublado, desarrollos que podrían ayudar a que la tecnología sea más efectiva y aceptable para los usuarios. [27] Un estudio de 2008 mostró que las semillas en polvo de cinco legumbres naturales (guisantes, frijoles y lentejas) - Vigna unguiculata (caupí), Phaseolus mungo (lenteja negra), Glycine max (soja), Pisum sativum (guisante verde) y Arachis hypogaea (maní) - cuando se evaluaron como floculantes naturales para la eliminación de la turbidez, fueron tan efectivas como el alumbre comercial e incluso superiores para la clarificación en que la dosis óptima fue baja (1 g/L), la floculación fue rápida (7–25 minutos, dependiendo de la semilla utilizada) y la dureza del agua y el pH esencialmente no se alteraron. [28] Estudios posteriores han utilizado castañas , bellotas de roble y Moringa oleifera (árbol de baqueta) para el mismo propósito. [29] [30]
Otras investigaciones han examinado el uso de semiconductores dopados para aumentar la producción de radicales de oxígeno bajo la luz solar UV-A. [31] Recientemente, investigadores del Centro Nacional de Investigación de Sensores y del Instituto de Diagnóstico Biomédico de la Universidad de la Ciudad de Dublín han desarrollado un dosímetro UV imprimible de bajo costo para aplicaciones SODIS que se puede leer usando un teléfono móvil. [32] La cámara del teléfono se utiliza para adquirir una imagen del sensor y el software personalizado que se ejecuta en el teléfono analiza el color del sensor para proporcionar una medición cuantitativa de la dosis de UV.
En las regiones aisladas, el efecto del humo de leña aumenta las enfermedades pulmonares, debido a la necesidad constante de hacer fuego para hervir agua y cocinar. Los grupos de investigación han descubierto que se descuida la ebullición del agua debido a la dificultad de conseguir leña, que es escasa en muchas zonas. Cuando se les presentan opciones básicas de tratamiento doméstico del agua, los residentes de las regiones aisladas de África han mostrado preferencia por el método SODIS en lugar de la ebullición u otros métodos básicos de tratamiento del agua.
Se ha desarrollado un purificador de agua solar muy simple para hogares rurales que utiliza cuatro capas de tela sari y colectores tubulares solares para eliminar todos los coliformes. [33]
En julio de 2020, los investigadores informaron sobre el desarrollo de una superficie de aluminio reutilizable para un saneamiento de agua eficiente basado en energía solar por debajo de los estándares de la OMS y la EPA para agua potable. [34] [35]
El Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas (EAWAG), a través del Departamento de Agua y Saneamiento en Países en Desarrollo (Sandec), coordina proyectos de promoción de SODIS en 33 países, incluidos Bután, Bolivia, Burkina Faso, Camboya, Camerún, República Democrática del Congo y Ecuador. , El Salvador, Etiopía, Filipinas, Ghana, Guatemala, Guinea, Honduras, India, Indonesia, Kenia, Laos, Malawi, Mozambique, Nepal, Nicaragua, Pakistán, Perú, Senegal, Sierra Leona, Sri Lanka, Togo, Uganda, Uzbekistán, Vietnam, Zambia y Zimbabue. [36]
Los proyectos SODIS están financiados, entre otros, por la Fundación SOLAQUA, [37] varios clubes de Leones , clubes rotarios , Migros y la Fundación del Agua Michel Comte.
SODIS también se ha aplicado en varias comunidades de Brasil, una de ellas es Prainha do Canto Verde , Beberibe al oeste de Fortaleza . Los habitantes de la zona han utilizado el método SODIS con bastante éxito, ya que la temperatura durante el día puede superar los 40 °C (104 °F) y hay una cantidad limitada de sombra. [ cita requerida ]
Una de las cosas más importantes que deben tener en cuenta los trabajadores de salud pública que llegan a las comunidades que necesitan métodos de tratamiento del agua adecuados, rentables y sostenibles es enseñar la importancia de la calidad del agua en el contexto de la promoción de la salud y la prevención de enfermedades, al tiempo que se educa sobre los métodos en sí. Aunque el escepticismo ha planteado un desafío en algunas comunidades para adoptar SODIS y otros métodos de tratamiento del agua doméstico para el uso diario, la difusión de conocimientos sobre los importantes beneficios para la salud asociados con estos métodos probablemente aumentará las tasas de adopción.
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