La desinfección solar del agua , en resumen 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 productos químicos tóxicos o metales pesados, requiere medidas adicionales para que el agua sea segura para beber. [ cita necesaria ]
La desinfección solar del agua generalmente se logra utilizando una combinación de electricidad generada por paneles fotovoltaicos (solar fotovoltaico), calor ( solar térmica ) y recolección de luz solar ultravioleta .
La desinfección solar que utiliza los efectos de la electricidad generada por la energía fotovoltaica normalmente utiliza una corriente eléctrica para realizar procesos electrolíticos que desinfectan el agua, por ejemplo generando radicales libres oxidativos que matan los patógenos al dañar su estructura química. Un segundo enfoque utiliza electricidad solar almacenada a partir de una batería y funciona durante la noche o con niveles bajos de luz para alimentar una lámpara ultravioleta que realiza una desinfección solar secundaria del agua con rayos ultravioleta.
La desinfección solar térmica del agua utiliza el calor del sol para calentar el agua a 70-100 °C durante un corto período de tiempo. Existen varios enfoques. 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 generalmente se denomina agua pasteurizada .
La parte ultravioleta de la luz solar también puede matar los patógenos en el agua. El método SODIS utiliza una combinación de luz ultravioleta y temperatura elevada (solar térmica) para desinfectar el agua utilizando únicamente luz solar y botellas de plástico PET reutilizadas . SODIS es un método gratuito y eficaz para el tratamiento descentralizado del agua , que generalmente se aplica 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 inglés. [2]
Las guías para el uso doméstico de SODIS describen el proceso.
Se seleccionan para su uso botellas de agua o refrescos de PET transparentes e incoloras de 2 litros o menos con pocos rayones en la superficie. También son adecuadas las botellas de vidrio. Se quitan las etiquetas y los frascos se lavan antes del primer uso. Las botellas se llenan con agua procedente de fuentes posiblemente contaminadas, utilizando agua lo más clara posible. Cuando la turbiedad 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 el fondo cortado. Para mejorar la saturación de oxígeno, las guías recomiendan llenar las botellas hasta tres cuartas partes, agitarlas durante 20 segundos (con la tapa puesta), luego llenarlas por completo, volver a taparlas y comprobar su claridad. [ cita necesaria ]
A continuación, las botellas llenas se exponen a la mayor luz solar posible. Las botellas se calentarán más rápido y a mayor temperatura si se colocan sobre una superficie metálica reflectante inclinada orientada al sol. Un techo de chapa ondulada (en comparación con un techo de paja) o una lámina de aluminio ligeramente curvada aumentan la luz en el interior de la botella. Se deben evitar estructuras colgantes o plantas que den sombra a las botellas, ya que reducen tanto la iluminación como el calentamiento. Después de un tiempo suficiente, el agua tratada se puede consumir directamente de la botella o verter en vasos limpios. El riesgo de recontaminación se minimiza si el agua se almacena en botellas. Rellenar y almacenar en otros contenedores 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 entre 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 que llega a la superficie de la tierra 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 confusión entre PET y otros materiales de botellas. La aplicación de SODIS sin una evaluación adecuada (o con una evaluación falsa) de las prácticas higiénicas existentes y la incidencia de diarrea puede no abordar otras rutas de infección. Los formadores comunitarios deben recibir formación primero. [2]
SODIS es un método eficaz para tratar el agua cuando no hay combustible o cocinas disponibles o estos son prohibitivamente caros. Incluso cuando hay combustible disponible, SODIS es una opción más económica y respetuosa con el medio ambiente. La aplicación de SODIS es limitada si no hay suficientes botellas disponibles o si el agua está muy turbia . De hecho, si el agua es muy turbia, SODIS no se puede utilizar solo; entonces 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 encima del titular de un 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, entonces la turbidez del agua probablemente excede las 30 NTU y el agua debe ser pretratada. [ cita necesaria ]
En teoría, el método podría utilizarse en casos de desastre 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 complicado garantizar que el agua quedará al sol el tiempo necesario.
Existen otros métodos para el tratamiento y almacenamiento seguro del agua en el hogar (por ejemplo, cloración), diferentes procedimientos de filtración o floculación/desinfección. La selección del método adecuado debe basarse en criterios de eficacia, la coexistencia de otros tipos de contaminación (turbidez, contaminantes químicos), costos de tratamiento, mano de obra y conveniencia, y las preferencias del usuario.
Cuando el agua está muy turbia, SODIS no se puede utilizar solo; Entonces es necesario un filtrado o floculación adicional para aclarar 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 para el método SODIS en algunos tipos de suelo. [8] Este método podría usarse para aumentar las áreas geográficas para las cuales se podría usar el método SODIS, ya que las regiones con agua altamente turbia podrían tratarse a bajo costo. [9]
Como alternativa, SODIS 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 más fácilmente que las botellas SODIS y tratan el Vibrio cholerae con mayor eficacia. [10] Se supone que esto se debe a la mejora en la relación superficie-volumen en las bolsas SODIS. En regiones remotas, las botellas de plástico no están disponibles localmente y deben enviarse desde los centros urbanos, lo que puede resultar costoso e ineficiente, ya que las botellas no pueden empaquetarse muy herméticamente. Las bolsas se pueden empaquetar de manera más densa 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 darle al agua un olor a plástico, son más difíciles de manejar cuando se llenan de agua y, por lo general, requieren que el agua se transfiera a un segundo recipiente para beber.
Otro beneficio importante del uso de botellas SODIS en lugar de 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] Punto de uso significa que el agua se trata en el mismo recipiente fácil de manejar desde donde se servirá, disminuyendo así el riesgo de contaminación secundaria del agua.
Si las botellas de agua no se dejan al sol durante el tiempo adecuado, es posible que el agua no sea segura para beber y podría causar enfermedades. Si la luz del sol es menos intensa, debido a un tiempo nublado o a un clima menos soleado, es necesario un mayor tiempo de exposición al sol. [ cita necesaria ]
También se deben considerar las siguientes cuestiones:
Según la Organización Mundial de la Salud , más de dos millones de personas mueren cada año por enfermedades evitables transmitidas por el agua y mil millones de personas carecen de acceso a una fuente mejorada de agua potable. [19] [20]
Se ha demostrado que el método SODIS (y otros métodos de tratamiento de agua doméstico) puede eliminar de manera 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 del 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 Acuáticas (EAWAG) y Kevin McGuigan en el Royal College of Surgeons de Irlanda . Los ensayos de control clínico fueron iniciados por Ronan Conroy del equipo RCSI en colaboración con Michael Elmore-Meegan . ICROSS [ cita necesaria ]
Las siguientes instituciones implementaron un proyecto conjunto de investigación sobre SODIS:
El proyecto se embarcó en un estudio multinacional que incluyó áreas de estudio en Zimbabwe , Sudáfrica y Kenia .
Otros avances incluyen el desarrollo de una unidad de desinfección de flujo continuo [25] y desinfección solar con película de dióxido de titanio sobre cilindros de vidrio, que previene el nuevo crecimiento bacteriano de coliformes después de SODIS. [26]
Las investigaciones han demostrado que varios aditivos de bajo costo son capaces de acelerar SODIS y que los aditivos podrían hacer que SODIS sea más rápido y efectivo tanto en climas soleados como nublados, avances que podrían ayudar a que la tecnología sea más efectiva y aceptable para los usuarios. [27] Un estudio de 2008 demostró 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 hipogaea (maní): cuando se evaluaron como floculantes naturales para la eliminación de la turbidez, fueron tan efectivos 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 a 25 minutos, dependiendo de la semilla utilizada) y la dureza del agua y el pH se mantuvieron prácticamente inalterados. [28] Estudios posteriores han utilizado castañas , bellotas de roble y Moringa oleifera (árbol de muslo) para el mismo propósito. [29] [30]
Otra investigación ha 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 el Instituto de Diagnóstico Biomédico de la Universidad de la Ciudad de Dublín han desarrollado un dosímetro UV imprimible y económico para aplicaciones SODIS que se puede leer con 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 regiones aisladas, el efecto del humo de leña aumenta las enfermedades pulmonares, debido a la necesidad constante de encender fuegos para hervir agua y cocinar. Los grupos de investigación han descubierto que se descuida la ebullición del agua debido a la dificultad de recolectar leña, que es escasa en muchas zonas. Cuando se les presentan opciones básicas de tratamiento de agua doméstica, los residentes de regiones aisladas de África han mostrado preferencia por el método SODIS en lugar de hervir u otros métodos básicos de tratamiento de agua.
Se ha desarrollado un purificador de agua solar muy sencillo 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 eficiente del agua mediante 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, siendo una de ellas Prainha do Canto Verde , Beberibe al oeste de Fortaleza . Los aldeanos que utilizan el método SODIS han tenido bastante éxito, ya que la temperatura durante el día puede superar los 40 °C (104 °F) y hay una cantidad limitada de sombra. [ cita necesaria ]
Una de las cosas más importantes a considerar para los trabajadores de salud pública que llegan a las comunidades que necesitan métodos de tratamiento de 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 mientras se educa sobre los métodos. ellos mismos. Aunque el escepticismo ha planteado un desafío en algunas comunidades a la hora de adoptar SODIS y otros métodos domésticos de tratamiento de agua para 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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