El arsénico es un contaminante del agua subterránea y, a pesar de que se encuentra en rocas y suelos de manera natural, también puede generarse debido a actividades industriales. Cuando el nivel de arsénico supera los 10 μg/l puede perjudicar la salud de las personas, por lo que debe solucionarse lo antes posible. Se puede eliminar del agua subterránea mediante la oxidación y luego por los procesos de precipitación, adsorción y el intercambio de iones o la ósmosis inversa.

La forma predominante de arsénico en el agua subterránea es el arsénico trivalente (As III), el cual no se puede eliminar con la misma facilidad que el arsénico pentavalente (As V), que se adhiere a varios materiales sólidos, como el óxido de hierro. Por lo tanto, en el caso del As III se recomienda aplicar un paso de preoxidación antes del tratamiento del agua. Una vez que la oxidación llegue al As V, los sistemas domésticos pueden eliminarlo a través de la adsorción, precipitación y el intercambio de iones.

Consideraciones de diseño

La mayoría de los sistemas domésticos para eliminar el arsénico cuentan con dos baldes o compartimentos, en los que primero se oxida el As III hasta obtener el As V. En el segundo compartimento, se elimina el As V mediante la precipitación o adsorción con un material de filtrado comercial prefabricado. La cantidad de agua que pueden filtrar los sistemas domésticos se encuentra en un rango de 20 a 60 l/día. La eficiencia en la eliminación depende del diseño y de los componentes del filtro, aunque se encuentra entre el 85 y el 99 %. Los filtros domésticos para el arsénico son fáciles de utilizar, pero debe respetarse el tiempo de contacto, y los filtros suelen funcionar con lentitud. Cuando se saturan, todos los materiales deben regenerarse. Esto es difícil de determinar, por lo que se necesitan pruebas para establecer la calidad del agua. Por lo tanto, debe establecerse una cadena de mantenimiento funcional.

La tecnología que suele utilizarse y es económica es el filtro de arsénico Kanchan (KAF, por sus siglas en inglés). Es un filtro de bioarena modificado [H. 5] al que se le agregó hierro cerovalente (por lo general, se usan clavos oxidados) en el colector del difusor. El óxido de hierro (de los clavos oxidados) absorbe el arsénico que se encuentra en el agua y luego queda atrapado en la superficie de la arena que está dentro del filtro. Al igual que otros filtros de bioarena, la estructura del KAF puede hacerse con hormigón, plástico o acero inoxidable. Contiene una columna de rocas finamente trituradas (arena) en la que viven microorganismos.

Materiales

Los materiales filtrantes adecuados incluyen resinas sintéticas de intercambio de iones, alúmina activada, carbón activado y sólidos de hierro (granulado de hidróxido férrico o arena ferruginosa). Un ejemplo de un material económico es una matriz de hierro compuesta por trozos de hierro que producen un absorbente nuevo mediante la continua corrosión del hierro. Después, el arsénico precipitado que contiene hierro trivalente se elimina mediante la filtración a través de capas de arena y carbón activado. Hay varias resinas de intercambio aniónico de base fuerte disponibles, aunque solo deben utilizarse en aguas con bajo contenido de sulfato debido al riesgo de liberar grandes cantidades de arsénico por la presencia del sulfato. La alúmina activada está disponible en forma granular o como óxido de aluminio, y los contaminantes se intercambian con los hidróxidos en la superficie de la alúmina. El medio filtrante puede llenarse en los baldes disponibles en la región local. En el caso de los hogares que están conectados a una red de distribución, una opción posible son los filtros de membrana (ósmosis inversa o nanofiltración) que utilizan la presión disponible del grifo.

Aplicabilidad

El consumo de agua contaminada con arsénico durante un largo periodo puede producir envenenamiento crónico por arsénico. La exposición prolongada al arsénico produce cambios en la pigmentación de la piel y aumenta el riesgo de sufrir varias enfermedades que afectan los pulmones o el corazón. La Organización Mundial de la Salud estableció un valor de referencia para el arsénico en el agua potable de 10 μg/l, el cual es provisional y se basa en el rendimiento del tratamiento y la viabilidad del análisis. Cuando se encuentra en concentraciones moderadas, los efectos en la salud se producen debido al consumo a largo plazo, por lo que la tecnología es importante, sobre todo, en la fase de recuperación y en emergencias prolongadas que ocurran en áreas con un alto riesgo de tener gran contenido de arsénico. Sin embargo, si se encuentra en grandes concentraciones, el arsénico debe eliminarse lo antes posible. Por lo tanto, en áreas de alto riesgo, las mediciones de arsénico deben realizarse antes de seleccionar la fuente de agua. En caso de tener fuentes alternativas, debe utilizarse la fuente sin arsénico o la que tenga menos concentración de este material. En la plataforma Groundwater Assessment Platform hay disponibles mapas de riesgo en los que se muestran las regiones que tienen mayor probabilidad de tener un contenido elevado de arsénico en el agua subterránea.

Operación y mantenimiento

La operación de los filtros de arsénico es bastante sencilla, pero deben llenarse con agua todos los días. Debe respetarse el tiempo necesario de contacto entre el agua y el lecho filtrante, que depende del diseño del filtro y el material utilizado, a fin de garantizar la eliminación eficiente del arsénico. Las actividades de mantenimiento incluyen la limpieza o el lavado a presión periódico, y la desinfección y el intercambio de arena, carbón activado o elementos de hierro en los filtros. El distribuidor o proveedor de los filtros debe brindar asistencia para controlar y mantener la calidad del agua de manera regular, que también depende de la cooperación del usuario. Cuando se utilizan materiales que deben regenerarse, la regeneración debe realizarla personal bien capacitado en centros de mantenimiento, ya que los productos químicos que se necesitan deben manipularse con cuidado.

Salud y seguridad

Los efectos en la salud debido a la ingesta de arsénico durante un largo periodo incluyen cambios en la pigmentación de la piel, además de otros síntomas (como la bronquitis o enfermedades vasculares) y un aumento en el riesgo de sufrir distintos tipos de cáncer. A corto plazo, el arsénico puede aumentar el riesgo de sufrir ataques cardíacos. Estas consecuencias pueden continuar incluso después de eliminar el arsénico. Los sistemas de filtrado producen residuos con alto contenido de arsénico que deben desecharse de manera adecuada debido a su alta toxicidad (por ejemplo, en vertederos que estén lejos de fuentes de agua potable). Los filtros de arsénico no eliminan la contaminación microbiana. Existe el riesgo de contaminar el agua debido a malas prácticas de higiene, por lo que quizás se deba realizar una filtración y desinfección posteriores. El agua tratada siempre debe almacenarse en filtros o en contenedores para el almacenamiento de agua seguro. Cuando se utilizan resinas de intercambio de iones, debe tenerse muy en cuenta la calidad del agua cruda, ya que otros iones con una mayor afinidad con la resina pueden desplazar el As V, lo que produciría una liberación desmedida de grandes cantidades de arsénico en el agua tratada.

Costos

Los filtros que pueden construirse con materiales disponibles a nivel local tienen un costo inicial de entre USD 20 y USD 40. Los costos de la alúmina activada y las resinas de intercambio de iones son elevados, y es posible que no estén disponibles a nivel local.

Consideraciones medioambientales y sociales

Los filtros para eliminar el arsénico tienen una buena aceptación cuando la población es consciente de los problemas de salud relacionados con la presencia de arsénico en el agua. Sin embargo, incorporar una nueva tecnología es un proceso complejo que debe ser participativo desde el principio e involucrar a todas las partes interesadas. Se deberá brindar información y realizar intervenciones para promover cambios de comportamiento (véase X.16) para aumentar el conocimiento de la población en las áreas que sea necesario. Los efectos a largo plazo del envenenamiento por arsénico no son evidentes, y los usuarios pueden rehusarse a utilizar los filtros con regularidad. Las soluciones de regeneración o los medios filtrantes saturados suponen un peligro para el medioambiente y deben eliminarse de forma segura lejos de las fuentes de agua potable o de las tierras utilizadas en la agricultura.