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1. INTRODUCCIÓN

2. TRATAMIENTO DEL AGUA

Varios países de América han reportado la existencia de población expuesta crónicamente a concen-traciones de arsénico superiores a las admitidas en el agua de bebida. Tal es el caso de Canadá, Estados Unidos de América, Chile, Perú, Bo-livia, México y El Salvador. Algunos de esos países han resuelto total o parcialmente el problema, lo que ha dependido de que la población afectada fuera rural o urbana.

En general, el tratamiento del agua potable está orientado a re-mover color, turbiedad y microorga-nismos de origen fecal. Esa remo-ción se logra a través de una com-binación de procesos de coagula-ción, floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Pero cuando se desea remover elemen-tos químicos del agua, como el ar-

sénico, es necesario recurrir a mé-todos más complejos, como los se-ñalados en el cuadro1:

Existen alrededor de 14 tecno-logías para remover el arsénico del agua, con eficiencias que van des-de 70 hasta 99%. Los métodos de coagulación-floculación y ablanda-miento con cal son los más usados en grandes sistemas y no se em-plean exclusivamente para remover el arsénico (Sandoval, L., 2000). En pequeños sistemas se aplica el in-tercambio iónico, alúmina activada, ósmosis inversa, nanofiltración y electrodiálisis inversa. Las tecnolo-gías emergentes son las que em-plean arena recubierta con óxidos de hierro, hidróxido férrico granular, empaques de hierro, hierro modi-ficado con azufre, filtración con zeo-lita, adición de hierro con filtración directa y remoción convencional de hierro y manganeso. La eficiencia del proceso elegido depende de la concentración inicial, del estado de oxidación del arsénico y del pH.

REMOCIÓN DEL ARSÉNICOEN EL AGUA DE BEBIDA Y

BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS

María Luisa Castro de EsparzaAsesora Regional en Aseguramiento de la Calidad y Servicios Analíticos

CEPIS/SDE/OPS

Cuadro 1.Técnicas para la remoción del arsénico

Oxidación-reducciónSeparación sólido-líquidoCoagulación-adsorción con sales de hierro y aluminioIntercambio iónicoAlúmina activadaHierro y manganesoHidróxido férrico granularHierro con filtración directaAblandamiento con calÓsmosis inversa y nanofiltraciónElectrodiálisis inversaProcesos biológicos

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- 2 -

A continuación se describen al-gunos métodos para remover el ar-sénico.

Mediante este proceso se oxida el arsenito a arsenato para mejorar su remoción en procesos comple-mentarios. Se puede usar cloro, dióxido de cloro, ozono y perman-ganato de potasio. La oxidación ca-

+3talítica del As es posible en pre-sencia del óxido de cobre, carbón activado y radiación ultravioleta (UV). Uno de los inconvenientes de este proceso es el tiempo de reac-ción. También es posible su oxida-ción biológica (Madiec, H., Cepero, E., Mozziconacci, D., 2000) y por medio de la acción catalítica de la luz.

Los procesos de precipitación, coprecipitación, adsorción e inter-cambio iónico pueden transferir el arsénico de la fase disuelta a la fase sólida. En algunos casos, el sólido que provee la superficie de adsor-ción es grande y fijo, por ejemplo, los granos de resina de intercambio iónico, lo que requiere una sepa-ración adicional. Los sólidos forma-dos in situ, a través de la precipita-ción o coagulación, se deben sepa-rar del agua por sedimentación o filtración.

El arsénico di-suelto se transforma en un sólido de baja solubilidad y se remueve por sedimentación y filtración, por ejem-plo, la precipitación del arsenato de calcio. Durante la coagulación y flo-culación pueden coprecipitar algu-nos compuestos disueltos como el arsénico, que luego se remueven por filtración.

Diversos materiales sóli-dos, incluidos los flóculos de hidró-xido de hierro y aluminio adsorben

2.1 Oxidación-reducción

2.2 Separación sólido-líquido

Precipitación:

Adsorción e intercambio iónico:

el arsénico por un mecanismo de adsorción de las superficies, para que luego pueda ser removido del agua.

Implica el desplazamiento reversible de un ión ligado a una superficie sólida por los

+5 +3iones As y As . Puede ser consi-derado como una forma especial de adsorción, aunque con frecuencia es considerado en forma separada.

En las plantas de tratamiento +5del agua, el As puede ser removido

en forma efectiva tanto por coagu-lación con sulfato de aluminio o hie-rro, como por los procesos de ablandamiento con cal y soda. Los coagulantes señalados se hidro-lizan y forman hidróxidos sobre los

+5cuales el As se adsorbe y copreci-pita con otros iones metálicos. De acuerdo con la literatura, las aguas naturales con gran cantidad de co-loides requieren altas concentracio-nes de coagulantes para lograr las eficiencias de remoción señaladas en el cuadro 2:

La remoción de arsénico con procesos convencionales de coa-gulación que usan sales de aluminio y hierro y ablandamiento con soda depende de la concentración inicial de este elemento, el pH del agua tratada y el tipo y la dosis del coa-gulante.

Se realiza con sales de hierro o aluminio y es el tratamiento más

Intercambio iónico:

2.3 Coagulación-filtración

2.4 Coagulación-adsorción

documentado, tanto para la remo-ción de arsénico, como para los compuestos disueltos y suspendi-dos del agua (turbiedad, hierro, manganeso, fosfato y flúor). Con es-te método también se puede obte-ner reducciones de olor, color y pre-cursores de trihalometanos. Sin em-bargo, las condiciones óptimas para la remoción del arsénico dependen de las características del agua y de las condiciones del tratamiento.

Debido a la dificultad de remo-+3ver As por coagulación, se requie-

+5re su oxidación a As . En rangos de pH alto y bajo, la eficiencia de este método disminuye significativa-mente (Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001). Un paso impor-tante para asegurar la remoción del arsénico es la filtración, por ejem-plo, mediante el uso de filtros de arena (Cheng, R., Liang, S., Wang, H., Beuhler, M., 1994).

El sulfato de aluminio es el coa-gulante más usado en el tratamien-to del agua debido a su bajo costo y manejo relativamente sencillo (Avilés, M., Pardón, M., 2000), aun-que también se usan el sulfato fe-rroso y férrico, el clorosulfato férri-co, el cloruro férrico (Madiec, H., Cepero, E., Mozziconacci, D., 2000), el alumbre y el carbonato de magnesio. Esas sales se hidrolizan en el agua y se transforman en hie-rro y aluminio, los que forman flócu-los gelatinosos que facilitan el pro-ceso de separación de los mate-riales disueltos y coloidales.

+5La remoción de As con cloruro férrico y pH 8-9 disminuye cuando

oHDT - CEPIS N 96, marzo 2005

Cuadro 2.Eficiencia de coagulantes en

la remoción de arsénico+5 +3Coagulante Arsenato, As Arsenito As

Remoción (%) pH Remoción (%) pH

sulfato férrico Fe (SO ) 100 < 9,0 20 < 9,02 4 3

Sulfato de aluminio Al (SO ) 90 < 7,0 50 < 7,02 4 3

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hay presencia de materia orgánica. +3La eficiencia de la remoción de As

con cloruro férrico se ve afectada por la composición del agua, la pre-sencia de sulfato (pH 4-5) y materia orgánica natural (pH 4-9). Durante la remoción del arsénico son impor-tantes los procesos de oxidación de

+3 +5 las formas de As a As y la adsor-ción del hidróxido férrico amorfo que ocurre durante la coagulación (Hering, J., Chen, y Col.; 1996 y 1997).

+5La remoción del As con sales de hierro y aluminio de igual con-centración molar y un pH <7,5 son igualmente efectivas. Sin embargo, el hierro es mas efectivo que el sulfato de aluminio para la remoción

+3 +5de As y As a pH>7,5 y evita la formación de residuos del coagu-lante si el pH está por encima de 8. Un factor que limita la remoción de

+5As son las bajas dosis del coagu-lante (Hering, J., Chen,y Col., 1996).

El sulfato ferroso tiene mayor efectividad y ventajas que el cloruro ferroso debido a que los flóculos (de buena calidad) de hidróxido de hierro formados con el sulfato ferro-so ayudan a una mejor filtración, lo que evita el lavado frecuente de los filtros. El Fe(II) es más fácil de usar y de controlar que el Fe(III) en el pro-ceso de coagulación porque requie-re menor mantenimiento, se opera con más facilidad y es más econó-mico (Jekel, M., Seith, R., 2000).

Un hidrogel (hidróxido de alu-minio) preparado en Alemania con sulfato de aluminio hidratado, hipo-clorito de calcio en polvo, hidróxido de amonio y agua destilada puede lograr la remoción casi total del arsénico (<0,01 mg/L) (Luján, J., 2001).

El arsénico en aguas subte-Remoción in situ del arsé-

nico.

rráneas es móvil en condiciones re-ductoras, pero es posible su inmo-vilización si se crean condiciones oxidantes en la superficie del acuí-fero. El acuífero subterráneo ha sido usado como un reactor bioquí-mico natural, que no genera resi-duos ni lodos contaminados. La téc-nica es ideal para el arsénico, hie-rro, manganeso, amonio y otras sustancias orgánicas. Según Ahmed y Rahman, bajo condiciones reductoras y en presencia de sulfu-ro, el arsénico puede precipitar y formar sulfuros de arsénico insolu-bles (Johnston, R., Heijnen Heijnen, H., Wurzel, P., 2001; Rott, U., Friedle, M., 2000).

Se ha probado la eficiencia de la remoción del arsénico de una fuente de agua por coagulación con sales de hierro y aluminio en dos si-tuaciones: a) con formación de sóli-dos in situ y b) con adición de hi-dróxidos preformados en agua. La

+5 remoción de As in situ es cinco veces más eficiente que con el uso de los hidróxidos preformados. Esto sugiere que el mecanismo de remo-ción del arsénico in situ es a través del sólido formado con una gran superficie de adsorción o por co-precipitación.

En Alemania, en 17 pozos con-taminados de un acuífero con alto

+2contenido de arsénico, hierro y ba-jo pH, se inyectaron 29 toneladas de permanganato de potasio para oxi-

+3 +5dar el As a As , que se precipitó y adsorbió con los óxidos férricos for-mados. Las concentraciones de ar-sénico se redujeron de 13,6 a 0,060 mg/L (Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001).

En la remoción del arsénico, las resinas de intercambio aniónico re-queridas son de base débil y fuerte. Las de base fuerte pueden remover el arsenato del agua y producir un efluente con menos de 0,001 mg/L

2.4 Intercambio iónico

de arsénico. Este método no re-mueve el arsenito y permite la dife-renciación analítica entre las espe-cies de arsénico. Los principales in-terferentes del proceso son el sulfa-to y los sólidos disueltos totales y el hierro y manganeso pueden provo-car la obstrucción del lecho. El agua requiere pretratamiento cuando se presentan estos parámetros en concentraciones altas.

La remoción del arsénico es relativamente independiente del pH y la concentración inicial de este afluente es casi completa (85-100%). Las ventajas de las resinas de intercambio iónico son su fácil regeneración con el cloruro de so-dio, su amplio rango de pH y el me-joramiento de la calidad del agua por la remoción de cromato, selena-to, nitrato y nitrito. Este método es relativamente costoso y la regene-ración de la resina produce salmue-ras ricas en arsénico (EPA, 1997; Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001; Vance, D., 2001).

Hay estudios piloto para la re-+5moción combinada de As y nitrato

del agua de bebida en Mc. Farland y Hanford, California, Alburquerque y Nuevo México; se han usado resi-nas selectivas de sulfatos con con-centraciones iniciales de arsénico de 0,010-0,015 mg/L. Se obtuvieron concentraciones residuales meno-res de 0,002 mg/L y bajos niveles de nitrato (EPA, 1997).

La técnica es efectiva para el tratamiento del agua con alto conte-nido de sólidos disueltos. Sin em-bargo, el selenio, flúor, cloro y sulfa-to, en niveles altos, pueden compe-tir con el arsénico por los sitios de adsorción. La alúmina activada es

+5altamente selectiva para As , lo que constituye un problema para su re-generación, con pérdida de 5 a 10% de la capacidad de adsorción por ciclo; la eficiencia de remoción del

2.5 Alúmina activada

oHDT - CEPIS N 96, marzo 2005

remoción de arsénico, este puede ser adicionado (EPA, 1997).

+2La oxidación para remover Fe +2y Mn , conduce a la formación de

hidróxidos que remueven el arsé-nico soluble por reacciones de co-precipitación y adsorción. La pro-ducción de especies oxidadas de Fe-Mn y la precipitación seguida de los hidróxidos son análogas a la coagulación in situ (la cantidad de Fe o Mn removidos se traduce como

+2la dosis de coagulante). Con Fe o +2Mn sin oxidar no se produce la re-

moción del arsénico.

+2Cada 1 mg/L de Fe removido es capaz de adsorber 83% de un

+5afluente de 0,022 mg/L de As , lo que produce un efluente con 0,0035 mg/L de arsénico. La precipitación de 3 mg/L de Mn(II) podría producir un efluente con 0,00375 mg/L de ar-sénico residual, en un afluente con 0,012 mg/L (Edwards, M., 1994).

Para el agua subterránea con alto contenido de hierro disuelto, el tratamiento tradicional de aireación

- 4 -

y filtración con arena frecuente-mente reduce el arsénico hasta el nivel sugerido en las normas.

El hidróxido férrico granular es un b-FeOOH ligeramente cristalino, que forma una suspensión de hi-dróxido de hierro, de forma irregu-lar, cuyos granos llegan a medir hasta 2 mm. Las superficies de las partículas del hidróxido de hierro

+5granular adsorben As , en proce-sos independientes del pH, y dismi-nuyen la capacidad de adsorción con el incremento de este (aunque se han obtenido buenos resultados con pH 8). Comparado con la alúmi-na activada, esta técnica es mucho más eficiente porque la carga es 10 veces mayor (promedio de carga alrededor de 2 g As/Kg de peso se-co). Además del arsénico también adsorbe carbonato, silicato, fluoruro y fosfato.

Al comparar este método con la floculación, se ha demostrado que este ofrece alta confiabilidad

2.7 Hidróxido férrico granular

arsénico es mayor de 95%. La re-moción del arsenato ocurre bajo condiciones moderadamente áci-das (pH 5,5-6) y las superficies de la alúmina están protonadas.

Este método es ineficiente para la remoción completa de arsenito debido al carácter no iónico en ese rango de pH. Las aguas con alto contenido de sólidos, hierro y man-ganeso requieren pretratamiento para evitar la obstrucción del medio (EPA, 1997; Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001; Vance, D., 2002). Por lo general, este método se recomienda para el tratamiento de aguas subterráneas debido a la alta carga de sólidos que pueden tener las aguas superficiales.

Como en el agua subterránea 20 a 50% del arsénico está en forma de arsenito, se requiere un proceso previo de oxidación con hipoclorito de sodio. Si el agua tiene hierro, este se oxidará y propiciará la for-mación de compuestos insolubles de hierro que adsorben el arsénico, pero pueden separarse del agua mediante filtración por arena. El ar-sénico restante soluble residual es adsorbido por la alúmina activada (Rivera, M., Cortés, J., Soberanis, M., Martín, A., 2000).

La geoquímica del arsénico re-vela que las altas concentraciones de arsénico con frecuencia están asociadas a altas concentraciones

+2 +2de Fe y Mn . Las fuentes de agua que contienen hierro o manganeso y arsénico pueden ser tratadas con procedimientos convencionales para la remoción de Fe/Mn. Estos procesos pueden reducir significa-tivamente el arsénico al remover el hierro y el manganeso de la fuente de agua mediante los mecanismos que ocurren con la adición de hierro. Cuando la concentración natural de Fe y Mn no es suficiente para alcan-zar el nivel necesario para la

2.6 Hierro y manganeso

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Laboratorio donde se realiza la investigación de remoción del arsénico,Lima, Perú

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oHDT - CEPIS N 96, marzo 2005

operacional, mínimo de energía y bajos niveles de inversión en la planta. Su desventaja es que la pro-ducción es relativamente costosa (Jekel, M., Seith, R., 2000).

+3La estabilidad del As en las estructuras de la goetita (a-FeOOH) ha sido evaluada mediante técnicas de espectroscopía de absorción de rayos X y los resultados muestran

+3 que la reactividad del As con la goetita es independiente del pH y que se observa la formación de

+3complejos de As bidentados, simi-lares a otros oxianiones que tam-bién pueden ser adsorbidos.

Este proceso consiste en la adición de hierro (coagulación) se-guida de filtración directa (sistema de microfiltración), que remueven consistentemente el arsénico hasta 0,002 mg/L. Los parámetros críticos son las dosis del hierro, la potencia del mezclado, el tiempo de reten-ción y el pH (EPA, 1997).

El ablandamiento con cal es un proceso similar a la coagulación con sales metálicas. La cal Ca(OH) se 2

hidroliza y reacciona con el ácido carbónico para formar carbonato de calcio, el cual actúa como el agente adsorbente en la remoción de arsé-nico. Este proceso se usa solo con aguas muy duras, con tratamiento y pH en el rango de 10 a 12 (Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001). Esta técnica no es apro-piada para sistemas pequeños de-bido a su alto costo (EPA, 1997).

La remoción (pruebas de ja-+5rras) de arsénico As del agua

natural con una concentración de 0,4 mg/L es de 40-70% para un rango de pH 9-10. En esos niveles, la eficiencia de la remoción se incre-menta cuando el ablandamiento con cal es seguido por coagulación

2.8 Hierro con filtración directa

2.9 Ablandamiento con cal

con hierro. El ablandamiento con cal en un rango de pH de 10,6-11,4 mostró una remoción de 95% de

+5As en un agua con una concentra-ción inicial entre 0.1 a 12 mg/L de arsénico. (Kirchmer, C., Esparza M.L. 1978).

El mecanismo principal en la remoción de arsénico mediante el ablandamiento con cal es la adsor-ción de este dentro del hidróxido de magnesio que se forma durante el ablandamiento. La remoción del arsenato es excelente a pH >11. La remoción de arsénico se mejora con la adición de hierro, pero el carbo-nato disminuye el efecto. La presen-cia de cantidades traza de ortofos-fato disminuye significativamente la remoción de As con este método. (McNeill, L., Edwards, M., 1997; Kirchmer,C., Esparza M.L. 1979).

Proporciona eficiencias de re-moción de 95% cuando la presión de operación es de 1 psi ideal (75 a 250 psi). La remoción del arsénico es independiente del pH y de la pre-sencia de otros solutos. La mem-brana requiere que el agua a tratar no contenga cantidades excesivas de material coloidal, en especial materia orgánica. En la nanofiltra-ción, la eficiencia de remoción del arsénico alcanza 90% (EPA, 1997; Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001).

La remoción de contaminantes inorgánicos, incluidos el arsénico, se logra mediante sistemas de ós-mosis inversa de alta (400 psi) y baja presión (200 psi), con capaci-dad de tratar 1,82 L/s de agua.

+5Estos sistemas remueven As entre 91 a 98% en reactores de alta pre-sión y entre 77 a 87% en los de baja presión. La eficiencia de remoción

+3para el As en los sistemas de alta presión es de 63 a 70% y en los de baja presión, 12 a 35%. Con dife-

2.10 Ósmosis inversa y nanofiltración

rentes tipos de membrana, la remo-+3 +5ción de As y As varía entre 46 a

75% para concentraciones iniciales +3de As de 0,04 a 1,3 mg/L. En con-

centraciones de 0,11 a 1,9 mg/L con el mismo tipo de membrana, se ob-tiene mayor eficiencia en la re-

+5moción del As (98 a 99%) (Viraraghavan, T., Subramanian, S., Swaminathan, V., 1994).

Las principales desventajas son las bajas tasas de recuperación de agua (10 a 20%), la necesidad de operar con presiones bastante altas, los costos altos de operación y el agua tratada con muy bajos niveles de sólidos disueltos, lo que le confiere características corrosi-vas y bajos niveles de micronutrien-tes importantes para la salud hu-mana (Johnston, R., Heijnen, H., Wurzel, P., 2001).

Se puede tener una eficiencia de remoción hasta de 80%. En un efluente de 0,021 mg/L de arsénico se obtuvo una concentración resi-dual de 0,003 mg/L. El porcentaje de recuperación del agua tratada es de 20 a 25% con respecto al afluen-te, lo que lo convierte en un proble-ma para las regiones que tienen escasez de agua. Esta técnica no es competitiva con respecto a los métodos de ósmosis inversa y na-nofiltración en cuanto a costos y eficiencia del proceso (EPA, 1997).

Los estudios piloto muestran que en condiciones óptimas de pH, temperatura y oxígeno es posible la filtración biológica y la eliminación

+3simultánea de As y hierro. El parámetro critico es la concentra-ción inicial del hierro; a mayor con-centración de este, la eficiencia de la remoción del arsénico llega a ser >90% y a menor concentración, la eficiencia es de aproximadamente

2.11 Electrodiálisis inversa

2.12 Procesos de remoción biológica

- 6 -

40%. Para sistemas de agua con bajas concentraciones de hierro es recomendable adicionar sulfato fe-rroso para completar la remoción del arsénico. El mecanismo princi-

+3pal es la fijación del As en los óxi-dos de hierro producidos por la ac-tividad bacteriana. La filtración bio-lógica para el tratamiento del arsé-nico se puede aplicar a cualquier sistema de agua subterránea para la oxidación bacteriológica del hie-rro (Lehimas, F., Chapman, I., Bourgine, P., 1999).

También se están desarrollan-do métodos de filtración que em-plean esporas para la remoción del arsénico (Ioannis A. Katsoyiannis, Anastasios I. Zouboulis, y Martin Jekel, 2004).

En Argentina, para la remo-ción del arsénico se han realizado estudios de coagulación química en la planta de tratamiento de agua de Pompeya, San Antonio de los Co-bres, departamento de Los Andes. El agua con un contenido de arséni-co entre 0,27 a 0,30 mg/L se trató con sulfato de aluminio, cal hidrata-da y polielectrolito de sodio y se lo-gró descender los tenores de arsé-nico hasta 0,12 0,15 mg/L. Para lograr remover el arsénico a tenores aceptables faltaría la adecuación de la infraestructura de la planta y los procesos de tratamiento (coagula-ción, floculación, sedimentación, fil-tración, desinfección) (Figueroa M. E., Montes F. A., 1999).

En la provincia de Santa Fe se evaluó un tratamiento de coagula-ción directa sobre filtro mediante ensayos de laboratorio y de campo. Se puso en marcha un filtro piloto

3. EXPERIENCIAS ENAMÉRICA LATINA

con agua de un pozo seleccionado por su alto contenido de arsénico (0,27mg/L) y se obtuvo la disminu-ción de la concentración de arséni-co (Mozziconacci D., Madiec H., Cepero E., 1998). Asimismo, se de-tectó la presencia de arsénico en las aguas subterráneas que sirven de abastecimiento a 15 grandes ciuda-des de la provincia.

En México, el Instituto Mexica-no de Tecnología del Agua ha adop-tado una metodología basada en el proceso de coagulación-floculación (ALUFLOC, desarrollado por OPS/ CEPIS) para la remoción de arséni-co en el agua de consumo humano. Uno de sus objetivos fue definir la dosis óptima del ayudante de coa-gulación, coagulante y oxidante; se obtuvo agua con concentración de arsénico muy cercana a lo indicado por la norma (0,05mg/L) (Bedolla L., Avilés M., Tirado, Cortés J., 1999).

En Zimapán, Hidalgo, se reali-zó un estudio piloto para la remo-ción de arsénico. En investigacio-nes preliminares se identificó a la hematita como un sorbente alterna-tivo para la remoción. El estudio se hizo en el pozo V de Zimapán, que aporta 47% del agua distribuida a la población y que contenía 0,5 a 0,9 mg/L de arsénico. Los resultados

Investigación en la remoción dearsénico con esporas, Lima, Perú.

oHDT - CEPIS N 96, marzo 2005

Capacitación en el uso de ALUFLOC en la Provincia de La Pampa, Argentina

oHDT - CEPIS N 96, marzo 2005

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obtenidos en el campo comproba-ron la eficacia de la hematita para la remoción de arsénico y se registró una concentración menor de 0,05 mg/L en el agua tratada (Petkova Simeonova V., 1999).

En un informe de la OPS para el estado de Durango se propusieron técnicas para el medio rural y urba-no. En el medio rural se propusieron las técnicas de hueso molido y cal-sulfato de aluminio. Para el medio urbano, especialmente para el área central de México, se propusieron fuentes alternas, mezclas de aguas, hueso molido, alúmina activada y ósmosis inversa (Solsona F., 1985).

También se desarrolló un estu-dio de remoción de arsénico disuel-to en el agua por adsorción de sus iones en precipitados metálicos con aplicación de electrotratamiento. La técnica utilizó un sistema con elec-trodos de hierro. Se trataron mues-tras de agua sintética en concentra-ciones de 0,5 a 2 ppm y se permitió el paso de una corriente con un voltaje entre 13,5 a 14 V. La relación Fe-As con la que se operó y que permitió eficiencias de remoción superiores de 90% fue de 225 a 700. El pH estuvo entre 6 y 8, no tuvo variaciones significativas al fi-nalizar el experimento y la calidad final del agua fue muy buena (Álvarez, J., Rosas, L., 1999).

En Chile, se ha preparado una reglamentación sobre niveles máxi-mos de arsénico en agua potable, que considera las condiciones locales, los niveles máximos de emisión en fundiciones, el área de influencia y las opciones tecnológi-cas para reducir significativamente esas emisiones.

En la década de 1970 se co-menzaron a tomar medidas para remover el arsénico de las fuentes de agua superficiales que abaste-cían a la población de Antofagasta. Actualmente, hay cuatro plantas de

remoción de arsénico del agua de abastecimiento (0,40 mg/L) que tra-tan en conjunto 2.000 L/s y produ-cen agua potable con 0,040 mg As/L; solo queda por cubrir la pobla-ción dispersa, constituida principal-mente por grupos indígenas que to-davía consumen agua con concen-traciones elevadas de arsénico (0,6 mg/L). Para ellos se han investiga-do métodos simples de remoción de arsénico y se están adoptando solu-ciones de acuerdo con sus necesi-dades y posibilidades.

La experiencia chilena en re-moción de arsénico se resume a continuación:

En aguas subterráneas de Taltal (8.000 habitantes), la re-moción se realiza mediante fil-tración directa con agregado de coagulante FeCl , lo que logra 3

reducir el contenido de arséni-co hasta 0,03 mg/L.

En Lasana, la remoción se rea-liza mediante filtración directa con agregado de coagulante FeCl , lo que reduce el conteni-3

do de arsénico de 0,05 a 0,005 mg/L. También se usan mallas de hierro como fuente de agen-te coagulante y se logra reducir el contenido de arsénico de 0,1 a 0,01 mg/L.

En Antofagasta (Complejo Salar El Carmen), la remoción se realiza mediante filtración directa con agregado de coagu-

·

·

·

lante FeCl el arsénico residual 3;

en el agua tratada es de 0,0406 mg/L.

En Chiu-Chiu, la remoción se realiza mediante filtración di-recta con agregado de coagu-lante FeCl , lo que reduce el 3

contenido de arsénico de 0,2 a 0,62 mg/L. Mediante el uso de mallas de hierro como agente coagulante se reduce el conte-nido de arsénico de 0,2 a 0,02 mg/L.

En San Pedro de Atacama, la remoción de arsénico se reali-zó a través de columnas con mallas de hierro y luego filtra-ción en lecho simple de arena gruesa y arena fina, lo que re-dujo el contenido de arsénico hasta un valor de 0,06 mg/L (Sancha A. M., 1996).

En Perú, la planta de tratamien-to de la ciudad de Ilo se construyó en 1982 y fue diseñada para elimi-nar arsénico y turbiedad. Inicial-mente se trataba con dosis masivas de cal de 90%, pero esta operación presentó muchas dificultades que obligaron a buscar nuevos métodos de tratamiento para reducir los cos-tos, aumentar la eficiencia y mejorar la calidad del agua tratada. Para la eliminación de arsénico se investi-garon y aplicaron tres métodos con cloruro férrico; con hidróxido férrico y ácido sulfúrico, y remoción de ar-sénico con alto pH, coagulación y floculación con Mg(OH) natural.2

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Tratamiento delagua de pozos

con ALUFLOC enel Chaco Salteño,

Argentina

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Para remover en el nivel domi-ciliario el arsénico natural presente en las aguas subterráneas que son usadas como agua de bebida por la población rural, el CEPIS/SDE/ OPS, desarrolló el producto ALUFLOC, que es una mezcla de un oxidante, arcillas activadas y un coagulante (sulfato de aluminio o cloruro férrico). Se lograron niveles de remoción de hasta 98% con el coagulante FeCl para concentra-3

ciones iniciales de arsénico de 1 mg/L. Para concentraciones me-nores de 1 mg/L se recomienda usar el Al (SO) . Las mejores mezclas de 2 3

arcilla, coagulante y oxidante fue-ron: arcilla activada A (500 mg/L), sulfato de aluminio (50 mg/L) y cloro (5 mg/L), y arcilla activada B (1.000 mg/L), cloruro férrico (60 mg/L) y cloro (50mg/L).

Se probaron tres tipos de reac-tores para la remoción; los mejores mezcladores fueron el balde de eje vertical y una botella con paleta de 20 L, en lugar del reactor con mani-vela. El estudio recomienda usar la primera mezcla para la remoción casera debido a su fácil manipula-ción (Castro de Esparza, M.L., Wong, M., 1998).

Cuando la concentración de arsénico en el agua cruda es supe-rior a 1,0 mg/L, la remoción de arsé-nico disminuye a medida que aumenta la concentración inicial, particularmente si se usa sulfato de aluminio. La coagulación con sulfa-to de aluminio o cloruro férrico no remueve en forma tan eficiente el

+3 +5As como en el caso del As . El pri-mero requiere oxidación preliminar para ser removido por coagulación convencional o ablandamiento con cal o soda.

Con la precloración se obtiene +3una remoción del As similar a la al-

+5canzada para el As con el mismo tratamiento; las constantes de diso-

+5ciación del As son menores que las

+3del As y por lo tanto su disociación es mayor. La eficiencia de remoción

+5 +3de As comparada con la de As justifica la oxidación del agua sub-terránea antes del tratamiento. La

+3 +5oxidación del As a As se produce según las siguientes reacciones

+1. H AsO + H O +[O ] H AsO - + 3H3 3 2 x 2 4

-2 +2. H AsO + H O + [O ] HAsO + 4H3 3 2 x 4

+5Después de la oxidación, el As se debe adsorber en los flóculos formados por la coagulación de los coloides presentes en la masa de agua por acción del hidróxido de aluminio o del hierro. Probablemen-te la adsorción se produzca más por un efecto físico que químico debido a las fuerzas de atracción superfi-ciales que posibilitan el fenómeno.

En el Perú se han realizado es-tudios sobre:

Probables mecanismos de re-moción.

Probable mecanismo de re-moción por adsorción a través de la superficie del complejo arcilla-hidróxido.

Condiciones de máxima efi-ciencia.

La Universidad Nacional de In-geniería y el Instituto Peruano de Energía Nuclear implementaron una técnica de remoción del arséni-co por irradiación solar y luz ultra-violeta (UV) de una lámpara. Para concentraciones de arsénico de hasta 500 ppb y con una relación

2+molar Fe /citrato de 1,8, se logra re-mover 95% de arsénico después de cuatro horas de irradiación solar o

2UV de 7,5 mW/cm . Los resultados obtenidos muestran que el método es factible de ser aplicado en zonas rurales debido a su simplicidad operativa y económica.

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4. TRATAMIENTO DE SUELOS

4.1 Fitorremediación

La fitorremediación en los últi-mos años se ha constituido en la técnica más eficiente y económica para la recuperación de suelos con-taminados. Consiste en plantar en las zonas contaminadas determina-das especies de vegetales con re-conocida capacidad para absorber y concentrar sustancias tóxicas. Es-tas especies son conocidas como hiperacumuladoras. Las plantas pueden ayudar a limpiar varios tipos de contaminación por metales, pla-guicidas, explosivos y aceite; re-mueven los contaminantes del te-rreno cuando sus raíces toman el agua y los nutrientes del suelo con-taminado y del agua subterránea contaminada.

Las plantas pueden limpiar mejor los contaminantes del terreno cuando sus raíces alcanzan mayor profundidad. Una vez dentro de la planta los contaminantes pueden estar almacenados en las raíces, tallos y hojas, convertidos en conta-minantes menos dañinos o conver-tidos en gases que se liberan al aire cuando la planta transpira.

El tiempo que toma limpiar el terreno dependerá de varios facto-res, como las especies y número de plantas que se usen; clase y canti-dades de contaminantes presentes; tamaño y profundidad del área con-taminada; características del suelo y condiciones presentes.

Esos factores varían según el sitio. Las plantas pueden ser reem-plazadas si son destruidas por el cli-ma o los animales, lo que demorará la limpieza del terreno. Frecuente-mente, limpiar un terreno mediante la fitorremediación tarda varios años.

La EPA usa la fitorremediación por las ventajas que ofrece. Esta

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requiere menos equipos y trabajo que otros métodos, ya que las plan-tas hacen la mayoría del trabajo. El sitio puede ser limpiado sin necesi-dad de remover el terreno ni bom-bear el agua subterránea contami-nada. Esto permite evitar el contac-to de los contaminantes con los tra-bajadores. La fitorremediación se ha probado satisfactoriamente en varias localidades (UFNEWS, 2001).

Un equipo de científicos de la Universidad de La Florida des-cubrió el helecho Pteris vittata, que absorbe arsénico del suelo conta-minado. Esta es la primera planta que se ha encontrado que hipera-cumula arsénico, es decir, que pue-de usarlo como parte de su alimen-tación. Se cultiva fácilmente y pre-fiere los climas soleados y el suelo alcalino. Esto último favorece la absorción del metaloide, ya que el arsénico puede ser extraído mas fá-cilmente en condiciones alcalinas.

El helecho no solo absorbe ar-sénico, sino que lo hace con gran eficiencia. En las pruebas se encon-traron niveles de hasta 200 veces superiores a las concentraciones medidas en los suelos contamina-

4.2 Un helecho para limpiar arsénico.

dos donde creció el helecho. En un sitio contaminado por madera tra-tada con solución de cromo, cobre y arsénico, el suelo presentó una con-centración de 38,9 mg/k de arséni-co, mientras que el helecho pre-sentó 7.526 mg/k de arsénico. En pruebas que utilizaron suelo artifi-cial contaminado con arsénico, las concentraciones del metaloide en las hojas del helecho alcanzaron 22.630 mg/k de arsénico, lo que sig-nifica que 2,3% de la planta estaba compuesta por arsénico.

Un hecho sorprendente es que el helecho acumula arsénico inclu-sive en suelos que contienen nive-les normales de arsénico de menos de 1 mg/k. Por ejemplo, una planta de helecho presentó 136 mg/k en las hojas y el suelo solo tenía 0,47 mg/k de arsénico. Según lo obser-vado, la planta crece y se desarrolla mucho mejor en suelos que contie-nen arsénico que en suelos que no lo tienen, aunque todavía no han concluido que la planta necesite arsénico para vivir.

Debido a que el helecho acu-mula 90% del arsénico en sus hojas y tallos, la estrategia sería sembrar la planta en lugares contaminados, luego cosechar las hojas y los tallos y transferirlas a una instalación auto-rizada para residuos peligrosos. Lo

que todavía se desconoce es por qué el helecho acumula arsénico; las investigaciones futuras se enfo-carán sobre cómo la planta lo toma, distribuye y detoxifica el arsénico (Sandoval, L., 2000; ICPMS, 2002).

Las tecnologías de tratamiento para remover arsénico, así como las actividades industriales generan residuos con alto contenido de arsé-nico. Este hecho conlleva a la bús-queda de soluciones para recuperar y estabilizar el arsénico o minimizar el alto riesgo de contaminación que representa. Existen varias tecnolo-gías para ello; la precipitación de hidróxidos es efectiva y económica para remover metales pesados, ya que separa los precipitados por se-dimentación y filtración y usa gene-ralmente cal y sosa cáustica. La desventaja es la cantidad de resi-duos generados y su disposición. Otra opción sería la precipitación con sulfuros, que logra alta efi-ciencia en la remoción y los com-puestos formados son insolubles; para que la remoción del arsénico sea mas eficiente, el proceso se realiza con un pH <7. Sin embargo, su uso se ha limitado debido a la toxicidad y al olor que genera el H S. 2

La fijación química y la solidificación

4.3 Tratamiento de sedimentos y lodos (residuos)

Helecho Pteris vittata. Helecho que absorbe arsénico de lossuelos contaminados

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ofrecen muchas ventajas, como mejorar las características de ma-nejo y producir un material sólido lo suficientemente fuerte para su dis-posición. Esta tecnología se usa pa-ra destoxificar, inmovilizar e inso-lubilizar, en otras palabras, para ha-cer el residuo menos peligroso para el ambiente (Sandoval, L., 2000).

En México se ha hecho un estu-dio que propone obtener un com-puesto de arsénico insoluble y que también se puede emplear como materia prima en la formulación de otros compuestos solidificados para su uso en la construcción o dispo-sición en un relleno sanitario (Sandoval, L., 2000).

En la selección de la tecnología más adecuada para la remoción del arsénico hay que tener en cuanta la aceptación por parte de la comu-nidad y la capacidad de esta para fi-nanciar su implementación. Tam-bién hay que considerar las carac-terísticas de las fuentes de agua, su tratamiento, distribución y consu-mo.

La población más afectada es la que se encuentra dispersa en el área rural que consume agua sin ningún tratamiento y desconoce el riesgo al que está expuesto. Se re-quiere que las autoridades de salud, de planificación y de servicios de agua, entre otras, lleven a cabo pro-gramas de prevención y control de riesgos del consumo del agua con niveles de arsénico superiores a los recomendados por las normas de calidad del agua de bebida. Los pro-gramas deben involucrar la partici-pación de las autoridades, de la co-munidad y de los sistemas locales de salud.

Es necesario desarrollar estu-dios piloto en forma permanente y

5. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES

sostenida hasta lograr una solución definitiva que pueda ser recomen-dada para su implementación en los programas nacionales de remoción de arsénico en el agua de bebida.

Se requieren estudios que va-yan más allá de la escala de labora-torio, estudios epidemiológicos y dar a conocer las experiencias de América Latina en este campo.

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HOJAS DE DIVULGACIÓN TÉCNICA

CENTRO PANAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y CIENCIAS DEL AMBIENTELos Pinos 259, Urb. Camacho, Lima 12Casilla 4337, Lima 100, PerúTeléfono: (51 1) 437-1077Fax: (51 1) 437-8289cepis@cepis.ops-oms.orgwww.cepis.ops.oms.org

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