Contaminación del agua por nitratos y tratamientos para su eliminación

El agua subterránea almacenada en los acuíferos es el mayor volumen de agua dulce al que la humanidad puede tener acceso y, por tanto, constituye un recurso de primera necesidad imprescindible para el abastecimiento de la población, del regadío, de la industria, y para el sostenimiento de muchos ecosistemas del planeta.

Además de ser un recurso escaso -el agua dulce superficial de lagos, ríos y embalses supone solo el 0,3% del agua dulce disponible- acumula un problema generalizado y creciente a causa de la contaminación por nitratos.

Los nitratos son iones formados por tres átomos de oxígeno, uno de nitrógeno y con una carga negativa (NO3-), que no tienen color ni sabor y que se encuentran en la naturaleza disueltos en el agua.

Su presencia en las aguas superficiales o subterráneas es consecuencia del ciclo natural del nitrógeno, pero en determinadas zonas se ha venido produciendo una alteración del ciclo que ha dado lugar a un aumento en la concentración de nitratos, debido fundamentalmente a un uso masivo de fertilizantes nitrogenados y a una ineficiente gestión de purines en explotaciones ganaderas.

Una elevada concentración de nitratos en el agua para el consumo humano presenta un riesgo potencial para la salud pública. Es por ello que eliminar estos compuestos para potabilizar el agua hasta la concentración máxima de 50 partes por millón (ppm) que recomienda la Organización Mundial de la Salud (OMS), constituye un desafío tecnológico.

De acuerdo con el Instituto Tecnológico de Química (ITQ) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en la actualidad existen varias técnicas para la eliminación de los nitratos en las aguas. Estas se pueden clasificar en dos grupos.

Por un lado, las técnicas de separación, que como su nombre indica, pretenden separar los nitratos de la corriente de agua a depurar, concentrándolos en un segundo desecho (la salmuera) que habría que tratar o almacenar en un depósito. Estas técnicas son la electrodiálisis, la ósmosis inversa y las resinas aniónicas.

Por otro lado, las técnicas de transformación, que pretenden transformar los nitratos en otros compuestos químicos inocuos por medio de vías biológicas o catalíticas.

Dicho de otro modo, lo que procuran la mayoría de estos métodos es convertir el ion nitrato en nitrógeno gas, inocuo, mediante reacciones químicas, y liberarlo a la atmósfera.

Las primeras son las más utilizadas en la actualidad para el tratamiento de aguas naturales contaminadas por nitratos.

Aunque dan muy buenos resultados, son caras y no resuelven el problema, ya que no transforman el nitrato en un compuesto inofensivo, sino que generan una salmuera concentrada en nitratos sin ningún valor económico que hay que tratar o almacenar adecuadamente.

Respecto a las técnicas de transformación, los procesos biológicos se suelen utilizar actualmente en el tratamiento de las aguas residuales e industriales y se incorporan a muchas depuradoras, dando resultados muy satisfactorios.

No obstante, esta tecnología, aunque es adecuada para aguas residuales, no se suele utilizar para potabilizar aguas por la posible contaminación bacteriana del agua tratada y por la presencia de residuos orgánicos tras el tratamiento del agua, de los que hay que asegurar su eliminación final.

Una nueva técnica de transformación es la basada en procesos electrocatalíticos, más adecuada desde el punto de vista medioambiental y que permitiría depurar un agua contaminada por nitratos sin generar residuos.

Este proceso funciona a partir de reactores con distintos tipos de electrodos y aporte de energía eléctrica buscando la reducción catalítica de los nitratos a nitrógeno.

En este proceso los nitratos son reducidos por el hidrógeno en presencia de un catalizador sólido y se transforman en nitrógeno y agua a temperatura ambiente. Si bien, los resultados alcanzados son muy prometedores no existen plantas industriales que desarrollen este tratamiento.

Las principales barreras con las que se encuentran estas nuevas tecnologías son, por un lado, el tamaño de equipos, y, por el otro, su coste. Los equipos o reactores necesarios para los procesos son de dimensiones elevadas frente a las tecnologías tradicionales separativas (mayor huella de implantación o footprint) y, por otro lado, su mayor coste tanto en inversión, ya que se requieren equipos más grandes, como en explotación, debido a los requerimientos de reactivos o nutrientes (biológico) o materiales caros (electrodos) y consumo energético (pila electroquímica).

Innovación supone transformar los avances de la ciencia en soluciones útiles para cubrir las necesidades de la sociedad.

Sin innovación no hay progreso, y mucho menos sostenible. De ello, estamos convencidas las empresas de tecnologías del agua y, por ello, trabajamos día a día en la búsqueda de tecnologías que permitan una gestión eficiente de los recursos hídricos.