3.2 IMPORTANCIA DEL AGUA PARA LA HUMANIDAD
El agua es el componente principal de la materia viva. Constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos.
Es la materia básica de las células vivas, La sangre de los humanos y de las plantas contienen una gran cantidad de agua, que sirve para transportar los alimentos y desechar el material de desperdicio. El agua desempeña también un papel importante en la descomposición metabólica de moléculas tan esenciales como las proteínas y los carbohidratos. Este proceso, llamado hidrólisis, se produce continuamente en las células vivas.
Imprescindible para la vida y considerada recurso natural, genera gran parte de los conflictos ambientales del mundo. La distribución ecológica de este valioso líquido, está ligado al poder y el dinero.
“Si las guerras de este siglo fueron por el petróleo, las del siglo XXI serán por el agua”, comentó alguna vez Isamel Serageldin , vicepresidente del Banco Mundial en el año 1995 .
La manipulación del agua, sus fuentes y sus cursos han acompañado la historia de la humanidad en la adecuación de territorios para su ocupación. Hoy en día los niveles que el manejo hídrico presenta son insostenibles y muchas veces conflictivos.
“El número de grandes presas en el mundo ha pasado de apenas un poco más de 5.000 en 1950 a 38.000 y el número de cursos desviados para la navegación ha aumentado de 9.000 en 1900 a unos 500.000. En el hemisferio norte, hemos canalizado y domado tres cuartas partes del caudal de los grandes ríos del mundo para la alimentación hidroeléctrica de nuestras ciudades.” .Barlow 2001
Las hidroeléctricas son infraestructuras donde los impactos sociales y ambientales muchas veces se encuentran invisibilizados, cuando en realidad son fuentes incuestionables de conflictos socio – ambientales.
La inundación de territorios ancestralmente habitados, la reubicación de poblaciones humanas y los cambios en las características de los ríos sobre los que se construyen, por mencionar algunos, transforman la estructura de los ecosistemas relacionados y la composición de especies. Estos cambios ecosistémicos influyen también sobre las comunidades que tienen relaciones directas con los recursos y los servicios ambientales que se proveen.
3.2.1 Agua para la agricultura, la industria y la comunidad.
Casi 110 000 km3 de precipitación caen sobre la tierra, sin incluir los océanos. De esta cantidad casi dos tercios se evapora de la tierra, o transpira de la vegetación (bosques, praderas, tierras de cultivo). Los restantes 40 000 km3 por año, se convierten en escorrentía superficial (ríos y lagos) y en aguas subterráneas (acuíferos). Juntos, representan los recursos renovables de agua. Parte de esta agua se remueve mediante infraestructura instalada por humanos. Esta concepto se denomina extracción de agua. La mayor parte del agua extraída es posteriormente devuelta al medio ambiente, luego de un cierto tiempo, después de que se ha utilizado. La calidad del agua de retorno puede haber cambiado durante el uso.
En aras de la transparencia, y puesto que las estadísticas de agua dependen fuertemente en su definición y la metodología hay tres tipos de extracción de agua se distinguen:
Agropecuarias, municipales (incluido la doméstica), y la industrial auto-abastecida. Un cuarto tipo de uso del agua antropogénico es el agua que se evapora de los lagos artificiales o embalses asociados con represas.
A nivel mundial, las proporciones de extracción son aproximadamente 70 porciento agropecuaria, 11 porciento municipal y 19 porciento industriales. Estos números, sin embargo, están fuertemente influenciados por pocos países que tienen una extracción de agua muy alta en comparación con otros países. Calculando las proporciones en cada país y tomando el promedio de estas proporciones globalmente demuestra que, “para un dado país" estas proporciones son 59, 23 y 18 por ciento, respectivamente.
Las proporciones también varían mucho entre regiones, de 91, 7 y 2 porciento correspondiendo a las extracciones de agua agrícola, municipal e industrial, respectivamente, en el sur de Asia, a 8, 16 y 77 por ciento, respectivamente, en Europa Occidental.
3.2.2. Purificación del agua
El agua purificada se obtiene mediante varios procesos de purificacion, contrario a lo que se puede pensar, ya que antes el agua solo se "filtraba" y estaba lista para tomar, hoy en dia no solo se debe filtrar, pues la filtracion es solo eliminar particulas suspendidas en el agua como tierra, estos contaminantes son los mas inofensivos, por lo que actualmente se deben eliminar mucho mas contaminantes del agua.
El agua que se distribuye en ciudades o las comunidades es tratada extensivamente. Las medidas específicas de purificación del agua se toman para hacer que el agua alcance los estándares actuales de calidad requeridos.
Los métodos de purificación se pueden dividir en la deposición de materia suspendida, tratamiento físico/químico de coloides y el tratamiento biológico. Todos estos métodos de tratamiento tienen varias aplicaciones diferentes.
1 purificación física del agua
La purificación física del agua se refiere sobre todo a técnicas de filtración. La filtración es un instrumento de purificación para quitar los sólidos de los líquidos. Hay varios tipos de técnicas de filtración. Un filtro típico consiste en un tanque, los medios de filtro y un regulador para permitir la expulsión.
La filtración a través de las pantallas se hace generalmente al principio del proceso de la purificación del agua. La forma de las pantallas depende de las partículas que tienen que ser eliminadas.
Filtración de la arena
La filtración de la arena es un método usado con frecuencia, muy robusto para quitar los sólidos suspendidos del agua. El medio de filtro consiste en una capa múltiple de arena con una variedad de tamaño y gravedad específica. Cuando el agua atraviesa el filtro, los sólidos suspendido en el agua precipitan en la arena donde quedan como residuo y en el agua se reduce los sólidos suspendidos, esta fluye del filtro. Cuando los filtros se cargan con las partículas se invierte la dirección de filtración, para regenerarlo. Los sólidos suspendidos más pequeños tienen la capacidad de pasar a través de un filtro de arena, a menudo se requiere la filtración secundaria.
Filtración de flujo cruzado
La filtración de membrana con flujo cruzado quita las sales y materia orgánica disuelta, usando una membrana permeable que impregne solamente los contaminantes. El concentrado permanece mientras que el flujo pasa adelante a través de la membrana.
Hay diversas técnicas de filtración con membranas, éstas son: microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa (OI). Cuál de estas técnicas se pone en ejecución depende de la clase de compuestos que necesiten ser quitados y su tamaño de partícula. Debajo, las técnicas de filtración de membrana están clarificadas.
1) microfiltración
La microfiltración es una técnica de separación con membrana en la cual las partículas muy finas u otras materias suspendidas, con acción en partículas de radio de 0,1 a 1,5 micras, se separan de un líquido. Es capaz de quitar los sólidos suspendidos, las bacterias u otras impurezas. Las membranas de la microfiltración tienen un tamaño nominal de poro de 0,2 micras.
2) ultrafiltración
La ultrafiltración es una técnica de separación con membrana en la cual las partículas muy finas u otras materias suspendidas, con acción en partículas de radio de 0,005 a 0,1 micras, se separan de un líquido. Es capaz de quitar las sales, las proteínas y otras impurezas dentro de su gama. Las membranas de la ultrafiltración tienen un tamaño nominal de poro de 0,0025 a 0,1 micras.
3) Nanofiltración
Nanofiltration es una técnica de separación con membrana en la cual las partículas muy finas u otras materias suspendidas, con un tamaño de partícula en la gama de aproximadamente
0,0001 a 0,005 micras, se separan de un líquido. Es capaz de quitar virus, pesticidas y herbicidas.
4) Osmosis inversa (OI)
La osmosis inversa, o la OI, es la técnica disponible más fina de separación con membrana. La OI separa partículas muy finas u otras materias suspendidas, con un tamaño de partícula hasta
0,001 micras, de un líquido. Es capaz de quitar iones de metal y eliminar completamente las sales en disolución.
Filtración de cartucho
Las unidades de filtración de cartucho consisten en fibras. Funcionan generalmente con más eficacia económica en los usos que tienen niveles de contaminación de menos de 100 PPM. Para usos donde la contaminación es más alta, los cartuchos se utilizan normalmente como filtro en las etapas finales.
2 purificación con productos químicos
La purificación química del agua se refiere a muchos y diversos métodos. Qué método aplicar depende de la clase de contaminación hay en el agua:
Adición química
Hay varias situaciones en las cuales se agregan productos químicos, por ejemplo para prevenir la formación de ciertos productos de la reacción. Debajo, se resumen algunas de estas adiciones:
- Los agentes quelatos se agregan a menudo al agua, para prevenir los efectos negativos de la dureza, causados por la deposición del calcio y del magnesio.
- los agentes que oxidan se agregan al agua como biocida, o para neutralizar agentes de reducción.
- los agentes de reducción se agregan para neutralizar agentes que oxidan, tales como ozono y cloro. También ayudan a prevenir la degradación de las membranas de purificación.
Clarificación
La clarificación es un proceso de multi-pasos para quitar los sólidos suspendidos. Primero, se agregan los coagulantes. Los coagulantes reducen la carga de iones, de modo que acumulan las partículas en formas más grandes llamadas flóculos. Los flóculos se depositan por gravedad en tanques de filtración o se quitan mientras que el agua atraviesa un filtro de gravedad. Las partículas más grandes que 25 micras son quitadas con eficacia por la clarificación. Agua que es tratada con la clarificación puede contener algunos sólidos suspendidos y por lo tanto necesita un tratamiento adicional.
Desionizar y ablandar
La desionización se procesa comúnmente con intercambio de ion. Los sistemas de intercambio de ion consisten en un tanque con bolas pequeñas de resina sintética, que son tratadas para absorber selectivamente ciertos cationes o aniones y para substituirlos por los iones contaminadores. El proceso de intercambio de ion dura, hasta que todos los espacios disponibles se llenan de los iones. El dispositivo del intercambiador de iones tiene que ser regenerado por productos químicos convenientes.
Uno de los intercambiadores posiblemente más comúnmente usado es un suavizador de agua. Este dispositivo quita iones de calcio y de magnesio del agua dura, substituyéndolos por otros iones positivamente cargados.
Desinfección
La desinfección es uno de los pasos más importantes de la purificación del agua de ciudades y de comunidades. Responde al propósito de matar a los actuales microorganismos indeseados en el agua; por lo tanto los desinfectantes se refieren a menudo como biocidas. Hay una gran variedad de técnicas disponibles para desinfectar los líquidos y superficies, por ejemplo: desinfección con ozono, desinfección con cloro y desinfección UV.
El cloro cuando es dejado caer: puede reaccionar las cloraminas y los hidrocarburos tratados con cloro, que son agentes carcinógenos peligrosos. Para prevenir este problema el dióxido de cloro puede ser aplicado. El dióxido de cloro es un biocida eficaz a bajas concentraciones tales como 0,1 PPM y excelentes en una gama ancha de pH. El ClO2 penetra la pared de la célula de las bacterias y reacciona con aminoácidos vitales en el citoplasma de la célula para matar al organismo. El subproducto de esta reacción es clorito. Los estudios toxicológicos han demostrado que el subproducto de la desinfección del dióxido de cloro, clorito, no tiene ningún riesgo adverso significativo para la salud humana.
El ozono se ha utilizado para la desinfección del agua potable en la industria del agua municipal en Europa por cientos de años y es utilizado por una gran cantidad de compañías de agua, donde es común capacidades del generador del ozono de hasta el radio de acción de cientos kilogramos por hora. Cuando el ozono hace frente a olores, a bacterias o a virus, el átomo adicional del oxígeno los destruye totalmente por la oxidación. Durante este proceso el átomo adicional del oxígeno se destruye y no hay olores, bacterias o átomos adicionales dejados. El ozono es no solamente un desinfectante eficaz, es también particularmente seguro de utilizar.
La radiación-UV también se utiliza para la desinfección hoy en día. Cuando están expuestos a la luz del sol, se matan los gérmenes y las bacterias y los hongos se previenen de reproducirse. Este proceso natural de la desinfección se puede utilizar con más eficacia posible aplicando la radiación UV de una manera controlada.
Destilación
La destilación es la colección de vapor de agua, después de hervir las aguas residuales. Con un retiro correctamente diseñado del sistema de contaminantes orgánicos e inorgánicos y de impurezas biológicas puede ser obtenido, porque la mayoría de los contaminantes no se vaporizan. El agua pasará al condensador y los contaminantes permanecerán en la unidad de evaporación.
Electro diálisis
La electro diálisis es una técnica que emplea las membranas actuales y especiales eléctricas, que son semipermeables a los iones, basadas en su carga. Membranas cargadas de cationes y las membranas cargadas de aniones se colocan alternativamente, con los canales del flujo entre ellos, y los electrodos se colocan en cada lado de las membranas. Los electrodos atraen a los iones contrarios a través de las membranas, para eliminarlos del agua.
Ajuste del pH
El agua municipal necesita un ajuste de pH a menudo, para prevenir la corrosión de las tuberías y prevenir la disolución del plomo en los abastecimientos de agua. El pH es llevado hacia arriba o hacia abajo a través de la adición del cloruro de hidrógeno, en caso de que un líquido sea básico, o del hidróxido de sodio, en caso de un líquido ácido. El pH será convertido a aproximadamente 7 ó 7,5, después de la adición de ciertas concentraciones de estas sustancias.
Barrido
La mayoría de los compuestos orgánicos naturalmente nos encontramos tienen una carga levemente negativa. El barrido orgánico es hecho por la adición de la resina del anión de una base-fuerte. Los compuestos orgánicos llenarán la resina y cuando se carga totalmente se regenera con altas concentraciones de cloruro de sodio.
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