El agua es fuente de vida... pero también puede ser el medio más eficiente para transmitir rápidamente patógenos. La cloración, desde principios del siglo XX, ha reducido drásticamente la incidencia de las principales enfermedades transmitidas por el agua. Pero diversos tratamientos del agua se iniciaron ya miles de años antes, y han evolucionado hasta conseguir lo que ahora nos parece obvio: un grifo del que brota continuamente agua potable.
Historia del tratamiento del agua
Disponer de agua potable se ha convertido, en nuestra sociedad occidental, en un hecho cotidiano y que damos por supuesto.
Sin embargo, han pasado muchos años desde que sociedades lejanas empezaron a filtrar, hervir o almacenar el agua en vasijas de cobre para mejorar sus características y también para protegerse de posibles enfermedades transmitidas por el necesario líquido.
La historia del tratamiento del agua está llena de mentes ingeniosas. Vamos a ver algunos detalles.
Cuando el agua se convirtió en potable
Podriamos pensar que las soluciones para mejorar la calidad y la seguridad del agua para consumo humano son una invención reciente, sin embargo son el fruto de perfeccionar las técnicas utilizadas desde hace miles de años.
Ya entre los años 4.000 y 2.000 a.C. se utilizaban métodos de potabilización, como hervir el agua, ponerla al sol, filtrarla a través de carbón leña o de arena o almacenarla en recipientes de cobre.
Los egipcios, en los años 1500- 400 a.C., purificaban el agua hirviéndola sobre el fuego, calentándola al sol o sumergiendo una pieza de hierro caliente dentro de la misma. Otro de los métodos más comunes era el filtrado del agua hervida a través de arena o grava para luego dejarla enfriar.
Además, en el antiguo Egipto dejaban reposar el agua en vasijas de barro durante varios meses para que se precipitsen las partículas e impurezas, y mediante un sifón extraían el agua de la parte superior (decantación).
En otras ocasiones incorporaban ciertas sustancias minerales y vegetales para facilitar la precipitación de partículas y clarificar asi el agua (coagulación), entre ellas la piedra de alumbre, compuesta por sulfato de potasio o aluminio, que hoy en día se sigue usando para procesos de coagulación en las potabilizadoras modernas.
Los griegos tampoco ignoraban estas prácticas, como consta en los escritos de Hipócrates (460 - 354 aC) sobre la salud pública, en los que recomienda que el agua se hierva y se cuele antes de beber.
Los primeros métodos de tratamiento del agua trataban principalmente de mejorar sus características; eliminar su turbidez, color, olor o sabor desagradable. Posteriormente, cuando se descubrió una conexión clara entre el agua y ciertas enfermedades, la mayor preocupación fué hacer que el agua estuviera libre de microorganismos nocivos y fuera segura para el consumo humano.
En algún momento de la historia más reciente nace el concepto de agua potable, que engloba todas esas características de seguridad microbiológica y cualidades físicas que la hacen inocua y agradable a nuestros sentidos, y la historia del tratamiento del agua gira precisamente en torno al desarrollo de sistemas para conseguirla.
La filtración, uno de los primeros pasos
Uno de los primeros pasos hacia la purificación del agua fué la filtración.
Si bien esta técnica ya hemos visto que viene de lejos, uno de los primeros ejemplos de filtración del agua a gran escala fué la ciudad de Venecia. Construida sobre islas, Venecia era la ciudad rodeada de agua pero sin agua de consumo, por lo que dependia de la captura y almacenamiento del agua de lluvia.
Para ello, bajo las plazas y espacios públicos, hábilmente enlosados para recoger el máximo de agua, se construyeron algibes de almacenamiento bajo un relleno de arena que actuaba como filtro, con una gradación de tamaño del grano para una mayor eficacia de la filtración.
El agua filtrada se recogia en pozos, a los que acudian los habitantes de Venecia para abastecerse de agua filtrada hasta finales del siglo XIX. Actualmente todavia pueden verse los brocales de esos pozos en las plazas y calles de la ciudad, que hoy estan clausurados con tapas de hierro.
La comercialización de la filtración del agua vino más tarde, en los siglos XVIII y XIX, en Francia e Inglaterra. Primero desarrollando, patentando y vendiendo filtros para uso individual y posteriormente construyendo plantas de filtración y distribuyendo el agua filtrada en contenedores sellados.
La esponja, el carbón, la lana y la arena fueron promovidos como medios filtrantes durante este período, en el que figuras como el italiano Luc Antonio Porzio y el francés Joseph Amy desarrollaron innovadores sistemas de filtración.
El primero propuso un ingenioso sistema de filtración múltiple a través de arena, precedido por un proceso de colar y sedimentar el agua. Y el francés por su parte realizó diseños, para filtros tanto grandes como pequeños, escribió un libro sobre ello y fundó la primera manufactura conocida de fabricación de filtros. Amy se decantó por las esponjas en sus intricados diseños, aunque finalmente la arena acabó siendo incluida en sus creaciones, dada su calidad como medio de filtrado.
Poco después de que Joseph Amy consiguiera en 1749 la primera patente para un filtro de agua emitida en el mundo, la competencia inventiva al otro lado del canal de la Mancha respondió con el londinense James Peacock, que obtuvo la primera patente británica para un proceso de filtrado de agua.
El inglés propuso colocar la arena para el filtrado en esferas concentricas superpuestas de tamaño decreciente, con capas de material de tamaño también regularmente decreciente por encima de él. La filtración se realizaba por ascenso en lugar de por descenso y el filtro tenia un fondo perforado, que se limpiaba por el retroceso de flujo inverso. A pesar de que el filtro de Peacock fue un fracaso, marcó el comienzo de un período de experimentación, que dio como resultado los filtros lentos de arena que todavía se usan en la actualidad.
En las décadas siguientes, fueron los escoceses los que tomaron la iniciativa, en la localidad de Paisley, John Gibb ideó el primer filtro capaz de abastecer a toda una ciudad de agua filtrada y poco después, en Glasgow el agua filtrada ya se canalizaba hasta los consumidores.
A finales del siglo XIX, a medida que se realizaban mejoras en los sistemas de filtración, paralelamente se estableció firmemente la teoría de la existencia de gérmenes causantes de las enfermedades, como resultado de las investigación de Louis Pasteur, Robert Koch y otros, que cuestionaron la creencia extendida de que las enfermedades se transmitian por efluvios malignos (miasma).
Koch, descubridor del agente causal del cólera, Vibrio cholera, aportó evidencias de la importancia de la filtración del agua para protegerse de las enfermedades. El científico comparó los casos de cólera registrados en dos ciudades alemanas contiguas, Hamburgo y Altona, que obtenian el agua potable de un mismo rio, el Elbe.
Altona utilizaba filtración, ya que cogia el agua por debajo de Hamburgo y ésta estaba altamente contaminada. Los resultados del estudio de Koch fueron claros: incluso con una fuente de agua más contaminada, Altona registraba una incidencia mucho menor de cólera que Hamburgo. Dado que en este momento ya se sabia que el cólera estaba causado por una bacteria intestinal excretada en las heces humanas, la conclusión fué que la filtración del agua eliminaba considerablemente la bacteria contaminante de la misma.
Con el surgimiento de la microbiología, nacida a mediados del siglo XIX, se le fue dando cada vez mayor importancia al aspecto bacteriológico de la filtración y a finales de siglo muchas ciudades ya habían construido plantas de filtración, tanto en Europa como en EEU.
La desinfección del agua
De una forma u otra, la desinfección del agua se ha practicado durante miles de años, siendo la ebullición el método preferido durante siglos. Otros agentes desinfectantes utilizados a través del tiempo incluyen el cobre, la plata, el cloro, el ozono y la radiación ultravioleta.
Si bien la filtración del agua, combinada con la sedimentación, fue un gran paso hacia la obtención del agua potable que conocemos hoy, los procesos de desinfección del agua introducidos posteriormente fueron decisivos en la reducción del número de brotes epidémicos de enfermedades como el cólera, la disenteria o la fiebre tifoidea.
Aunque los suministros municipales de agua crecieron en número a lo largo del siglo XIX, las condiciones sanitarias y de salud no comenzaron a mejorar radicalmente hasta la introducción de la desinfección con cloro a principios del siglo XX.
Por ejemplo, en 1900 había más de 3.000 sistemas de suministro municipal de agua en los Estados Unidos, pero en ocasiones, en lugar de mejorar la salud y la seguridad, contribuyeron a expander brotes importantes de enfermedades. Lamentablemente, el suministro de agua por tubería y bombeo, cuando está contaminado, puede propagar eficientemente bacterias patógenas por toda la comunidad.
Este fué, por ejemplo, el caso de la epidemia de cólera de 1854 en el barrio del Soho en Londres, en el que murieron más de 700 personas en una semana en un área de apenas medio kilómetro de diámetro. El doctor John Snow, precursor de la epidemiologia moderna, relacionó que el brote era causado por una bomba que suministraba agua proveniente de un pozo contaminado con heces. Snow no compartia la teoria del miasma, extendida en aquel momento, y estaba convencido de que el cólera entraba en el cuerpo por la ingestión del agua contaminada.
Para intentar desinfectar el suministro de agua despues de clausurar la bomba, Snow ya utilizó el cloro. La determinación de la causa de este brote influyó sobre la organización de la salud pública y la mejora de los sistemas de drenaje y de captación de agua.
La mayoría de los países en Europa comenzaron a utilizar técnicas de desinfección del agua a finales del siglo XIX o principios del siglo XX. Y, especialmente, el cloro, que fué descubierto como elemento químico en 1807 por el británico Elmer Humphry Davy, se ha utilizado desde un principio con este propósito.
El ejemplo mas antiguo que se conoce de su aplicación en técnicas de desinfección del agua fue en Middelkerke (Belgica), donde en 1902 se puso en marcha la primera planta de cloración permanente de agua. En este sistema se introducia cloruro de calcio y percloruro de hierro en el agua, mediante grifos, antes de la filtración. También en Reino Unido comenzó, en los primeros años del siglo XX, la cloración continua del agua potable, donde su aplicación redujo drásticamente las muertes por tifus.
Tras el éxito en Europa, la cloración del agua potable fue introducida en los Estados Unidos en la ciudad de Jersey por iniciativa del Dr. John L. Leal, médico y experto en tratamiento del agua, responsable de concebir e implementar la primera planta de los EEUU de desinfección del suministro de agua potable, utilizando cloro. Leal conocia la capacidad del cloro para matar las bacterias, habia utilizado hipoclorito de calcio para desinfectar las casas donde se daban casos de enfermedades infecciosas, como la difteria, y también conocía los experiencias previas para usar cloro en el suministro de agua potable.
Tras dos procesos judiciales, en los que se ponia en entredicho lo apropiado de la propuesta de Leal, finalmente se reconoció la calidad y seguridad del agua tratada con cloro suministrada en Jersey. La aplicación de Leal de la tecnología de desinfección con cloro, y su defensa del uso del químico para este fin, contribuyeron significativamente a la erradicación de la fiebre tifoidea y otras enfermedades transmitidas por el agua en los EE. UU. El precedente de Jersey condujo a una explosión del uso del cloro para la desinfección del agua potable en EEUU, con un gran impacto en el aumento de la esperanza de vida de sus ciudadanos.
En 1908 solo el suministro de agua de Jersey City se desinfectaba con cloro. En 1914, más de 21 millones de personas recibían agua tratada con cloro en los Estados Unidos, y en 1918, más de 1.000 ciudades de América del Norte ya estaban usando cloro para desinfectar su suministro de agua, que llegaba aproximadamente a 33 millones de personas.
Que nos depara el futuro
Si bien muchos de los principales hitos en la historia del tratamiento del agua ocurrieron en el siglo XIX y principios del siglo XX, la industria ha seguido evolucionando y perfeccionando el proceso de tratamiento del agua. El ritmo de la invención y la innovación en el siglo XX y principios del XXI ha superado por mucho a todos los desarrollos que se han producido a lo largo de los siglos anteriores.
Actualmente se sigue perfeccionando la comprensión y el desarrollo de la industria del tratamiento del agua, las tecnologías de filtración y las técnicas de desinfección, y afrontando nuevos retos derivados de las propias tecnologías, como puede ser la presencia de los subproductos de la desinfección del agua por cloración, nocivos para la salud o la sostenibilidad ambiental de los procesos de desinfección del agua.
También el crecimiento explosivo de la era de la informática y todas sus tecnologías, relacionadas con el monitoreo y el control, continúan cambiando la naturaleza misma del tratamiento del agua. Los avances en la microbiología y la capacidad de la industria para detectar y controlar la contaminación en cantidades cada vez menores afectará también sin duda al tratamiento del agua en las próximas décadas.
Todo ello, en parte, gracias a la contribución de mentes ingeniosas como las de Luc Antonio Porzio, Joseph Amy, John Gibb, John Snow o John L. Leal, que seguramente quedarian totalmente asombradas si pudieran ver nuestras actuales plantas de tratamiento del agua potable.
Fuentes:
- PennWell Publishing: World of water 2000 : the past, present and futur
- www.iagua.es
- www.aguasresiduales.com
- https://thisdayinwaterhistory.wordpress.com/
- www.lenntech.es/
