Tipos de biocidas químicos utilizados para el tratamiento del agua en instalaciones

Tipos de biocidas químicos utilizados para el tratamiento del agua en instalaciones

biocidas

Aquellas instalaciones que utilizan agua para su funcionamiento tienen el potencial de proporcionar un entorno adecuado a los microorganismos, incluida la bacteria Legionella, para que puedan crecer y multiplicarse, con el consiguiente riesgo para la salud pública. La aplicación de biocidas para tratar el agua de estos sistemas puede realizarse con diferentes tipos de producto, dependiendo de la calidad del agua y de las condiciones ambientales.

 

La proliferación de microorganismos en sistemas que utilizan agua para funcionar, además de ser un riesgo para la salud, como es el caso de la dispersión de la Legionella, puede afectar a la eficiencia y a la vida útil de las instalaciones.  El crecimiento excesivo de microorganismos como protozoos, algas, hongos y bacterias, puede favorecer la corrosión en las superficies y formar biofilms o depósitos perjudiciales.

El adecuado control microbiológico de las instalaciones con tratamientos químicos biocidas es una forma de evitar o mantener dentro de márgenes aceptables estos problemas. 

La selección de los productos químicos biocidas a utilizar para la higiene y desinfección de instalaciones con circuitos de agua depende de las condiciones ambientales en las que han de actuar, la calidad del agua, el tiempo de contacto necesario y las características de los microorganismos a controlar. Los productos químicos usados en el tratamiento de aguas pueden clasificarse en dos categorías: los oxidantes y los no oxidantes. 

Biocidas oxidantes

Los biocidas oxidantes actúan destruyendo el material celular de los microorganismos. Oxidan irreversiblemente proteínas provocando la pérdida de la actividad enzimática, la hidrólisis de los constituyentes orgánicos y consecuentemente la rápida muerte de la célula.

Se utilizan para la desinfección en casos de emergencia o como parte del programa rutinario de mantenimiento y en tratamientos de limpieza y desinfección preventivos y/o situación de brote. El biocida oxidante más usado es el hipoclorito sódico como liberador de cloro activo. 

En este grupo están: 

Derivados del cloro Derivados del bromo Otros
Hipoclorito sódico Bromuro de sodio activado Ozono
Hipoclorito cálcico Bromoclorodimetilhidantoina Peróxidos/peracéticos
Bromoclorodimetilhidantoina Hipobromito de sodio estabilizado  
Ácidos di o tri Cloroisocianuricos Cloruro de bromo estabilizado  
Dióxido de cloro    

 

Las ventajas de los biocidas oxidantes son su bajo coste, el hecho de que su monitorización y análisis puede realizarse fácilmente en la propia instalación, asi como que son fáciles de neutralizar para realizar la supervisión microbiológica del agua y/o en el momento de verter las aguas tratadas a un cauce público o al alcantarillado.

Sus principales desventajas son que pueden ser corrosivos y, particularmente en el caso de los derivados del cloro y del bromo, su actividad biocida depende del pH. Por ejemplo, el rango de pH más adecuado para el tratamiento en base a la aplicación de cloro está entre 6- 8 y su aplicación se convierte en muy poco efectiva cuando el pH del agua supera los 8,5. A pHs más bajos el cloro no es recomendable por el gran potencial corrosivo que tendría el agua circulante. Cuanto más alto es el pH, más cloro es necesario para matar a las bacterias indeseadas en un sistema de agua.

Dado que los agentes biocidas oxidantes actúan por contacto, su aplicación es preferentemente en sistemas limpios, que aseguren que la acción biocida se mantenga efectiva. La acción de los oxidantes sobre los biofilms tiene poca penetración más allá de la superficie, manteniéndose el interior de la masa microbiológicamente activa. El uso de oxidantes conjuntamente con tensoactivos incrementa su efectividad substancialmente a un costo relativamente bajo.

Otro aspecto negativo del uso de los biocidas oxidantes es la posible formación de subproductos de la desinfección orgánicos, como los trihalometanos o los ácidos haloacéticos, que se han asociado a efectos nocivos sobre la salud.

Una excepción es el dióxido de cloro, que no cumple con estas propiedades descritas para los derivados del cloro. Su actividad biocida depende en menor grado del pH, ya que su eficacia bactericida se mantiene relativamente inafectada con pHs entre los valores de 4 y 10. No es corrosivo y tiene poder de penetración en el biofilm. Su eficacia depende principalmente de la dosis utilizada, del tiempo de contacto, de la temperatura, de la concentración y del tipo de contaminación microbiológica presente en el agua.

Biocidas no oxidantes

Debido a las limitaciones medioambientales del cloro y a la necesidad de programas de tratamiento de agua para evitar corrosiones (que trabajen a un pH alcalino, por encima de 8), el uso de biocidas no oxidantes se ha extendido, ya sea como tratamiento principal o como complemento a la acción de los biocidas oxidantes. Son generalmente compuestos orgánicos,  en su gran mayoría no corrosivos. Entre ellos se encuentran:

  • Amonios cuaternarios
  • Poliamonios cuaternarios
  • Fosfonios cuaternarios
  • Isotiazolonas 
  • Compuestos organobromados
  • Aldehídos
  • Compuestos órgano azufrados
  • Iones metálicos
  • Clorhidratos de biguanidina 

Se suelen utilizar en tratamientos de mantenimiento, y en casos especiales en tratamientos de limpieza y desinfección. Empleados solos, han demostrado tener en algunos tratamientos un carácter biocida superior al de los oxidantes y en muchos programas se emplean combinados, para lograr un espectro de actividad más amplio. En general, son compatibles con el cloro y tienen efecto sinérgico en algunas aplicaciones concretas.

Es preferible aplicar los biocidas no oxidantes en forma discontinua, es decir en dosis de choque. Aunque en algunos casos también se pueden dosificar en continuo. Los biocidas no oxidantes son generalmente más estables y más duraderos que los oxidantes, sin embargo, su concentración se reduce debido al agotamiento a través de las pérdidas de agua del sistema y por la degradación de los principios activos. Dado que cada uno tiene su propio espectro de actividad, un programa de tratamiento con biocidas no oxidantes puede reforzarse utilizando dos biocidas en alternancia o simultáneamente. 

Estos agentes biocidas funcionan por mecanismos distintos a la oxidación, incluyendo la interferencia con el metabolismo y la estructura de la célula. Tienen una acción biocida más lenta,  que puede consistir en la destrucción de la pared celular o en el impedir la respiración y/o reproducción celular.

Selección del biocida más apropiado

Un resumen de las características más destacadas de ambos tipos de biocidas para el tratamiento del agua en instalaciones sería:

Biocidas oxidantes  Biocidas no oxidantes
Poco estables y persistentes en el agua  Más estables y persistentes en el agua
Producen corrosión  No producen corrosión
Su actividad depende del pH Su actividad NO depende del pH
Poca penetración en el biofilm  Poder de penetración en el biofilm
Necesitan poco tiempo de contacto  Necesitan más tiempo de contacto

 

Para realizar un control microbiológico efectivo de las diferentes instalaciones para el tratamiento del agua, es fundamental la selección óptima de los biocidas, que dependerá de factores como:

  • el tipo de microorganismos a tratar
  • las características físico-químicas del agua
  • el esquema hidráulico y el histórico de operación del sistema
  • la normativa aplicable en el uso de la instalación
  • las características del tratamiento antiincrustante y anticorrosivo
  • las restricciones medioambientales y la toxicidad del biocida para los manipuladores del mismo
  • el coste de aplicación del biocida
  • la facilidad de realizar un análisis del residual de biocida de forma fácil y rápida

Un buen programa de mantenimiento de la calidad del agua, definido para cada instalación en particular y para cada tipo de agua, tiene sus especificidades y dificultades. En muchos casos el programa de mantenimiento implementado será el mas viable desde un punto de vista técnico y económico, pero diseñar el tratamiento más adecuado implica un amplio conocimiento profesional de los productos biocidas utilizados, sus compatibilidades y efectos sinérgicos, asi como su dosificación según las características de la instalación.

 

Fuentes:

Nuria Adroer: Biocidas oxidantes y no oxidantes para el tratamiento del agua.

Gregori de Dios: Biocidas para el control de aguas de refrigeración

Ernesto Castro: Principios de Control Microbiológico con Oxidantes

 

 

 

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