El agua puede albergar casi a cualquier patógeno, como E. coli, Campylobacter o las 1700 cepas de Salmonella. Los patógenos pueden permanecer muchas semanas en el biofilm de las tuberías. Se ha comprobado que, si se pasa agua contaminada por una tubería estéril, en cuestión de tres a cinco días se acumula biofilm. Por eso, los sistemas de agua de bebida necesitan limpiarse periódicamente y desinfectarse de manera continuada, para reducir los riesgos que crean los patógenos oportunistas.
La cloración del agua es el método más empleado en la actualidad para la desinfección microbiológica, por su bajo coste y eficacia demostrada. De los productos clorados el más utilizado es el hipoclorito sódico en formato líquido, usualmente llamado Lejía. El hipoclorito sódico, fórmula NaOCl, es un compuesto que destruye los microorganismos por oxidación utilizado a gran escala para la desinfección del agua.
¿Como se produce el hipoclorito sódico?
El hipoclorito de sodio se puede fabricar industrialmente de dos maneras:
- Mediante la disolución de sales en agua blanda, generado una solución salina. La solución es electrolizada y genera una solución de hipoclorito de sodio en agua. Esta solución contiene unos 150 gramos de cloro activo por litro.
- Por adición de cloro gas (Cl2) a hidróxido sódico (NaOH). El hipoclorito de sodio, agua y sal se producen de acuerdo con la siguiente reacción:
Cl2 + 2NaOH + → NaOCl + NaCl + H2O; normalmente queda un residual cuantificable de NaOH.
De una manera u otra la solución resultante es de una alta densidad, 1,22-1,25 kg/lt aproximadamente según la concentración, y contiene cantidades considerables de Sal e Hidróxido sódico. Esto último puede resultar significativo cuando por el sistema de manejo se necesitan utilizar grandes cantidades de producto para alcanzar el nivel de desinfección deseado. Debido a que en animales de granja intensivos en producción el balance electrolítico de la ración es de gran importancia y estrechamente relacionado con la productividad y ciertas patologías o desordenes, así como los compuestos básicos son negativos respecto a la digestión estomacal.
Como veremos a continuación hay varios factores que obligan a utilizar grandes cantidades de hipoclorito sódico para desinfectar el agua de las explotaciones ganaderas intensivas:
- pH alto o agua dura.
- Turbidez alta o materia orgánica.
- Perdida de eficacia por inestabilidad en almacenamiento.
Ambas características negativas de la calidad del agua se da comúnmenta en las aguas de pozo utilizadas para la producción intensiva ganadera, así como la propia gestión de la granja obliga en muchas ocasiones al almacenaje de productos en condiciones poco idóneas. Estas razones hacen que hoy día el uso masivo de hipoclorito para desinfectar el agua no sea recomendable en todas las circunstancias.
Características del hipoclorito sódico:
El hipoclorito de sodio es comercializado en una solución de ligero color verde-amarillento y un olor característico. Tiene un alto carácter básico, pH oscila entre 9-11 según su concentración, así como una alta densidad > 1,2 kg/lt. Es corrosivo, ya que en su proceso de fabricación se genera hidróxido sódico en concentraciones variables aproximadas desde 3 a 12 mg/litro. Se fabrica con una concentración de 150 gr/litro pero normalmente en la etiqueta se declara cloro activo alrededor del 12,5-14% pues el hipoclorito sódico sufre una pérdida progresiva de cloro activo con el tiempo, que se ve potenciada por la incidencia de la luz y altas temperaturas, por ello los fabricantes recomiendan consumir preferentemente durante los dos meses siguientes a su fecha de envasado. No en vano en las etiquetas se declara la concentración en gr/litro de Hipoclorito sódico con la leyenda “a la salida de fábrica”.
- Condiciones de almacenamiento: El hipoclorito se degrada con facilidad, por lo que se debe almacenar en lugar fresco, protegido de la luz y durante el menor tiempo posible.
Inestabilidad del hipoclorito sódico:
Se evapora a razón de 0,75 gramos de cloro activo por día desde la solución inicial fabricada, es decir que en un producto que declare 14% de cloro activo se perderá un 10% de actividad en unos 18-20 días y prácticamente el 30% de actividad a los 2 meses, de ahí que se recomiende su uso inmediato dentro de los dos meses desde la fecha de fabricación. Esta perdida depende en gran medida de la temperatura, por ejemplo: “Perdida de actividad mensual a menos de 30ºC es de 2-4%, por encima de 30ºC la perdida será más rápida y exponencial.
Calentado el hipoclorito sódico se desintegra, también ocurre cuando contacta con ácidos, luz del día, y ciertos metales. El hipoclorito sódico es un oxidante fuerte y reacción con compuestos combustibles y reductores, es una base inflamable. Estas características se deben tener en cuenta en los procedimientos de transporte, almacenamiento y uso del producto.
¿Como afecta el pH del agua a la utilización de hipoclorito sódico?
Cuando el hipoclorito de sodio se disuelve en agua, se generan dos substancias, que juegan el papel de oxidantes y desinfectantes. Estos son acido hipocloroso (HOCl) y el ion de hipoclorito (OCl–) el cual es menos activo como desinfectante en unas 80 veces, por lo que no se le atribuye acción desinfectante significativa. El pH del agua determina la cantidad de ácido hipocloroso que se forma, de manera que a pH 8 la capacidad desinfectante es solo del 20%.
- El punto de mayor capacidad desinfectante es pH 5.
- pH> 8 se considera el límite crítico para la desinfección con Hipoclorito, esta agua solo podrá ser desinfectada con una sobredosis de producto. Muchos autores consideran crítico un pH> 7,5 ya que a este la capacidad desinfectante se reduce al 50%.
- La curva presentada es un modelo a 20ºC de temperatura, por considerarse una temperatura usual a la que puede estar el agua de bebida animal dentro de la granja. Pero considerar que los cambios de temperatura desplazaran la curva en mayor o menor grado, esto es importante si se cloran depósitos al aire libre, los cuales sometidos a la luz solar y en época estival fácilmente superan los 30ºC de temperatura.
Debido a la presencia de hidróxido sódico, sosa, en el producto a base de hipoclorito sódico, el valor del pH aumenta por su simple utilización, por lo cual no es una solución técnicamente eficaz utilizar una sobredosis si no se alcanza el nivel de desinfección ya que el propio aumento de adición alzara irremediablemente el pH del agua a tratar. Será necesario regular el pH mediante el uso de acidificantes. Además, como vimos anteriormente, la sobredosis de producto a base de aumentar significativamente el nivel de sales disueltas en el agua afectando al balance electrolítico de la ración.
- El nivel de pH óptimo depende del tipo de animal, en aves y porcino un pH de 5 no solo asegura una eficaz desinfección, además contribuye positivamente a la digestibilidad y control de bacterias patógenas en los primeros tramos del aparato digestivo.
- En rumiantes un pH ácido puede ser pernicioso para la flora ruminal, por lo cual se recomienda no reducir el pH por debajo de 6,5.
Demanda de cloro:
¿Que entendemos por demanda de cloro? Cantidad de cloro que se consumiría por reacción de este con las sustancias presentes en el agua, sobre todo de carácter orgánico. El cloro añadido al agua se combina inmediatamente con la materia orgánica. Este cloro combinado no es desinfectante ni aparece como Cloro libre residual.
Los primeros miligramos de cloro introducidos no garantizan la desinfección. De hecho, antes de que éste puede realizar una acción biocida eficaz debe reaccionar completamente con las sustancias demandantes disueltas en el agua, quedando un residual libre que ya puede ejercer la desinfección del agua. Por ejemplo, en aguas de pozo, puede ser necesario añadir 5-10 ppm de cloro activo para poder obtener 0,5-1 ppm de cloro libre residual, ya que el resto es consumido por las impurezas. En la indicación de modo de empleo se tiene en cuenta esta demanda de cloro recomendando dosificar unos 4-5 gr de hipoclorito por 1.000 litros de agua para asegurar un contenido mínimo de cloro libre residual de 0,4 mg/lt.
- La desinfección del agua debe ser precedida de un sistema eficaz de filtración que eliminara la materia orgánica disuelta. La materia orgánica y sustancias “groseras” disueltas se mide como turbidez, se valora como el porcentaje de luz obstaculizado por las partículas en suspensión, es denominado como medición nefelométrica en unidades NTU. Se considera que el nivel de turbidez debe estar por debajo de 0,5 NTU, con un límite crítico de 1 NTU de turbidez.
- Si el agua tuviese una turbidez de 5 NTU o superior se considera ineficaz o peligroso el proceso de desinfección con cloro pues además se formarían compuestos Trihalometanos (THMs) peligrosos para los animales por su toxicidad.
- La desinfección será completa cuando el agua ya ha sido filtrada para eliminar la turbidez por debajo del límite de aceptabilidad y queda un mínimo de cloro libre entre 0,5-1 ppm como residual desinfectante.
Tiempo de contacto:
Una vez que las anteriores premisas de pH y demanda de cloro fueron satisfechas se debe ejercer la acción desinfectante. Este efecto desinfectante no es inmediato se requiere un tiempo de contacto que dependerá de las ppm de Cloro libre obtenidas. Se puede obtener este tiempo de contacto de una manera simple y aproximada con la fórmula tiempo de contacto en minutos = 20/ ppm Cloro libre, de manera que para 1 ppm de Cloro libre necesitaríamos 20 minutos, y para 0,5 ppm de Cloro libre necesitaríamos unos 40 minutos. Los tiempos expuestos en la anterior fórmula son aproximados y están basados en una premisa de seguridad sin tener en cuenta pH y temperatura, a continuación, se muestra un ejemplo más concreto para la desactivación de virus:
Este tiempo de contacto debe tenerse muy en cuenta a la hora de elegir el punto de aplicación, ya que el agua mezclada con el hipoclorito sódico debe estar perfectamente homogenizada un mínimo tiempo de contacto para ejercer la acción desinfectante completa, es por ello por lo que se recomienda siempre clorar dentro o antes de un bidón o depósito de almacenamiento, se suele denominar maceración.
Ventajas y desventajas de la utilización de hipoclorito sódico para el tratamiento de agua de bebida ganadera:
Ventajas
Económico y de fácil accesibilidad.
Muy efectivo para la desinfección.
Efecto residual.
Desventajas
Su actividad depende de la turbidez, dureza y pH del agua.
Perdida de actividad durante su almacenamiento, muy crítico a partir 30ºC.
Perdida de estabilidad ante la luz solar.
Sustancia peligrosa y corrosiva.
Transporte ADR.
Alternativas al Hipoclorito sódico para la desinfección del agua:
Todos los fenómenos enumerados anteriormente hay que tenerlos en cuenta antes de proceder a un programa de tratamiento desinfectante del agua en una explotación ganadera intensiva. Aunque comunmente se utilizó Hipoclorito sódico como herramienta desinfectante por su economía y capacidad desinfectante, hoy día hay nuevas herramientas considerar con mejores prestaciones:
- Manejo y almacenamiento: una explotación intensiva moderna tiene un gran volumen de animales, en consecuencia, un gran gasto de agua no solo para bebida, también la limpieza, desinfección en vacíos, y refrigeración. Por tanto, la cantidad de producto almacenado puede ser grande, lo cual compromete su estabilidad, necesita una distribución y almacenamiento seguro.
- Aguas duras: es fácil encontrar abastecimientos de pozos en zonas calcáreas, por lo tanto, el agua es dura y alcalina, pH alto, en muchas explotaciones.
- Materia orgánica: los abastecimientos de agua suelen estar cargados de materia orgánica y turbidez, una filtración completa no siempre es sencilla ni factible en una granja.
A continuación, detallaremos de manera resumida las alternativas que podemos encontrar en el mercado, basando el orden de mejor a peor alternativa en criterios de efectividad, coste y manejo.
Dicloro:
DICLOROISOCIANURATO de SODIO o NaDCC es un sólido con una concentración en cloro activo del 60% el cual se libera en forma de ácido hipocloroso en solución acuosa. Existen formas granuladas, polvo, y comprimidos. También presentaciones en pequeñas pastillas efervescentes, incluso productos como IQT CLORO – CLEANWATER con estabilizantes y excipientes efervescentes que potencia la rápida disolución y la posibilidad de preparar soluciones concentradas para aplicar mediante bombas dosificadoras, siendo de esta manera sustituto ideal del hipoclorito sódico.
Antiguamente los derivados clorados con isocianurato no estaba permitido utilizarse de manera continuada para el agua de bebida limitandose su uso a 50 días, con efectos de 2 de agosto de 2018, por la disposición derogatoria única del Real Decreto 902/2018, de 20 de julio fue derogada la Orden SSI/304/2013, de 19 de febrero, sobre sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, y modificado lo dispuesto del Real Decreto 140/2003, con lo cual se abrió un nuevo proceso de registro y condiciones de uso de estos productos existiendo presentaciones como la anteriormente mencionada registradas como TP05 para el tratamiento de aguas sin limitación de tiempo, al igual que muchas pastillas de disolución lenta, tricloroisocianurato, registradas para uso en agua de bebida para ganadería.
Respecto a su espectro de acción es el mismo que el hipoclorito sódico ya que el principio activo generado es ácido hipocloroso, aunque existen importantes ventajas:
- Igual coste, incluso menor, al ser más económico el transporte y almacenamiento.
- Alta solubilidad (250 gramos/litro).
- No le afecta la dureza del agua para su efectividad.
- No modifica el pH.
- Menor aporte de sales al agua, insignificante.
- Protección frente a la luz solar incluso en disolución.
- Sin pérdidas durante el almacenamiento.
- Transporte y almacenamientos seguros, no sujeto ADR.
- Sencillez de manejo y seguridad para el manipulador.
- El monitorio se realiza midiendo el cloro libre o redox.
- Respetuoso con el medioambiente por menor uso de plástico para los envases y reducir la cantidad total transportada.
Hipoclorito cálcico:
Es un sólido que debe diluirse antes de su aplicación, suele presentarse en pastillas de aspecto blanco. El almacenamiento es completamente estable y no peligroso, aunque el polvo es irritante y necesita protección ante la manipulación. Por contra su solubilidad es muy baja (25 gramos/litro a 20ºC) y si el agua es dura aún menor ya que la riqueza en calcio provocara la precipitación.
La riqueza en cloro activo es del 60-70%, por su puesto su espectro de acción es el mismo que el hipoclorito sódico.
Suele tener un costo superior respecto al % de cloro activo, pero tiene la ventaja de su facilidad de transporte y almacenamiento.
Peróxido de hidrógeno:
Está considerado un “desinfectante natural”, cuando el peróxido de hidrógeno reacciona con material orgánico, éste se descompone en oxígeno y agua. Es un desinfectante muy estable tanto en almacenamiento como disolución siendo un potente antibacteriano, por contra está tipificado como precursores de explosivos lo cual necesita unas medidas especiales de distribución y documentales para su servicio, además su manejo es peligroso para el manipulador siendo los formatos comerciales de un alto poder corrosivos al contacto con la piel.
El coste es mucho mayor que los compuestos clorados, pero presenta las ventajas de ser más efectivo contra el Biofilms, no le afecta ni el pH ni dureza, contribuye a eliminar los depósitos de cal. Por contra no es efectivo contra algas pluricelulares implicadas en los atascos de los bebederos al utilizar ciertos aditivos nutricionales y tecnológicos en el agua como compuestos energéticos, rehidratantes, vitamínicos, y ácidos orgánicos.
Para monitorizarse se utilizan tiras reactivas colorimétricas.
Dióxido de Cloro:
Su manejo no es sencillo, debe ser manipularlo por profesionales, ya que necesita realizarse una mezcla de clorito sódico junto a un precursor acidificante fuerte. Un uso inadecuado puede generar riesgo de explosiones.
Mucho más caro que los anteriores. Para su buen funcionamiento precisa que se genere en la propia granja ya que es muy inestable perdiendo eficacia en pocas semanas lo que complica el almacenamiento y logística, por ello muchas marcas comerciales distribuyen el producto en dos compuestos separados que deben ser mezclados en el momento de su aplicación: Clorito sódico + Ácido clorhídrico. Aun así el almacenamiento no es recomendable por más de 30 días.
- Los envases ya preparados de riqueza del 0,1% – 0,75% de ClO2 tienen una garantía entre 30, 40, 60 días según el fabricante, conservado en el envase de origen, almacenado en lugares frescos, preservados de la luz solar y sin abrir.
Potente acción antibacteriana. Degrada el Biofilm. No se ve afectado por pH ni dureza del agua. Las dosis son pequeñas en comparación con los Hipocloritos, pero en caso de atascos por algas pluricelulares necesita alcanzar niveles similares encareciendo mucho la aplicación.
No genera subproductos tóxicos típicos de los compuestos clorados al reaccionar con la materia orgánica como Trihalometanos (THM).
Para la monitorización se necesitan reactivos específicos no accesibles fácilmente en el comercio ordinario, o bien se puede medir con los kits digitales de cloro libre y realizar una aproximación matemática: ClO2 = ppm Cloro libre X 2,6
Bibliografía y referencias de imágenes:
- Agua de bebida y salud, 1989. Academia de ciencias, Washington DC, USA, Volumen I.
- Desinfección de suministros de agua en el medio rural y pequeñas colectividades, 1989. Medmenham, Centro de Investigación de Agua, O.M.S. Copenhague.
- Directivas de calidad del agua de bebida. Vol 1. Recomendaciones 1994. O.M.S. Ginebra.
- D. Lantagne, et al. Hypochlorite Solution Expiration and Stability in Household Water Treatment in Developing Countries. Journal of Environmental Engineering, Vol. 137, No. 2, February 1, 2011.
- Efectos de la cloración en la desactivación del patógeno seleccionado. Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU.
- Experiencia del uso del Sistema Accu-Tab en la industria del tomate procesado. Horticultura, 08/042016.
- Fichas de seguridad productos químicos INSST.
- Ficha técnica hipoclorito sódico PWG Brenntag versión 12 fecha 02/11/2018.
- Ficha técnica lejía Matallana edición 3 fecha 10/05/2004 modificación 11/01/2010.
- Ficha técnica hipoclorito DW Eurosanex.
- Guía de tratamiento del agua y de desinfección manual de la Agencia de Protección del Medio ambiente, 2011.
- Guías para la calidad del agua potable, cuarta edición, que incorpora la primera adenda. Ginebra, Organización Mundial de la Salud; 2017.
- Manual técnico del agua, 1989, Ed. Degrémont Lavosier, París.
- Soluciones integrales para la medición y control de cloro residual en el agua de proceso. Mauricio Pinzón Jimenez publicado en Expoindustrial pacífico, 2013.
Autor de la publicación
Pablo Manrique Vergara, Técnico Farmacéutico NUTROFAR S.L.p.manrique@nutrofar.es
