12 Diciembre 2018

Desinfección solar (método SoDis)

Autor
Dorothee Spuhler (seecon)
Regula Meierhofer (EAWAG/SANDEC)
Adaptado por
Luis Roberti Pérez (seecon)
Adaptado de
Resumen ejecutivo

La radiación ultravioleta A (UVA) es capaz de inactivar la mayoría de los patógenos (bacterias, virus, helmintos, etc.) que pueden estar presentes en el agua. El proceso conocido como desinfección solar o SODIS (por sus siglas en inglés) consiste en llenar botellas de plástico de tereftalato de polietileno (PET) con agua no tratada y exponerlas a la luz solar durante un tiempo determinado, para destruir los patógenos. Este tipo de tratamiento es extremadamente económico y sencillo y, además, está recomendado por la OMS a nivel doméstico, a pesar de que no elimine contaminantes químicos como arsénico, fluoruro y residuos agrícolas e industriales. 

Ventajas
Mejora la calidad microbiológica del agua potable y, por lo tanto, la salud
Extremadamente bajo costo
Fácil de entender y simple de usar
Se basa en recursos disponibles localmente, botellas de plástico y luz solar, como fuente de energía renovable
Muy efectivo para eliminar bacterias, virus, helmintos y algunos protozoos
Disminución probada de casos de diarreas en los usuarios
Bajas posibilidades de recontaminación debido a que el agua se sirve desde el mismo recipiente donde se trata
Desventajas
No trata la contaminación química (aguas con arsénico, fluoruro, residuos agrícolas o industriales)
Depende mucho de las condiciones climáticas y meteorológicas
No es apropiado para tratar grandes cantidades de agua sino pequeños volúmenes
Es un proceso lento para cubrir el consumo de un hogar
En zonas rurales, quizás sea más difícil tener disponibilidad de botellas plásticas PET
Necesita grandes esfuerzos en términos de promoción e información para tener un impacto
Se requiere de un pretratamiento (filtración, por ejemplo) en aguas con alta turbidez
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Introducción
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La desinfección solar de agua (SODIS, por sus siglas en inglés) es una tecnología simple de tratamiento de agua que se puede usar a nivel doméstico. La primera vez que se aplicó este tratamiento fue en 1984, para desinfectar de forma económica el agua usada para tratar casos de deshidratación por diarrea, según recoge un folleto publicado por UNICEF (CDC 2008). Unos años después, EAWAG/SANDEC inició pruebas más exhaustivas de laboratorio y campo con el objetivo de evaluar la efectividad del tratamiento sobre la inactivación de agentes patógenos presentes en el agua, concluyendo que se mejora su calidad microbiológica debido a que la radiación solar destruye dichos agentes y que, además, es un proceso que tiene casi cero costos de inversión y mantenimiento (CAWST 2011; EAWAG/SANDEC 2003). Para la Organización Mundial de la Salud (OMS), la desinfección solar representa una de las tecnologías de tratamiento de agua en el hogar más recomendadas en la actualidad.

Las botellas utilizadas son de plástico PET (tereftalato de polietileno), generalmente de un volumen de 1 a 2 litros. Estas deben ser transparentes, sin color y estar limpias antes de proceder a llenarlas con agua con baja turbidez para, posteriormente, exponerlas al sol. La radiación UVA no afecta a los patógenos cuando el agua tiene una turbidez muy alta o elevada profundidad, y tampoco cuando hay nubes, ya que la intensidad de los rayos UVA se debilita o disminuye. Por este motivo, para que el proceso sea efectivo se depende en gran medida de las condiciones climáticas y meteorológicas de la zona, de la profundidad del nivel del agua y de una turbidez que debe ser relativamente baja.

La fundación SODIS recomienda que la botella de agua permanezca durante 6 horas bajo un cielo brillante y con poca nubosidad, ya que considera que este tiempo es justo para que el tratamiento sea efectivo. Si el cielo tiene una nubosidad superior al 50%, entonces se requieren 2 días de exposición consecutivos. Si la temperatura del agua alcanza más de 50ºC, entonces el tiempo necesario de exposición al sol podría llegar a ser de tan sólo una hora para que el agua sea considerada segura. La eficacia del tratamiento puede mejorarse si las botellas de plástico están expuestas sobre superficies que reflejan la luz solar, como láminas de aluminio o de hierro corrugado (EAWAG/SANDEC 2003). Durante los períodos de lluvia continua, la desinfección solar no funciona satisfactoriamente, por lo que se recomienda la recolección de agua de lluvia.

Usuario de la tecnología desinfección solar
Usuario de la tecnología desinfección solar. Fuente: EAWAG/SANDEC 2003, p.4

 

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Consideraciones de diseño
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Los patógenos no toleran las temperaturas elevadas y no poseen mecanismos de protección contra la radiación ultravioleta, por lo que al tratar el agua con la radiación solar (desinfección solar) estos terminan inactivándose (EAWAG/SANDEC 2003a), mejorando la calidad microbiana del agua potable en los hogares. Cuando el agua alcanza una temperatura de más de 45 °C se desarrolla una inactivación óptica por efecto de la radiación UVA (tiene mayor poder energético) y una inactivación térmica con la luz infrarroja (es más suave que la ultravioleta y es la que causa la sensación de calor en la piel).

Para la desinfección solar, las consideraciones de diseño a tomar en cuenta son sencillamente el material y la forma de las botellas que se utilizan. En este sentido, los recipientes adecuados pueden ser botellas de plástico PET pero también pueden ser de vidrio, cada una con unas especificaciones puntuales. Respecto a las botellas de vidrio, se tiene que saber que la transmisión de la radiación ultravioleta a través del vidrio queda sujeta a su contenido en óxido de hierro; por ejemplo, el vidrio de ventana común es casi opaco, no deja pasar suficiente luz UVA, por lo que no se pueden usar en la desinfección solar; para ello, se tienen que usar otros vidrios como los de cuarzo y marcas comerciales como Pyrex, Corex, y Vycor. Las ventajas que se generan al usar vidrio es que las botellas no tienen rayas, no se generan productos fotoquímicos y la resistencia al calor es mayor. Las desventajas es que son más pesadas que las de plástico, fácilmente rompibles y de altos costos, sobre todo para zonas rurales.

Cuando se usen botellas plásticas, han de ser de PET (tereftalato de polietileno) y no PVC (policloruro de vinilo), ya que estas últimas contienen aditivos que pueden llegar a filtrarse al agua. Las botellas, generalmente, están marcadas como PET o PVC. En el caso que no lo estén, se podrían distinguir por medio del fuego, ya que las de PET se queman muy rápido y fácilmente, mientras que las de PVC no se queman tan fácilmente y el humo que producen huele a ácido. En cuanto a las ventajas que presentan las botellas plásticas se pueden nombrar que son más ligeras, casi irrompibles, son transparentes, proporcionan un sabor neutro y son químicamente estables. Como desventajas hay que mencionar que su resistencia térmica es limitada, por lo que podrían llegar a deformarse con temperaturas superiores a 65 ºC, y que, al envejecer o por efecto de rayones, se reduce la transmisión de la radiación UVA ya que se vuelven opacas. Por este motivo, las botellas de plástico PET que estén muy rayadas o viejas deben reemplazarse con regularidad (EAWAG/SANDEC 2003).

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Idoneidad
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Para establecer una aplicación exitosa de la desinfección solar es importante implementar un programa integral de educación y capacitación con el objetivo de crear conciencia y establecer, en consecuencia, un cambio sostenible de comportamiento. Los factores importantes que respaldan el éxito del programa son: (a) la disponibilidad local de botellas; (b) intervenciones que apoyen la adopción de este tratamiento, como por ejemplo mensajes educativos, programas de concientización, motivación y uso de argumentos convincentes y emocionales; (c) difusión de materiales de información; y, (d) pruebas de calidad del agua. En general, un año después de iniciarse estos programas de educación, capacitación y concientización, entre el 20-80% de las personas capacitadas usan la desinfección solar de forma regular (MEIERHOFER y LANDOLT 2009). Una vez establecida la práctica en una comunidad, es necesario implementar intervenciones que respalden la práctica continua del comportamiento y establecer un hábito, como visitas regulares al hogar, herramientas que recuerden a las personas el tratamiento del agua, campañas en los medios de comunicación, aplicación regular en las escuelas, etc. Este tratamiento se puede realizar en cualquiera de los escenarios planteados. En la literatura complementaria de esta ficha, hay un artículo de CONAFOR en el que de forma sencilla y de bajo costo se explica y visualiza el proceso de construcción de un purificador solar de agua.

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Aspectos de salud y aceptación
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El impacto en la salud con el uso de la desinfección solar ha sido evaluado en diversas investigaciones en varios países, sobre todo en cuanto a la prevención de patógenos que causan problemas como diarrea. En diversos casos se ha demostrado que el uso de este tratamiento de agua en el hogar reduce la incidencia de diarrea en niños menores de cinco años, entre el 16 y 88 % (CONROY et al. 2001; HOBBINS 2004; ROSE et al. 2006; GRAF et al. 2008; MAEUSEZAHL et al. 2009). El grado del impacto dependerá de los siguientes factores:

  • Calidad inicial (microbiana) de la fuente de agua: habrá un mayor impacto positivo en aquellas comunidades que consumían aguas altamente contaminadas antes de empezar el tratamiento.
  • Situación sanitaria y prácticas de higiene en la comunidad: hay que tener claro que las enfermedades como la diarrea no sólo se transmiten a través del consumo de aguas contaminadas, sino que dependen también de las prácticas de higiene y las condiciones sanitarias en el hogar. Por ejemplo, en comunidades que no posean condiciones de saneamiento adecuadas o que no sea habitual lavarse las manos con jabón, el impacto positivo en la salud será menor a pesar de usar la desinfección solar como tratamiento.
  • Porcentaje de bebidas seguras consumidas por un usuario: se puede lograr un impacto significativo en la salud si se evita por completo el consumo de bebidas nocivas/no contaminadas.

La siguiente tabla presenta datos de la eficiencia del tratamiento sobre algunos patógenos, la turbidez y sustancias químicas:

Eficiencia de la desinfección solar
Eficiencia de la desinfección solar. Fuente: CAWST 2011, p.166

 

Recientemente, han surgido inquietudes acerca del riesgo para la salud de los productos químicos liberados del material de las botellas de PET durante el tratamiento SODIS. Schmid et al. (2008) llevaron a cabo un estudio acerca de la transferencia al agua de sustancias orgánicas de PET, tales como la dietilhidroxilamina (DEHA) y ftalato de dietilhexilo (DEHP) utilizando botellas de bebidas transparentes incoloras usadas de diferentes países. El análisis reveló concentraciones máximas de 0.046 y 0.71 microg / l, de DEHA y DEHP respectivamente, estando en el mismo rango que los niveles registrados de estos plastificantes en estudios sobre agua embotellada comercial, demostrando que SODIS es seguro con respecto a la exposición humana a estos compuestos químicos.

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Operación y mantenimiento
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La desinfección solar es un método simple y extremadamente económico que se puede usar tanto en zonas rurales dispersas como en cascos poblados. Esta tiene un costo de operación extremadamente bajo, por lo que está adaptado para poblaciones con escasos recursos. Lo indispensable a tener son las botellas, preferiblemente de plástico PET, de hasta 2 litros de capacidad, con tapa y respetando las características dadas previamente en las consideraciones de diseño, así como las condiciones del clima y del agua a utilizar.

Las botellas y tapas deben estar limpias a la hora de empezar el tratamiento. Se recomienda llenar tres cuartas partes de las botellas y agitarlas durante 20 segundos para oxigenarlas, antes de rellenarlas por completo. Colocar las botellas en el techo del hogar o un estante donde reciban por completo la luz solar, siendo mejor si son superficies reflectantes para aumentar la eficacia del tratamiento. Si es un día soleado o parcialmente nublado se deben dejar por un período de tiempo aproximado de 6 horas para garantizar que la dosis de radiación solar sea suficiente para desinfectar el agua. Si, por el contrario, el cielo está nublado, la duración de exposición se extiende hasta dos días seguidos. La turbidez en el agua reduce la cantidad de radiación UVA que penetra en el agua, por ese motivo, la profundidad del agua a tratar en las botellas no debe exceder los 10 cm, por lo que es mejor colocar las botellas en una posición lo más horizontal posible (CDC 2008; EAWAG/SANDEC 2003). Es mejor almacenar el agua tratada en la misma botella donde se trató para evitar casos de recontaminación. Hay que recordar mantener las botellas y sus tapas limpias en todo momento y proceder a cambiarlas si están muy estropeadas o desgastadas por efecto de la luz solar. El proceso de desinfección se puede visualizar en la siguiente figura:

Proceso de desinfección solar
Proceso de desinfección solar. Fuente: EAWAG/SANDEC 2003, p.26

 

Referencias

Water Disinfection and Hygiene Behaviour in an Urban Slum in Kenya: Impact on Childhood Diarrhoea and Influence of Beliefs

GRAF, J., MEIERHOFER, R., WEGELIN, M. and MOSLER, H. (2008): Water Disinfection and Hygiene Behaviour in an Urban Slum in Kenya: Impact on Childhood Diarrhoea and Influence of Beliefs. Entradas: Journal of Environmental Health Research: Volume 18 Issue 5, pp.335-355. URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Solar Drinking Water Disinfection (SODIS) to Reduce Childhood Diarrhoea in Rural Bolivia: A Cluster-Randomized, Controlled Trial

MAEÜSEZAHL, D., CHRISTEN, A., PACHECO, G., TELLEZ, F., IRIARTE, M., ZAPATA, M., CEVALLOS, M., HATTENDORF, J., CATTANEO, M., ARNOLD, B., SMITH, T. and COLFORD, J. (2009): Solar Drinking Water Disinfection (SODIS) to Reduce Childhood Diarrhoea in Rural Bolivia: A Cluster-Randomized, Controlled Trial. Entradas: PLoS Medicine: Volume 6 Issue 8 URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Factors Supporting the Sustained Use of Solar Water Disinfection - Experiences from a Global Promotion and Dissemination Programme

MEIERHOFER, R. & LANDOLT, G. (2009): Factors Supporting the Sustained Use of Solar Water Disinfection - Experiences from a Global Promotion and Dissemination Programme. Entradas: Desalination 248: Volume 1 , pp.144-151. URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Solar Disinfection of Water for Diarrhoeal Prevention in Southern India. Archives of Disease in Childhood

ROSE, A., ROY, S., ABRAHAM, V., HOLMGREN, G., GEORGE, K. and BALRAJ, V. (2006): Solar Disinfection of Water for Diarrhoeal Prevention in Southern India. Archives of Disease in Childhood. Entradas: . Archives of Disease in Childhood: Volume 91 Issue 2, pp.139-141. URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Does the reuse of PET bottles during solar water disinfection pose a health risk due to the migration of plasticisers and other chemicals into the water?

SCHMID, P., KOHLER, M., MEIERHOFER, R., LUZI, S. and WEGELIN, M. (2008): Does the reuse of PET bottles during solar water disinfection pose a health risk due to the migration of plasticisers and other chemicals into the water?. [Abstract online]. Entradas: Water Research: Volume 42 Issue 20, pp.5054-5060. URL [Visita: 02.11.2018]
Lecturas complementarias

Desinfección solar, una alternativa para pequeñas comunidades rurales

En el capítulo nº9 de este libro se muestran los resultados de un estudio que se realizó en comunidades rurales de Oaxaca y Chiapas, sobre la desinfección solar de agua para consumo humano usando botellas transparentes de plástico.

GONZÁLEZ, A. y MARTÍN, A. (2003): Desinfección solar, una alternativa para pequeñas comunidades rurales. Capítulo 9. México D.F. (México): DÍAZ, C., FALL, C., QUENTIN, E, JIMÉNEZ, M., ESTELLER, M., GARRIDO, S., LÓPEZ, C. y GARCÍA, D. (editores). Agua Potable para comunidades rurales, reuso y tratamientos avanzados de aguas residuales domésticas. Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua (RIPDA) - Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED), pp. 110-120 URL [Visita: 05.08.2018] PDF

Desinfección del agua

Libro en español en el que se dedica todo el capítulo 2 al tema de la desinfección solar, desde las propiedades de este tipo de tratamiento del agua, la descripción del método, diferentes equipos que se pueden utilizar, hasta los requerimientos de instalación, operación, mantenimiento y monitoreo.

SOLSONA, F. y MÉNDEZ, J. (2002): Desinfección del agua. Lima (Perú): Organización Panamericana de la Salud (OPS)/Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Purificador solar de agua y esterilizador ultravioleta

Documento en español con ilustraciones y material práctico y sencillo en el que se consigue información sobre el purificador solar de agua, las partes de este y su proceso de construcción. Es un sistema bastante fácil de construir y apropiado para las condiciones de zonas rurales y marginadas de México. El material usado es de fácil obtención y de bajo costo. Adicionalmente, el documento está estructurado como un paquete tecnológico que vincula este tratamiento con el de luz ultravioleta.

CONAFOR (2010): Purificador solar de agua y esterilizador ultravioleta. Jalisco (México): Comisión Nacional Forestal (CONAFOR). Paquete de Transferencia Tecnológica. URL [Visita: 07.08.2018] PDF

Desinfección solar de aguas en comunidades rurales de América Latina

Es un documento en el que se describen diferentes investigaciones sobre la desinfección solar de diferentes fuentes de agua (ríos, agua de lluvia, represa, etc) en comunidades rurales de países de Latinoamérica como Argentina, Brasil, Perú y Trinidad y Tobago.

LITTER. M. y MANSILLA, H. (2003): Desinfección solar de aguas en comunidades rurales de América Latina. La Plata (Argentina): Agencia Interamericana para la Cooperación y Desarrollo (AICD). Proyecto OEA AE 141/2001 URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Solar disinfection of drinking water contained in transparent plastic bottles: characterizing the bacterial inactivation process

En este artículo en inglés se estudia la caracterización del proceso de inactivación bacterial con el uso del tratamiento de desinfección solar del agua potable que está dentro de botellas plásticas transparentes, consiguiendo como resultado que siempre y cuando haya mucha luz solar disponible el método es eficaz y de bajo costo para mejorar la calidad del agua.

MCGUIGAN, K., JOYCE, T., CONROY, R., GILLESPIE, J. and ELMORE-MEEGAN, M. (1998): Solar disinfection of drinking water contained in transparent plastic bottles: characterizing the bacterial inactivation process. Entradas: Journal of Applied Microbiology : Volume 84 , pp.1138-1148. URL [Visita: 05.08.2018] PDF

Determinants of the diffusion of SODIS: A quantitative field study in Bolivia

En este artículo en inglés los autores analizaron, a través de un estudio de campo, los determinantes de la difusión de la desinfección solar, que a pesar de las numerosas ventajas que posee, no tiene la proyección que debería. Se visitaron 8 zonas de Bolivia de diferentes localizaciones geográficas y diferentes niveles de urbanización. 

MOSER, S., HERI, S. and MOSLER, H. (2005): Determinants of the diffusion of SODIS: A quantitative field study in Bolivia . Dübendorf (Switzerland): Instituto Federal Suizo para la Ciencia y la Tecnología Ambiental (EAWAG) URL [Visita: 06.08.2018] PDF

Drinking water quality and solar disinfection: effectiveness in peri-urban households in Nepal

Lo autores de este artículo examinan parámetros como pH, turbidez y contaminación fecal del agua de diferentes puntos (contenedores de uso doméstico, pozos y el río Godawari), para probar la efectividad que tiene la desinfección solar reduciendo los niveles de contaminación fecal presentes en el agua de consumo humano en zonas periurbanas de Nepal. 

RAINEY, R. and HARDING, A. (2005): Drinking water quality and solar disinfection: effectiveness in peri-urban households in Nepal. Entradas: Journal of Water and Health: Volume 3 Issue 3, pp.239-248. URL [Visita: 06.08.2018] PDF

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