Eliminación de cloratos y percloratos del agua

El agua tiene un uso muy extendido en la industria alimentaria; en esta ocasión vamos a analizar la contaminación del agua por cloratos y percloratos, centrándonos en su origen, efectos en la población y posibles formas de eliminación, teniendo en cuenta que una de las claves del éxito del tratamiento es la selección de las tecnologías más adecuadas para su eliminación.

¿Qué son los cloratos y los percloratos?

Ambas sustancias son aniones inorgánicos, inodoros e incoloros que poseen una gran estabilidad a temperatura ambiente.  El clorato tiene su origen en las sales de cloro derivadas del ácido clórico, mientras que, el perclorato, proviene de las sales del ácido perclórico.

Sin embargo, mientras que el origen del clorato está asociado al uso de fitosanitarios, el perclorato, en general procede de la degradación de hipoclorito (desinfectante del agua potable) o de los fertilizantes y así como en la producción de compuestos para la industria.

En general, el agua de riego, el suelo, la degradación de hipoclorito y los fertilizantes son considerados como posibles fuentes de contaminación de perclorato en los alimentos.

Por su parte, los fitosanitarios son los responsables de la contaminación por cloratos en alimentos, por lo que su presencia en alimentos está regulada por la legislación de residuos de productos fitosanitarios. Y así, desde el año 2008 está prohibido su uso como fitosanitario en la UE.

 

 

 

 

 

 

Riesgos asociados a la población

La EFSA, Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, por sus siglas en inglés es la entidad europea encargada de ofrecer asesoramiento científico independiente sobre los riesgos relacionados con los alimentos. Recomienda sobre riesgos existentes y emergentes y sus dictámenes se aplican en la legislación y las políticas europeas, contribuyendo a la protección de los consumidores ante los riesgos de la cadena alimentaria.

Para el caso de los percloratos, la EFSA indica que su absorción es perjudicial para la salud humana, ya que produce alteraciones hormonales al influir en el normal funcionamiento de la glándula tiroidea, provocando enfermedades crónicas como el hipertiroidismo.

Conviene hacer una doble distinción en el tipo de exposición al perclorato:

• Crónica (prolongada en el tiempo);
• O aguda (puntual, pero de elevada concentración).

Y, por otra parte, hay que clasificar a la población en cuanto a su vulnerabilidad a dicha exposición como:

• Vulnerables (fetos, neonatos y población con predisposición genética a enfermedades tiroideas),
• Y no vulnerable (población adulta sana).

En la última década se han desarrollado muchos estudios en este sentido a instancia de distintos países miembros de la UE, motivo por el que surge en el año 2020 el Reglamento 2020/685 de la Comisión de 20 de mayo de 2020 que modifica el Reglamento (CE) 1881/2006 por lo que respecta al contenido máximo de perclorato en determinados alimentos.

Este Reglamento establece, entre otros:

• El contenido máximo de perclorato tanto en los productos alimenticios con un contenido de perclorato significativo y que contribuyen de manera significativa a la exposición humana, como en los productos alimenticios pertinentes en cuanto a la posible exposición de grupos vulnerables de la población, como los lactantes y los niños de corta edad. Las empresas alimentarias deben adaptarse a los nuevos requisitos establecidos.
• Recomendación a los estados miembros para recopilar datos adicionales sobre la presencia de perclorato en los alimentos de Europa, especialmente en relación con las hortalizas, los preparados para lactantes, la leche y los productos lácteos, a fin de reducir todavía más la incertidumbre en la evaluación del riesgo.

Productos alimenticios	Contenido máximo (mg/kg)
Frutas y hortalizas, excepto: –         Cucurbitaceae y col rizada –        Hortalizas de hojas y hierbas	0,05 0,10 0,50
Tea (Camelliasinensis) seco, infusiones de hierbas y de frutas desecadas	0,75
Preparados para lactantes, preparados de continuación y alimentos para usos médicos especiales destinados a los lactantes y niños de corta edad, y preparados para niños de corta edad. Alimentos infantiles Alimentos elaborados a base de cereales	0,01 0,02 0,01

Tabla extraída del Anexo del Reglamento 2020/685

 

De igual forma, los cloratos inciden en el funcionamiento del tiroides motivo por el que su concentración máxima viene recogida en la legislación aplicable a fitosanitarios, rigiéndose por el LMR (Límite Máximo de Residuo, por sus siglas en inglés) que es la concentración máxima de un residuo de plaguicida en alimentos o piensos que se tolera legalmente siempre y cuando la aplicación del fitosanitario se realice correctamente.

En el año 2020 se promulga el Reglamento 2020/749 de la Comisión de 4 de junio de 2020 que modifica el Anexo III del Reglamento nº 396/2005 del Parlamento Europeo y del Consejo por lo que respecta a los límites máximos de residuos de clorato en determinados productos.

Hasta esa fecha no se había establecido LMR específicos para el clorato, y puesto que no estaba incluido en el anexo IV del Reglamento 396/2005, se venía aplicando el LMR por defecto de dicho reglamento (0,01 mg/kg).

Los estudios realizados por la EFSA durante el periodo 2014 – 2018, reflejaron que el LMR de cloratos presentes en alimentos y agua potable superaba frecuentemente la cifra de 0,01. Y puesto que el clorato también se forma como subproducto de los desinfectantes que se emplean para la transformación de alimentos, era necesario buscar el equilibrio entre la seguridad alimentaria y la seguridad para la salud humana.

Este Reglamento fija los límites máximos temporales en los alimentos, y en el caso concreto de los cloratos procedentes del uso de compuestos a base de cloro para la transformación de alimentos y la desinfección de agua potable, los límites deben fijarse tan bajos como sea posible (principio ALARA, por sus siglas en inglés), aplicando, al mismo tiempo, buenas prácticas de fabricación. La lista completa de productos de origen vegetal y animal a los que se aplican los LMR puede consultarse en el Anexo I del Reglamento 2020/749.

Este enfoque garantiza que, en la medida de lo posible, los explotadores de empresas alimentarias apliquen las medidas de prevención y reducción de los niveles de clorato en los alimentos con el fin de proteger la salud pública, pero tiene también en cuenta la necesidad de garantizar la seguridad microbiológica de los alimentos.

Además, estos LMR se revisarán como muy tarde el 8 de junio de 2025, en función de la evolución de la situación en relación con la higiene, el agua potable o los avances que surjan en este sentido.

Cómo eliminar la presencia de cloratos y percloratos en el agua

Según lo expuesto hasta el momento, podemos concluir que una de las formas de minimizar el contenido de cloratos y percloratos en los alimentos, es tratar adecuadamente el agua que se emplea en los distintos procesos en los que su uso puede conllevar la aparición de estas sustancias en los alimentos, como puede ser agua de riego, agua de aporte a los procesos de transformación de alimentos e incluso la potabilización del agua.

Desde J. Huesa siempre hemos insistido en la importancia de la correcta gestión del ciclo integral del agua, y como parte fundamental de esta gestión, está el uso de las mejores tecnologías disponibles en cada caso concreto. Hoy nos vamos a centrar en el tratamiento del agua contaminada por cloratos y percloratos.

La mayoría de los tratamientos físico – químicos convencionales del agua no son adecuados para la eliminación de estos iones, de forma que las alternativas disponibles para eliminar los cloratos y percloratos del agua requieren de tratamientos adicionales para tratar el concentrado que se genera.

A continuación, se citan algunas de las tecnologías que se pueden aplicar para su eliminación:

Intercambio Iónico

La tecnología de intercambio aniónico es uno de los métodos más utilizados para eliminar la contaminación por perclorato, como una aplicación para la potabilización del agua. Las resinas de intercambio aniónico están disponibles comercialmente para eliminar el anión perclorato de los flujos de residuos acuosos.

Puesto que la salmuera resultante del uso de esta tecnología tiene un alto contenido en perclorato y sólidos totales disueltos, hay que aplicar un tratamiento posterior para su eliminación; por eso, la capacidad del intercambio iónico para el perclorato se reduce significativamente cuando se tratan aguas con altos niveles de sólidos disueltos totales y, especialmente, con aguas con altos niveles de sulfatos (cada doble ion de sulfato cargado negativamente sustituirá a dos iones de cloruro). En estos casos se requiere una regeneración más frecuente del lecho de resina y puede no ser rentable.

Dado que el perclorato tiene propiedades de intercambio iónico similares a las del nitrato, las resinas selectivas de nitrato que se desarrollaron para intercambiar preferentemente nitratos en lugar de sulfatos pueden utilizarse para eliminar el perclorato evitando que los sulfatos desplacen o «viertan» el nitrato o el perclorato cuando el lecho alcanza la saturación.

 

En el mercado existen resinas de intercambio iónico bifuncionales selectivas al perclorato, que da como resultado una alta selectividad y una buena cinética de intercambio, favoreciendo su eliminación del agua; sin embargo, este tipo de resinas tiene un coste elevado, por lo que su uso está muy poco extendido.

Ósmosis Inversa

Tecnología de membrana que se emplea para la eliminación de cloratos y percloratos de agua de red para su uso en la industria alimentaria, entre otros y que garantiza el cumplimiento de la normativa existente. Esta tecnología asegura la total ausencia de sales del permeado.

Para que el uso de esta tecnología sea eficaz es necesario, evitar problemas de ensuciamiento o biofouling de las membranas de ósmosis inversa, para lo que es fundamental hacer un correcto pretratamiento de la planta de tratamiento de agua. El pretratamiento típico puede incluir:

• Filtración
• Ultrafiltración
• Sistema de dosificación (antincrustante-reductor)
• Filtro de cartuchos de 5 micras

Otro factor importante que juega un papel importante en la vida útil de estos equipos es la O&M de la instalación, así como un adecuado mantenimiento preventivo.

 

 

Desinfección por medios físicos

Para garantizar la calidad del agua en los sectores que nos ocupa, es necesario recurrir a medios físicos de desinfección, siendo los más habituales la radiación ultravioleta, y los sistemas de desinfección con ozono y peróxido de oxígeno como un tratamiento de afino para el permeado obtenido.

 

Conclusiones

Por todo lo expuesto hasta el momento, podemos concluir:

• Que nos encontramos ante un sector con una elevada exigencia de calidad del agua, por su repercusión en la salud pública.
• Que una forma de garantizar el éxito en el tratamiento del agua es conocer, el funcionamiento de la industria y la legislación que les aplica, para abordar el tratamiento del agua con la tecnología o conjunto de tecnologías que garanticen, los requerimientos exigidos por la legislación y unos costes operativos asumibles por la industria.
• Que una buena comunicación entre el cliente y la ingeniería es la base del éxito junto con la aplicación de pilotajes e I+D+i