Trihalometanos: cómo reducirlos en la potabilización

Los trihalometanos en agua potable plantean un dilema incómodo para cualquier operador: aparecen como consecuencia directa de la desinfección, que es la medida sanitaria más importante que existe en abastecimiento de agua. Nadie discute que hay que desinfectar; la discusión es cómo hacerlo sin generar subproductos por encima del límite. La salida no pasa por bajar el cloro —eso solo cambia un riesgo por otro peor—, sino por actuar sobre los precursores y, cuando es posible, sobre el oxidante. Este artículo desarrolla esas dos vías.

Qué son los trihalometanos y por qué aparecen en la potabilización

Definición y química del problema

Los trihalometanos (THM) son un grupo de compuestos orgánicos halogenados que se forman cuando el cloro reacciona con la materia orgánica natural presente en el agua. Los cuatro que se controlan habitualmente son el cloroformo, el bromodiclorometano, el dibromoclorometano y el bromoformo; la suma de los cuatro es lo que se informa como THM totales.

La materia orgánica que actúa como precursora son las sustancias húmicas y fúlvicas, los taninos y las ligninas que aporta la descomposición vegetal. Son especialmente abundantes en aguas superficiales —ríos, embalses, lagunas— y varían con la estación y con las lluvias.

La formación no es instantánea: es una reacción que continúa mientras haya cloro libre y materia orgánica en contacto. Eso explica algo que sorprende a muchos operadores: los THM son más altos en los extremos de la red que en la salida de la planta, porque el tiempo de contacto en la distribución es mucho mayor. Si la muestra se toma solo en planta, el control es incompleto.

La presencia de bromuro en el agua cruda desplaza la mezcla hacia las especies bromadas, que tienen mayor peso molecular y suelen estar más vigiladas.

Valores típicos en potabilización

Los THM son mayores en plantas que tratan agua superficial con alta carga orgánica, en verano —la temperatura acelera la reacción— y en los puntos más alejados de la red. El límite aplicable a agua de consumo humano está fijado por el Código Alimentario Argentino, artículo 982: corresponde consultar el valor vigente y las exigencias del ente regulador provincial. El dato de diseño no es un valor de referencia general sino el propio perfil de la red, medido en planta y en varios puntos de distribución, en distintas épocas del año.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• THM totales en planta y en al menos dos puntos representativos de la red, incluido el extremo de mayor tiempo de residencia.
• Carbono orgánico total (COT) y absorbancia UV a 254 nm, que son las medidas prácticas de los precursores.
• Cloro libre y cloro total en los mismos puntos, para relacionar dosis, tiempo y formación.
• Bromuro en el agua cruda, que condiciona la especiación.
• Temperatura y pH, que aceleran o desplazan la reacción.
• Indicador de campo: un aumento estacional de THM en verano con la misma dosis de cloro indica que la variable dominante es la temperatura y la carga orgánica, no la operación de la planta.

Causas: de dónde viene el problema

Materia orgánica natural como precursor

Es la causa raíz. Toda agua superficial contiene sustancias húmicas; cuanto mayor es su concentración, mayor es el potencial de formación de THM para una misma dosis de cloro. Reducir COT antes de clorar es la intervención de mayor impacto.

Cloración con tiempos de contacto largos

Un sistema con cisternas grandes, red extensa y baja rotación acumula tiempo de contacto entre cloro y materia orgánica. Ese tiempo es, para la reacción, equivalente a más dosis.

Temperatura y pH que favorecen la formación

La velocidad de formación aumenta con la temperatura y, para el cloroformo, con el pH alcalino. Por eso el peor escenario es el verano en el extremo de red de un sistema que además corrige pH hacia arriba.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

Los THM no dañan la infraestructura: el impacto es sanitario y regulatorio. Para el operador, el efecto práctico es quedar atrapado entre dos exigencias —mantener cloro residual en toda la red y no superar el límite de subproductos— con muy poco margen de maniobra si no se actúa sobre los precursores.

Riesgo normativo y de descarga

El parámetro está fijado por el Código Alimentario Argentino, artículo 982, con fiscalización de la autoridad sanitaria y del ente regulador provincial. Los criterios de diseño de obras del sector se orientan por los lineamientos de ENOHSA. Un incumplimiento de THM no habilita, en ningún caso, a reducir la desinfección: la barrera microbiológica es prioritaria. Consultar los valores y criterios vigentes en la jurisdicción.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Las partidas son el reactivo de desinfección, el medio adsorbente y su reposición o regeneración, el control analítico —que en THM requiere cromatografía y no es barato— y, si la ruta elegida es un cambio de proceso, la obra asociada. Una decisión que se toma con frecuencia sin evaluar bien su costo total es pasar a cloraminas: baja los THM, pero abre un frente nuevo de nitrificación en la red.

Trihalometanos en agua potable: cómo reducirlos y los límites de las soluciones convencionales

Bajar la dosis de cloro: riesgo microbiológico

Es la reacción intuitiva y la peor. Reducir el residual desinfectante compromete la barrera sanitaria, que es la razón de ser del sistema. Ningún objetivo de subproductos justifica perder control microbiológico en la red. Las especificaciones y la documentación técnica están en la ficha de I-SOFT® OXYDES, antiincrustante y biocida NSF 60.

Cloraminar: nitrificación en red y otros subproductos

Las cloraminas generan menos THM y dan un residual más persistente, por lo que es una ruta muy utilizada. Sus contrapartidas: es un desinfectante más débil, puede disparar nitrificación en zonas de baja rotación de la red, y desplaza el problema hacia otros subproductos como los ácidos haloacéticos. Además, las cloraminas deben removerse antes de membranas y resinas.

Solo carbón en punto de uso: no protege a toda la red

Un filtro domiciliario de carbón reduce THM en la canilla donde está instalado. No modifica lo que circula por la red ni lo que llega al resto de los usuarios, y su mantenimiento depende del vecino. Es un complemento, no una política de calidad de agua.

Solución Watch Water: Catalytic Carbon®, OXYDES® e I-SOFT® OXYDES

Catalytic Carbon®: mecanismo de acción y qué resuelve

Catalytic Carbon®, el carbón activado con recubrimiento catalítico es un GAC de cáscara de coco impregnado con oxihidróxido, con una superficie específica de 2.000 a 2.500 m²/g. Actúa por tres mecanismos: filtración, adsorción física —que alcanza expresamente a las sustancias húmicas, los trihalometanos, las cloraminas, el color, el olor, los taninos, las ligninas y los fenoles— y remoción catalítica, que actúa sobre fluoruros, cianuros, metales pesados y bromuros.

Esa combinación es la que lo vuelve útil en esta aplicación: puede usarse antes de la cloración, para remover precursores y bromuro, o después, para adsorber THM ya formados y cloraminas. La primera estrategia es siempre preferible, porque evita la formación en lugar de corregirla.

Su rasgo operativo distintivo es la regeneración in situ con OXYDES®-P en cinco pasos —retrolavado de 5 a 15 minutos, aplicación del oxidante, remojo de 30 a 60 minutos, retrolavado de 5 minutos y enjuague—, que extiende la vida útil del medio a 2 a 5 años y genera mucho menos residuo sólido que los medios no regenerables. Está certificado NSF/ANSI 61.

OXYDES®: mecanismo de acción y qué resuelve

OXYDES®, el peróxido de hidrógeno estabilizado cristalizado es un oxidante y desinfectante de grado alimenticio en polvo que, al descomponerse, produce únicamente oxígeno, agua y carbonatos. A diferencia del cloro, del dióxido de cloro o del permanganato de potasio, no forma subproductos de desinfección: los evita por origen, no los corrige después.

Está certificado ANSI/NSF 60, no pierde eficiencia durante el almacenamiento —a diferencia del hipoclorito—, es fácil de transportar y almacenar por tratarse de un polvo seco, y es amigable con las membranas de ósmosis inversa. Su aplicación natural en este contexto es la oxidación previa y la desinfección en etapas donde no se requiere un residual persistente en la red.

INSTANT I-SOFT® OXYDES: mecanismo de acción y qué resuelve

INSTANT I-SOFT® OXYDES, el tratamiento multiusos de grado alimenticio para redes combina tres funciones en un solo polvo: inhibición de umbral de incrustaciones de carbonatos, sulfatos y sílice —hasta 500 mg/L—, inhibición de la corrosión catódica de la red de distribución, y un biocida con potencial de oxidación de 1,8, muy superior al del cloro (1,36) y al del dióxido de cloro (0,96). Contiene únicamente productos de grado alimenticio con certificado NSF/ANSI 60, y su rango de aplicación es agua por debajo de 90 °C.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Caracterización de precursores: COT y absorbancia UV a 254 nm en el agua cruda y a lo largo del tren.
2. Remoción de precursores con Catalytic Carbon® antes del punto de cloración, para bajar la materia orgánica y el bromuro.
3. Evaluación del oxidante: reemplazo o complemento de la oxidación previa con OXYDES®, que no genera subproductos.
4. Desinfección final conforme al marco regulatorio y al requisito de residual en red.
5. Tratamiento de red con I-SOFT® OXYDES donde se requiera además control de incrustación y de corrosión.
6. Verificación en planta y en los extremos de la red, no solo a la salida.

Qué NO hacen estos productos

• No reemplazan la obligación de mantener la barrera de desinfección exigida por el marco regulatorio. Cualquier cambio de oxidante debe acordarse con la autoridad sanitaria y el ente regulador.
• El carbón catalítico remueve cloro libre y cloraminas: si se lo ubica después de la desinfección, elimina el residual, lo que obliga a repensar el punto de dosificación.
• La capacidad del carbón frente a precursores depende de la carga orgánica y de los iones competitivos; su vida útil real se determina con ensayo y con seguimiento de COT, no con una tabla.
• La documentación disponible no publica una tabla de dosificación de OXYDES® por metro cúbico para esta aplicación: corresponde consultar la ficha técnica y definir la dosis con servicio técnico.
• Ningún adsorbente corrige un problema de tiempo de residencia excesivo en la red: eso es gestión hidráulica.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Para el agua cruda: COT, absorbancia UV a 254 nm, bromuro, turbidez, color, hierro, manganeso, alcalinidad, pH y temperatura. Para la red: THM totales, cloro libre y total, y tiempo de residencia estimado en cada punto. Del lado del sistema: caudal de diseño en m³/h, esquema del tren actual, puntos de dosificación y volumen de las cisternas.

Dimensionamiento documentado

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

El indicador de proceso más útil no es el THM sino el COT y la absorbancia UV254 a la salida del lecho adsorbente: responden rápido y permiten anticipar la saturación semanas antes de que se refleje en los THM de la red. El plan de muestreo debe incluir siempre los extremos de la red. El mantenimiento se reduce al retrolavado según pérdida de carga y a la regeneración periódica del carbón con OXYDES®-P.

Ejemplo típico de aplicación

Remoción de precursores y revisión del oxidante en una planta potabilizadora

Considérese una planta potabilizadora municipal del litoral que toma agua de un río con carga orgánica estacional y registra THM crecientes en verano en los extremos de la red, con la desinfección operando dentro de sus parámetros. El planteo no es tocar el cloro residual sino trabajar aguas arriba: incorporar una etapa de adsorción con carbón catalítico para reducir precursores antes del punto de cloración, y evaluar el reemplazo de la oxidación previa por un oxidante que no genera subproductos.

Qué se mide antes y después

Antes: COT y UV254 en cruda y a lo largo del tren, bromuro, THM en planta y en dos extremos de red, cloro libre y tiempo de residencia. Después: los mismos parámetros, con el foco puesto en la reducción de COT a la salida del lecho y en la evolución de los THM en el punto más desfavorable de la red, que es el que define el cumplimiento.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se puede extrapolar la estrategia —precursores primero, oxidante después, verificación en red— y los parámetros hidráulicos del lecho. No se puede extrapolar la reducción de THM alcanzable ni la vida útil del carbón: dependen de la carga orgánica, del bromuro y del régimen hidráulico de cada sistema. Ambos datos se obtienen con ensayo y con seguimiento en planta.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• COT, UV254, bromuro, color y turbidez del agua cruda, en distintas épocas del año.
• THM totales en planta y en puntos de red, con tiempo de residencia estimado.
• Esquema del tren actual y puntos de dosificación de oxidante.
• Caudal de diseño en m³/h y volumen de cisternas.
• Ente regulador y marco normativo aplicable.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esa información se dimensiona el lecho adsorbente, se define el punto de instalación y se plantea un ensayo para estimar la reducción de precursores sobre el agua real. Si el sistema tiene además arsénico o nitratos, son útiles los artículos sobre arsénico en agua de red y sobre eliminar nitratos del agua potable; para el contexto del contaminante, el post sobre trihalometanos.

General Water Company representa a Watch Water® en la Argentina y trabaja con municipios, cooperativas y prestadores en análisis, ensayo, dimensionamiento, provisión y puesta en marcha. Envíenos el perfil de su planta y de su red y le devolvemos una propuesta técnica. Para el cuadro general del contaminante puede consultarse nitratos en agua potable, adsorción vs intercambio iónico.

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