«El empleo de cloro en la potabilización del agua es probablemente el avance en salud pública más significativo del milenio». Esto lo publicó la revista Life en 1997. Se calcula que, desde 1919 se han salvado 177 millones de vidas gracias a la cloración del agua.

A lo largo de la historia hemos ido desarrollando métodos cada vez más eficaces para garantizar la seguridad del agua que consumimos. Algunos tienen más de 4000 años de antigüedad, empezando por la decantación y la filtración, y terminando por la cloración, que nos permitió minimizar el riesgo de contagio de cólera, tifus, disentería y polio.

• Empezamos a filtrar y decantar el agua

Hay registrados métodos para mejorar el sabor y el olor del agua 4.000 años antes de Cristo. Se han encontrado escritos griegos en los que se hablaba de métodos de tratamiento de aguas por filtración a través de carbón, exposición a los rayos solares y ebullición.

En el antiguo Egipto el agua se decantaba. Se dejaba reposar en vasijas de barro hasta que precipitasen las impurezas, quedándose con la parte superior del agua. También añadían alumbre para favorecer la precipitación de las partículas suspendidas en el agua. A este proceso se le llama coagulación y es el origen de las técnicas que se emplean en las potabilizadoras modernas.

Uno de los primeros ejemplos de potabilización de agua a gran escala lo encontramos en Venecia. Allí se recogía y almacenaba el agua de lluvia. Para ello se construyeron cisternas bajo las plazas y otros espacios públicos, donde el agua llegaba a través de desagües en los que se colocaron filtros de arena de mayor a menor gradación. El acceso al agua potable se hacía hasta finales del XIX a través de pozos instalados en las plazas. Hoy en día son visibles, aunque están clausurados con tapas de metal.

En Italia, el médico Luca Antonio Porzio es considerado el artífice de los primeros sistemas de filtrado de agua a través de arena y posterior decantación. En Francia Joseph Amy por su parte diseñó filtros para el agua a pequeña y gran escala con esponjas, lana y carbón.

Poco después de que Joseph Amy consiguiera en 1749 la primera patente para un filtro de agua emitida en el mundo, el londinense James Peacock obtuvo la primera patente británica. La filtración se realizaba a través de arena dispuesta por tamaño creciente y por ascenso en lugar de por descenso. El filtro de Peacock fue un fracaso, no obstante, marcó el comienzo de un período de experimentación que dio como resultado los filtros lentos de arena que se usan en la actualidad.

• Descubrimos los microbios

A finales del siglo XIX, a medida que se realizaban mejoras en los sistemas de filtración, también se estableció la Teoría microbiana de la enfermedad. Es una teoría científica que propone que los microorganismos son la causa de una amplia gama de enfermedades. Antes de aquello no sabíamos de la existencia de microorganismos. Resultaba impensable que unos pequeños seres vivos conviviesen con nosotros, estuviesen por todas partes y fuesen el germen de muchas enfermedades.

La teoría microbiana fue un descubrimiento científico realizado por Louis Pasteur y posteriormente probado por Robert Koch. Consiguió reemplazar antiguas creencias como la teoría miasmática o la teoría de los humores, por las que se pensaba que las enfermedades las causaban una suerte de efluvios malignos. Aunque la teoría microbiana fue muy controvertida cuando se propuso, obviamente fue fundamental para entender y combatir la propagación de enfermedades.

• Cloro para acabar con los microorganismos patógenos

Aunque los suministros municipales de agua se multiplicasen a lo largo del siglo XIX, las condiciones sanitarias y de salud no comenzaron a mejorar radicalmente hasta la introducción de la desinfección con cloro a principios del siglo XX.

Por ejemplo, en 1900 había más de 3.000 sistemas de suministro municipal de agua en los Estados Unidos, pero en ocasiones, en lugar de mejorar la salud y la seguridad, contribuyeron a expandir enfermedades. Este fue el caso de la epidemia de cólera de 1854 en el barrio del Soho en Londres, en el que murieron más de 700 personas en una semana en un área de apenas medio kilómetro de diámetro. El médico John Snow, precursor de la epidemiologia moderna, relacionó el brote con una bomba que suministraba agua proveniente de un pozo contaminado con heces.

Para tratar de erradicar la desinfección, Snow optó por utilizar cloro. A principios del siglo XX, el uso de cloro empezó a popularizarse como técnica de desinfección también en Europa.

El ejemplo más antiguo que se conoce es el de Middelkerke, Bélgica, donde en 1902 se puso en marcha la primera planta de cloración. Antes de la filtración se añadía cloruro de calcio y percloruro de hierro. En Reino Unido se implantó en 1905, cuando un filtro de arena lento y defectuoso y un suministro de agua contaminado causaron una grave epidemia de tifus en Lincoln. Alexander Cruickshank Houston utilizó la cloración del agua para detener la epidemia. Emplearon hipoclorito de calcio.

En Estados Unidos comenzaron a desinfectar el agua con agentes clorados en 1908, en Boonton Reservoir, que sirvió de suministro para Nueva Jersey. El proceso de tratamiento con hipoclorito de calcio fue concebido por John L. Leal, y la planta de cloración fue diseñada por George Warren Fuller. En los años siguientes, la desinfección con cloro utilizando cloruro de cal (hipoclorito de calcio) se instaló rápidamente en los sistemas de agua potable de todo el mundo. En 1914, más de 21 millones de personas recibían agua tratada con cloro en los Estados Unidos, y en 1918, más de 1.000 ciudades de América del Norte ya estaban usando cloro para desinfectar su suministro de agua, que llegaba aproximadamente a 33 millones de personas.

En España la cloración llegó a la mayor parte de las ciudades en 1925 mediante el uso de hipoclorito. Uno de los episodios más graves sucedidos antes de la cloración ocurrió en la ciudad de A Coruña. En 1854 una epidemia de cólera provocó la muerte de 2026 personas en tan solo 20 días. El 20% de la población coruñesa falleció.

Las redes de abastecimiento de agua a domicilio llegarían a Coruña en 1908. En 1915 se implantaron los primeros sistemas de saneamiento mediante filtrado con arena, y en 1918 se implantó la cloración.

En el cementerio coruñés de San Amaro existe una capilla bajo la que se encuentra la fosa común en la que fueron enterrados los fallecidos por aquella epidemia de cólera.

• Así funciona la cloración

La cloración es un método de desinfección y potabilización del agua. Su papel no es eliminar contaminantes —esto se hace por otras vías en las plantas de tratamiento de aguas—, sino destruir microorganismos patógenos.

Para ello se añade cloro al agua a tratar. El cloro puede suministrarse de varias maneras. Si se añade cloro gas (Cl₂), el cloro reacciona con el agua formando diferentes especies según el pH del agua: perclorato, hipoclorito, ácido clorhídrico, ácido hipocloroso… También pueden utilizarse directamente compuestos clorados como dióxido de cloro o hipoclorito. Todos ellos son sustancias oxidantes

La cloración causa alteraciones en la pared celular de las células bacterianas. Con cloro suficiente, se destruyen proteínas y ADN de las células. Ese es el mecanismo por el que el cloro acaba con los microorganismos, afectando a sus funciones vitales hasta llevarlos a la muerte, por lo que son incapaces de producir enfermedades. Estos compuestos clorados son oxidantes. Esto hace que además sean germicidas, eliminando mohos, algas y otros microorganismos además de bacterias.

Actualmente conocemos otros muchos oxidantes con cualidades similares, como otros halógenos, el permanganato o el ozono. Pero el más empleado sigue siendo el cloro. La razón es que, aunque haya otros métodos de desinfección, cuando el agua sale de la planta de tratamiento circulará por tuberías donde sigue habiendo riesgo de contaminación. Por eso se aplica una post-cloración, es decir, se añade una cierta cantidad extra de cloro que garantiza el viaje seguro del agua potable por las tuberías hasta el grifo de nuestra casa.

Hoy en día, en las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP) se realizan los procesos necesarios para que el agua natural procedente de embalses y otras captaciones se transforme en agua potable. En ellas se llevan a cabo procesos físicos, químicos y biológicos complejos capaces de lograr un agua segura, con buen olor y sabor. Además de tratar el agua, ésta se analiza periódicamente, es decir, se mide su calidad y su composición química y biológica.

• Subproductos de la cloración

El cloro puede reaccionar con compuestos orgánicos que se encuentran naturalmente en el suministro de agua para producir compuestos conocidos como subproductos de desinfección (DBP). Los DBP más comunes son los trihalometanos (THM).

Químicamente los trihalometanos son moléculas de metano (CH₄) en las que tres de sus hidrógenos han sido sustituidos por halógenos (flúor, cloro, bromo o yodo). Se forman al reaccionar compuestos oxidantes de cloro con moléculas orgánicas pequeñas fruto de la descomposición de materia orgánica. La materia orgánica que el agua arrastra de forma natural, como restos vegetales, se descompone en el agua dando lugar a moléculas orgánicas sencillas como aminoácidos y azúcares. Estas moléculas simples son las que pueden llegar a transformarse en trihalometanos tras los procesos de cloración.

Según varios estudios, la exposición a trihalometanos a largo plazo podría aumentar las probabilidades de desarrollar cáncer de vejiga. Esto se ha extrapolado de experimentos en animales. Es una de las razones por la que el reglamento europeo establece un límite máximo de trihalometanos en 100 microgramos por litro de agua. Según el Sistema de Información Nacional de Aguas de Consumo, en España tenemos un promedio de 27,35 microgramos de trihalometanos por litro, casi cuatro veces inferior a los niveles estimados como seguros por la Organización Mundial de la Salud. Con lo cual, a pesar del alarmismo promovido por algunos medios de comunicación, los trihalometanos no son un motivo de preocupación.

• Así eliminamos los subproductos de la cloración

Periódicamente se hace un control de presencia de trihalometanos en aguas de consumo para garantizar que nunca se haya sobrepasado el límite marcado por la normativa.

Además, conocemos varios mecanismos que nos permiten minimizar la presencia de trihalometanos. En algunas plantas de tratamiento de aguas se utilizan otros oxidantes diferentes al cloro como tratamiento previo a la cloración, reduciendo la formación de trihalometanos. Las aguas también se someten a procesos de filtración y separación previos usando membranas, arena y carbón activo que eliminan gran parte de la materia orgánica antes de que el agua llegue a la fase de cloración. También se usan cloraminas que previenen la formación de trihalometanos. No obstante, hay técnicas más económicas y eficientes fundamentadas en la naturaleza química de los trihalometanos.

Los trihalometanos son compuestos volátiles. Esto quiere decir que tienen tendencia a pasar a fase gas y evaporarse del agua. Así, a medida que el agua avanza por las tuberías, la cantidad de trihalometanos va disminuyendo. La solubilidad también se ve afectada por la temperatura, así que habrá menos trihalometanos en aguas cálidas que en aguas frías.

Por tanto, se trata de establecer un balance entre materia orgánica, cloro añadido y tiempo de aireación del agua antes de destinarla a consumo.

• Reflexión final

La cloración del agua ha sido uno de los aportes de la química más importantes de la historia de la humanidad. Un hito en materia de salud pública. Gracias a la cloración del agua hemos evitado epidemias de cólera, tifus o polio que se habrían llevado por delante millones de vidas.

A pesar de llevar más de un siglo clorando el agua, no hemos conseguido que esta solución tan eficaz, fácil de aplicar y económica, llegue a todo el mundo. La escasez de agua potable es la causa principal de enfermedades en el mundo. Una de cada seis personas no tiene acceso a agua potable. La mortandad en la población infantil es especialmente elevada. Unos 4.500 niños mueren a diario por carecer de agua potable y de instalaciones básicas de saneamiento. En los países en vías de desarrollo, más del 90% de las muertes por diarrea a causa de agua no potable se producen en niños menores de cinco años.

La cloración del agua salva miles de vidas al año, y lo hemos logrado recorriendo un largo camino de desarrollo e investigación científica. Pero para que la cloración salve vidas en todo el mundo, además de ciencia, hace falta mucho más.

Sobre la autora: Déborah García Bello es química y divulgadora científica