LA EFICACIA DEL OZONO La eficacia bactericida de O3, O3/H2O2 y O3/TiO2 en Clostridium perfringens

M. Lanao, M.P. Ormad, C. Ibarz, N. Miguel, y J.L. Ovelleiro Departamento de Ingeniera Qumica y Tecnologas del Medio Ambiente, Universidad de

Zaragoza, Pedro Cerbuna, Zaragoza, Espaa

La eficacia del ozono en el tratamiento de agua es clave. Este propsito de este estudio es

evaluar la capacidad bactericida de diferentes Tecnologas Avanzadas de Oxidacin (AOTs)

basadas en ozono: ozono, ozono/ perxido de hidrgeno y ozono/ dixido de titanio en una

cepa silvestre de Clostridium perfringens, un indicador de bacterias fecales en agua potable.

La dosis de ozono consumido oscila entre 0,6 mg L-1

min-1

y 5.13 mg L-1

, segn el proceso y la

muestra. En los tratamientos combinados con O3, la dosis de H2O2 utilizada es 0.04 mM, y la

de TiO2 , 1 g L-1

. Para evaluar la influencia de la materia orgnica natural y los slidos en

suspensin en la tasa de desinfeccin los tratamientos se realizan en dos tipos de agua: agua

natural procedente del ro Ebro (Zaragoza, Espaa) y una solucin de NaCl al 0.9%. Para

obtener 4 unidades logartmicas de inactivacin son necesarios 3.6 mg O3 L-1

en un

tratamiento de O3; en un sistema O3/TiO2 se requieren 4.25 mg O3 L-1

, y en O3/H2O2, 2.7 mg O3

L-1

, siempre tras procesar el agua natural. Para conseguir la misma inactivacin en una

solucin de NaCl son necesarios 0.42 mg O3 L-1

en un tratamiento de O3; 1,15 mg O3 L-1 en un

sistema O3/TiO2, y 0,06 mg O3 L-1

en un proceso O3/H2O2. Aunque los tres tratamientos

estudiados poseen una alta actividad bactericida debido al nmero de reducciones de las

bacterias supervivientes hasta niveles no detectables, el sistema O3/H2O2 es el ms efectivo

para eliminar las clulas de C. perfringens con un menor tiempo de contacto, seguido por los

sistemas de O3 y de O3/TiO2.

Palabras clave Clostridium perfringens, Ozono, Perxido de hidrgeno, Dixido de titanio, Agua potable, Desinfeccin, Oxidacin avanzada, La eficacia del ozono, CosemarOzono,

OzonoHogar, cienciadelozono.

INTRODUCCIN A LA EFICACIA DEL OZONO

La transmisin de microorganismos patgenos a travs del agua ha sido histricamente el foco

ms importante de algunas enfermedades. En 1854, Londres sufri una epidemia de clera,

siendo sta una de las primeras enfermedades transmitidas por el agua reconocidas como tal

(Bates, 2000). Hoy en da la lista de este tipo de enfermedades es considerablemente ms

larga y engloba bacterias, virus y protozoos. Debido a sus problemas para acceder a los

suministros de agua potable (EPA, 1999), los pases subdesarrollados estn entre los ms

afectados por esta clase de enfermedades.

Normalmente, la contaminacin de este tipo de agua por sustancias procedentes del entorno y

del uso masivo e indiscriminado que los humanos hacen de ella no permite que se pueda

dedicar a ciertos usos sin la correcin previa de alguno de sus parmetros. Si el destino del

agua es el consumo humano es necesaria la aplicacin de un proceso previo denominado

potabilizacin, el cual se lleva a cabo en instalaciones creadas con este objetivo: son las

denominadas plantas potabilizadoras. El proceso de potabilizacin tiene como objetivo la

eliminacin de los microorganismos patgenos (desinfeccin) y de los contaminantes

orgnicos e inorgnicos (oxidacin) presentes en el agua natural. La desinfeccin del agua

potable proporciona la barrera final frente a la transmisin de una amplia variedad de agentes

infecciosos potencialmente transmitidos por el agua.

La mayor parte de los microorgaismos patgenos se vierten en las aguas naturales a travs de las aguas residuales, y su presencia indica contaminacin fecal, lo que representa un riesgo para la salud pblica. A diferencia de los niveles de contaminantes qumicos, en los anlisis de

agua destinada al consumo humano no se admite ningn nivel de contaminantes

microbiolgicos, por bajo que ste sea: una pequea cantidad de patgenos es capaz de

desarrollar una infeccin en su husped, o incluso provocar su muerte. Es por eso que el agua

destinada al consumo, la cocina, la bebida y la higiene personal no debe contener ningn

agente que sea patgeno para los seres humanos (WHO, 1995). Esta circunstancia hace que el

anlisis microbiolgico del agua resulte vital.

Como consecuencia de la implantacin en Europa de la Directiva 98/83/CE, relativa a la

calidad del agua destinada al consumo humano, en este tipo de agua se debe llevar a cabo un

control sistemtico de los indicadores bacterianos fecales. En esta nueva directiva se ha

incluido la bacteria Clostridium perfringens como nuevo parmetro microbiolgico a

comprobar, debido a que los indicadores tradicionales (como Escherichia coli y los coliformes)

son inactivados durante un corto perodo de tiempo con los tratamientos de desinfeccin del

agua tradicionales, como el cloro (Payment, 1999), lo que crea una falsa sensacin de

seguridad. Varios estudios han revelado que a menudo los indicadores bacterianos

tradicionales informan de que el agua est libre de contaminacin fecal, a pesar de que los

virus, los protozoos y las bacterias que forman esporas s aparecen en ella, demostrando as

que dichos indicadores no son completamente fiables (Gesche, 2003). En previsin de las

situaciones adversas el C. perfringens forma esporas y sobrevive en el agua mucho ms

tiempo que los coliformes. Por tanto, su presencia en aguas desinfectadas puede indicar que

el tratamiento ha sido deficiente, y que quizs han podido sobrevivir tambin otros patgenos.

As, en los ltimos aos se ha afirmado que el C. perfringens podra ser un indicador

recomendable para detectar la presencia de patgenos de origen fecal en aguas de superficie

(Payment and Franco, 1993; Hijnen et al., 2000) y un indicador biolgico de la eficiencia de la

desinfeccin en sistemas acuticos, razn por la cual ha sido seleccionado como objeto de

este estudio. El C. perfringens est incluido en Espaa en el Decreto por el que se establecen

los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano (Real Decreto 140/2003)

como parte de los estndares microbiolgicos aplicados al agua potable, y es monitorizado en

las plantas de tratamiento de aguas de superficie en muestras de 100 mL.

El tratamiento convencional del agua incluye un grupo de procesos (pre-oxidacin, adsorcin

de carbn activado, coagulacin-floculacin-decantacin, oxidacin intermedia, filtracin de

arena y postcloracin) que una vez aplicados a las fuentes de agua bruta contribuyen a la

reduccin de los microorganismos que amenaza la salud pblica. Aunque el cloro es el

desinfectante de agua ms comn y el ms utilizado, todava siguen formndose subproductos

no deseados, como los trihalometanos. Estos subproductos de la desinfeccin muestran una

actividad potencialmente cancergena, y por lo tanto se ha posibilitado su sustitucin gradual

por otros agentes como la eficacia del ozono. Sin embargo, el cloro seguir siendo usado como desinfectante en la fase final durante mucho tiempo, porque es el nico agente que posee

poder residual y asegura la llegada de agua desinfectada a los puntos de consumo (Bueno,

1997).

En la actualidad se estn estudiando nuevos procesos, denominados tcnicas de oxidacin avanzadas (AOTs), como alternativa para eliminar contaminantes concretos del agua y as evitar la generacin de subproductos peligrosos durante su tratamiento. Estas tcnicas

generan altas concentraciones de radicales hidroxilos, una especie qumica altamente reactiva.

La eficacia del ozono en agua puede seguir dos rutas: la oxidacin directa de los compuestos

por ozono molecular y la oxidacin indirecta mediante los radicales libres producidos durante

la descomposicin del ozono y las reacciones entre el ozono y las especies orgnicas e

inorgnicas del agua (Hoign and Bader, 1983). Hoign y Bader (1997) descubrieron que la

oxidacin directa con el ozono molecular es de primordial importancia en un medio cido. La

oxidacin por hidroxilos empieza a ser dominante bajo condiciones que favorezcan la

produccin de radicales libres hidroxilos, como un pH elevado, la exposicin a UV o la adicin

de perxido de hidrgeno. Adems de radicales hidroxilos se generan radicales de otros tipos,

como los superxidos, oznidos e hidroperxidos. A continuacin aparece descrita la cadena

(Kuo et al., 1999):

Iniciacin:

Propagacin:

Terminacin: combinaciones de y

Los dos mecanismos de reaccin del ozono pueden coexistir con el pH del agua natural.

Durante el proceso de produccin de AOTs al ozono se le pueden aadir algunas sustancias

para favorecer la estructura radical de la reaccin. La descomposicin del ozono que sta

produce puede incrementar la presencia de OH-, perxido de hidrgeno, fotlisis por

radiacin ultravioleta y catalizadores metlicos (Oppenlnder, 2003).

El resultado de la adicin de perxido de hidrgeno al ozono es un sistema de peroxono. H2O2 es un iniciador muy importante que puede influenciar el proceso de ozonizacin. Tras aadir

perxido de hidrgeno al ozono, una parte de ste se disocia en HO2, el cual tiene una mayor

capacidad de iniciacin que el OH- y acelera la descomposicin del ozono. El resultado de la

adicin de dixido de titanio al ozono es el proceso de ozonizacin cataltica. El catalizador

puede descomponer el ozono en radicales libres o adsorber uno o ambos reactivos (ozono y

sustancias contaminantes), facilitando sus reacciones.

No est claro qu mecanismo es el responsable de la inactivacin de los microorganismos, si el

ozono molecular o los radicales intermedios que se forman. Algunos investigadores creen que

la desinfeccin con ozono es el resultado de una reaccin directa del ozono (Finch et al., 1992;

Hunt y Marias, 1999; Labatiuk et al., 1994), mientras que otros creen que el mecanismo ms

importante es el radical hidroxilo (Bancroft, 1984). El primer punto atacado parece ser la

membrana bacteriana. Tambin afecta a la actividad enzimtica de la bacteria actuando sobre

los grupos sulfhidrilos de ciertas encimas. Ms all de la membrana y de la pared celular, el

ozono puede actuar en el material del ncleo en el interior de la clula (Giese y Christensen,

1954). Pese a esto, la sensibilidad al ozono de los microorganismos se ve afectada por la

materia orgnica presente en el agua, y por los parmetros fsico-qumicos (Bezirtzoglou et

al.,1994).

As, el objetivo de este estudio es comparar la capacidad desinfectante de varias de las nuevas

tcnicas de oxidacin que se han estudiado en los ltimos aos como sustituto del cloro en las

etapas de pre-oxidacin y oxidacin intermedia del tratamiento de agua potable, es decir, O3

(ozoninacin) y O3 combinado con H2O2 (peroxono) y TiO2 (ozonizacin cataltica), en una

poblacin de C. perfringens , y evaluar en qu grado la materia orgnica del agua de superficie

natural mejora o justifica esa inactivacin.

MATERIALES Y MTODOS Muestras

Los tratamientos de desinfeccin se realizan con dos tipos de agua: agua natural y una solucin

de NaCl al 0,9%. Las muestras de agua se recogen del ro Ebro, ms arriba del punto de entrada

de la planta potabilizadora de Zaragoza. Se distribuye una muestra de 25 litros en botellas ISO

de un litro de volumen. Las muestras se conservan a -20oC para que el mantenimiento sea

perfecto. El carbono orgnico total (TOC) de la muestra natural es 31 mg L-1

. La solucin de

NaCl se prepara con un reactivo de cloruro de sodio (Panreac) disuelto en agua ultrapura

milliQ para conseguir una solucin al 0,9% y con un pH similar al del agua natural que

reproduzca las mismas condiciones en las que se encuentra sta.

Las muestras presentan de manera natural una baja concentracin de C. perfringens (35 . 10

2

CFU/100 mL) y es necesario incrementar esta poblacin de forma artificial para fortelecerlas.

As, se prepara una suspensin celular concentrada. Para ello, se incuba una cepa salvaje de C.

perfringens aislada del ro Ebro en agar enriquecido Schaedler (Scharlab) con un 5% de sangre

de cordero estril desfibrinada. Tras 24 horas, y a 37oC, las clulas son trasladadas de la capa

de agar y suspendidas en una solucin salina. La muestra a estudiar es la mezcla del agua

natural o la solucin de NaCl con la suspensin celular. Estas muestras fortalecidas poseen una

poblacin inicial de C. perfringens que vara entre 106 y 10

8 CFU/100mL.

Anlisis de los parmetros fsico-qumicos La tabla 1 muestra la relacin de los parmetros fsico-qumicos utilizados en la caracterizacin

de las muestras, al igual que la metodologa analtica y la instrumentacin relacionada.

Pruebas Clostridium perfringens El cultivo y enumeracin de C. perfringens es llevado a cabo de acuerdo con el procedimiento

ISO 6461-2:1986. El anlisis de las muestras se realiza mediante el mtodo de filtracin por

membrana. Se usan membranas de celulosa estriles (Millipore) con poros de 0.22 m y 47

mm de dimetro. Despus de filtrar la muestra al vaco, la membrana se coloca en una placa

de Petri en la que se vierte con agar SPS (Scharlab); despus se incuba en jarras para

anaerobios (Oxoid) a 37oC. Tras 18-24 horas, se cuentan las colonias negras y con algunas de

ellas se realiza como prueba de confirmacin una tincin de Gram.

Se filtran diferentes volmenes de cada muestra tomada para asegurar un recuento fiable en

cada perodo de muestreo. La enumeracin de las colonias se expresa como CFU (unidades

formadoras de colonias) por 100mL de muestra por cada tiempo de contacto. Estas

concentraciones son transformadas a log10 y la eliminacin de bacterias, Log (Nt/N0), se

calcula a partir de la poblacin de C. perfringens inicial (N0) y la poblacin de C. perfringens

que queda tras el tiempo t (Nt)

Ozonizacin, peroxono y ozonizacin cataltica a escala de laboratorio Materiales

Toda la cristalera se introduce en autoclave a 121oC durante 15 minutos para esterilizarla.

Todas las soluciones y medios de cultivo se prepararan con agua ultrapura MilliQ, y durante

todo el proceso se utilizan qumicos reactivos analticos.

El catalizador utilizado en este estudio se trata con TiO2 procedente de TiO2 100% anatasa

(Panreac). El TiO2 tratado se obtiene mediante un tratamiento trmico que consiste en un

calentamiento de 12 horas a 900oC. Tras enfriarse y alcanzar la temperatura ambiente, el TiO2

fue prensado, triturado y tamizado para obtener un dimetro de partcula de 0,5 mm. Se

caracteriza mediante los mtodos FTIR y BET. El rea especfica es de 6,43 g m_2

. El FTIR

muestra que el TiO2 tratado es una mezcla de un 80% de anatasa y un 20% de rutilo. La

solucin de perxido de hidrgeno se prepara a partir de una solucin de H2O2 concentrada al

30% en peso (Carlo Erba, calidad a la hora de analizar).

El generador de ozono Los experimentos con ozono se realizan con ozono generado "in situ" en el laboratorio a partir

de oxgeno seco pre-filtrado y utilizando un generador de ozono Fischer Modelo 500. El

generador de ozono consta de dos electrodos, entre los que se produce alto voltaje y a travs de los cuales fluye una corriente de oxgeno puro. Tiene lugar una descarga y se produce

oxgeno atmico. Cuando el oxgeno molecular y el atmico se combinan se genera una

molcula de ozono. El generador de ozono est conectado a un reactor cerrado de cristal, en

el cual se sita la muestra y al que se transfiere el gas de ozono a travs de una contactor con

difusor de burbujas (O3generado). Este reactor funciona en modo semi-continuo: continuo en el

caso del gas y discontinuo en el del lquido. Todos los experimentos se llevan a cabo en el

reactor de ozonizacin descrito en la Figura 1.

El ozono no transferido en el agua del proceso durante el contacto se libera del reactor en

forma de O3 no consumido. El O3 no consumido es enviado a dos unidades destructoras de ozono

que contienen 250 mL de una solucin KL al 2%. Cuando el ozono reacciona con este KL es

reducido a oxgeno y se libera a la atmsfera en forma de elemento inocuo.

Tanto el ozono generado como el no consumido se calculan mediante un mtodo iodomtrico

(Kolthoff y Belchor, 1957). El ozono residual, disuelto en la muestra, se mide mediante una

prueba de color (Merck) asociada al espectrofotmetro UV/Vis (Thermospectronic, Helios ).

Luego, el ozono consumido por la muestra se calcula siguiendo la siguiente frmula:

O3 consumido = O3 generado_O3 no consumido

_ O3 disuelto residual

En los experimentos de O3/TiO2 y O3/H2O2 el TiO2 y el H2O2 se aaden en el reactor en el

mismo momento en el que el ozono comienza a extenderse a travs de la muestra.

Para comparar los resultados obtenidos con los tres tipos de sistemas de desinfeccin, los

resultados se expresan en forma de mg O3 L_1

, ya que el volumen inicial del reactor cambia

tras la toma de las muestras durante el experimento, variando as la concentracin de ozono

aplicada.

Condiciones de operacin

Los tres tratamientos se llevan a cabo por triplicado con cada tipo de muestra y a temperatura

ambiente. El reactor utilizado para albergar la muestra es de vidrio Pyrex; su forma es esfrica

y tiene una capacidad de 3 L. Cada tratamiento tiene una duracin de 10 minutos, y el

volumen inicial de la muestra es de 1,5L. El generador de ozono produce 577.6 mg O3 h_1

con

un caudal de oxgeno de 100 L O2 h_1

. En agua natural el ozono consumido es de alrededor de

3.53.8 mg O3 L_1

min_1

. En la solucin de NaCl el ozono consumido oscila entre 0.62.9 mg O3

L_1

min_1

.

La dosis de TiO2 aadida en el sistema O3/TiO2 es de 1 g L_1

y la concentracin de H2O2

utilizada en el proceso O3/H2O2 es de 0.04 mM. Adems de estos tres experimentos llevados

acabo con el ozono como elemento comn se llevaron a cabo dos ms de control, con slo

TiO2 y H2O2. Se toman a intervalos muestras de las botellas estriles de vidrio con tiosulfato de

sodio para neutralizar los residuos de ozono y perxido de hidrgeno y evitar as que estos

compuestos sigan ejerciendo su actividad bactericida.

RESULTADOS Y DISCUSIN Resultados fsicos y qumicos Las Tablas 2 y 3 muestras los resultados relativos al anlisis de parmetros fsicoqumicos en

cada tiempo de contacto de los experimentos. La Tabla 2 muestra los resultados obtenidos con

la muestra natural, y la Tabla 3 los resultados obtenidos con la muestra sinttica. Tras los

procesos estudiados no hay ninguna variacin significativa en los valores del pH o de la

conductividad. Es important subrayar que a lo largo de los distintos tratamientos no hay

ninguna modificacin importante en el TOC.

La influencia de la materia orgnica natural en la supervivencia del C. perfringens Si en cada tipo de muestra se comparan los tratamientos con ozonizacin, peroxono y

ozonizacin cataltica, se observa que las curvas de inactivacin del C. perfringens de la

solucin de NaCl muestran una inactivacin ms rpida que las del agua natural, tal y como se

ve en la Figura 2.

La figura 2a muestra que en la muestra natural la concentracin bacteriana disminuye ms

lentamente y es necesaria una dosis de ozono mayor que la de la solucin NaCl para conseguir

el mismo nivel de inactivacin que en sta. En la muestra natural, para obtener 4 unidades

logartmicas de inactivacin o una reduccin del 99,99% son necesarios 3.6 mg O3 L-1

en un

tratamiento de O3; en un sistema O3/TiO2 se requieren 4.25 mg O3 L-1

, y en O3/H2O2, 2.7 mg O3

L-1

. Sin embargo, como se puede observar en la Figura 2b, para conseguir en la muestra

sinttica la misma inactivacin se necesitan 0.42 mg O3 L_1

en el tratamiento de O3, 1.15 mg O3

L_1

en el sistema de O3/TiO2 y 0.06 mg O3 L_1

en el proceso O3/H2O2 .

Existe una correlacin entre los resultados obtenidos y el hecho de que la presencia de materia

orgnica reduce la cintica de inactivacin al competir con bacterias por las diferentes especies

oxidantes que se forman durante el tratamiento (Ireland, 1993). Los agregados microbianos

tambin pueden afectar la eficiencia de la desinfeccin, porque se crea fortaleza en presencia

de desinfectantes. Tal y como Hunt y Marias (1999) sugieren, el ozono disuelto se

descompone de forma ms rpida en presencia de cidos hmicos, y como consecuencia, las

bacterias sufren una menor exposicin al desinfectante, lo que hace que su inactivacin sea

ms lenta. El ozono reacciona con la materia en partculas, coloidal o disuelta que se

encuentra en el agua natural, y dichas reacciones pueden interferir con algunas de las

reacciones que provocan la inactivacin del C. perfringens . Sin embargo, en la solucin de

NaCl no hay ninguna materia orgnica, salvo los compuestos integrales de las membranas

celulares de las bacterias, por lo que los radicales hidroxilos y del ozono slo puede atacar las

estructuras orgnicas de las membranas de dichas bacterias, alterando su composicin y

funciones y causando su muerte de forma mucho ms rpida. Por eso la pendiente de la curva

es mayor.

En las Tablas 4 y 5 se representan la inactivacin logartmica bacteriana como una funcin del

tiempo de contacto y de la cantidad de mg O3 L_1

en el agua natural y en la solucin de NaCl,

respectivamente. Es importante mencionar que el elevado nivel de inactivacin logartmica

vara en cada experimento a causa de las diferentes concentraciones iniciales de bacterias, las

cuales se deben a la dificultad inherente de preparar la suspensin bacteriana. La eliminacin

de bacterias obtiene niveles no detectables mediante anlisis, y por lo tanto se puede

considerar como una desinfeccin total y exitosa en todos los casos. En los experimentos de

control realizados con TiO2 y H2O2 (en ausencia de O3) prcticamente no se produce la

eliminacin del C. perfringens , por lo que por s mismos su actividad bacteriana para

desinfectar agua es dbil.

La desinfeccin de O3, O3/H2O2 y O3/TiO2 en agua natural

Si prestamos atencin a la Figura 2a podemos ver que el tratamiento ms efectivo para

obtener los mayores niveles de inactivacin en la poblacin de C. perfringens inicial es el

sistema combinado O3/H2O2 . Dicho sistema elimina 4 unidades logartmicas con un tiempo de

contacto menor, por lo que la desinfeccin resulta adecuada (Venczel et al., 2004). La adicin

de H2O2 incrementa el efecto bactericida que el ozono tiene por s mismo, obteniendo una

reduccin de 4 unidades logartmicas en 45 segundos con una dosis de 2.7 mg O3 L_1

, frente a

los 58,2 segundos obtenidos con slo O3 y una dosis de 3.6 mg O3 L_1

. Esta combinacin

favorece la produccin de radicales hidroxilos de alta energa (OH*) a partir de la

descomposicin acelerada del ozono mediante perxido de hidrgeno

(Glaze et al., 1987; Staehelin y Hoign, 1982). La ruta indirecta del ozono se ve favorecida

frente a la directa debido a la conversin de molculas de ozono en radicales hidroxilos, la cual

incrementa su concentracin en relacin al sistema de O3 y hace que el tratamiento de

peroxono resulte ms eficiente en las condiciones estudiadas.

Cho y Yoon (2006) mostraron resultados similares tras estudiar el efecto bactericida

intensificado del peroxono seguido por una cloracin en esporas de Bacillus subtilis, lo que

sugiere que este sistema es una alternativa viable en los casos en los que el por s mismo el O3

no satisface los requisitos de desinfeccin e indica que el radical OH es por s mismo mucho

ms efectivo que la molcula de ozono cuando se trata de la inactivacin de microorganismos.

En referencia al sistema O3/TiO2 , para obtener una reduccin de 4 unidades logartmicas son

necesarios un tiempo de contacto de 1.2 minutos y 4.25 mg O3 L_1

. Es el sistema ms lento,

pero la desinfeccin se ajusta a los estndares. Durante la ozonizacin cataltica del agua

natural tienen lugar simultneamente varios mecanismos: la ozonizacin en el medio de los

constituyentes disueltos mediante una ruta directa de la molcula de ozono, y un mecanismo

indirecto de la especie radical que se forma a partir de la autodescomposicin del ozono y la

ozonizacin de las partculas adsorbidas en la superficie del catalizador TiO2 . Gogniat (2006)

sugiere que tanto los radicales OH como la adsorcin de bacterias en partculas TiO2 activas

realizan una funcin en la desinfeccin. Es importante subrayar que la efectividad de la

ozonizacin cataltica depende de muchos factores, como la superficie del catalizador, el pH de

la solucin, etc. El pH de TiO2 de punto de carga cero oscila entre 5.6 y 6.4, tal como indica la

bibliografa consultada (Nawrocki et al., 1993; Winkler y Marm, 2002; Beltrn et al., 2002).

As, dado que el TiO2 posee cidos de Lewis en su superficie, una vez el pH comienza a actuar

en la muestra natural (7.58) la adsorcin de contaminantes no es efectiva debido a la

presencia de iones OH- (base Lewis dura) que realizan una adsorcin en la superficie del TiO2

evitando la adsorcin de contaminantes.

En las principales plantas potabilizadores la dosis de ozono ms comn es de unos 3 mg L_1

, as

que tomando este valor como referencia la eliminacin de C. perfringens se podra cuantificar

en 2.8 unidades logartmicas en un sistema O3 , 4.5 unidades logartmicas con un proceso de

O3/H2O2 y 3.1 unidades con el tratamiento de O3/TiO2 . As, los resultados indican que, a

diferencia del H2O2, el TiO2 no supone una mejora significativa en la accin del ozono. Si se

utiliza el parmetro CT para comparar la capacidad desinfectante de varios agentes (el CT se

calcula como subproducto desinfectante (mg L_1

) multiplicado por el tiempo de contacto

(min) para obtener un nivel de inactivacin especfico) en la inactivacin de patgenos, el

tratamiento con un menor valor de CT capaz de obtener 2 unidades logartmicas o un 99% de

eliminacin y 4 unidades logartmicas o un 99,99% de reduccin es el de O3/H2O2, tal y como

indica la Tabla 6. Por esta razn se ha elegido este tratamiento como el proceso ms adecuado

para obtener una desinfeccin rpida y efectiva. Lo siguen el sistema de O3 y, finalmente, el de

O3/TiO2

Conclusiones de la Eficacia del Ozono Se pudieron en prctica los procesos de oxidacin avanzados O3 y sus combinaciones con H2O2

y TiO2 para evaluar la capacidad bactericida de estos tratamientos sobre el C. perfringens , un

indicador de contaminacin fecal. Todos los C. perfringens de las pruebas fueron inactivados

por el O3/H2O2 a una velocidad superior a la demostrada por el O3 y el O3/TiO2 en las

diferentes condiciones de prueba. La adicin de H2O2 al O3 favorece su descomposicin,

incrementando la concentracin de radicales libres de hidroxilo (con 2.7 mg O3 L_1

se obtiene

una eliminacin del 99.99% en 45 segundos en el tratamiento de O3/H2O2, frente a los 3.6 mg

O3 L_1

y los 58.2 segundos del sistema O3). Sin embargo, cuando se le aade al ozono (4.25 mg

O3 L_1

y 1.2 minutos de tratamiento) el TiO2 no mejora de forma importante la eficiencia de la

desinfeccin. Los tres tratamientos estudiados poseen una alta actividad bacteriana, tal y

como muestra el nmero de reducciones de las bacterias supervivientes a niveles no

detectables. Nuestro trabajo tambin indica que la materia orgnica del agua natural

obstaculiza la capacidad desinfectante de los tratamientos estudiados; la solucin de NaCl

muestra una inactivacin ms rpida que el agua natural debido a que la materia particulada

compite con los microorganismos por la actuacin de los desinfectantes.