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En el tratamiento del agua, los profesionales enfrentan un desafío crítico: cómo eliminar eficazmente los microorganismos dañinos como bacterias y virus y al mismo tiempo minimizar la producción de subproductos de la desinfección para garantizar un agua potable segura. El dióxido de cloro (ClO₂) ha surgido como una solución poderosa que ofrece un rendimiento superior como oxidante, biocida y desinfectante. Este artículo explora los mecanismos, aplicaciones, estándares de seguridad y métodos de producción del dióxido de cloro en el tratamiento del agua.

El dióxido de cloro, compuesto por un átomo de cloro y dos átomos de oxígeno, ofrece claras ventajas sobre la desinfección tradicional con cloro. Demuestra excelentes capacidades de oxidación, esterilización y desinfección en concentraciones más bajas. En particular, reacciona mínimamente con los compuestos orgánicos del agua, lo que reduce significativamente el riesgo de formación de subproductos de desinfección (DBP). Eficaz en un amplio rango de pH (6-9), el dióxido de cloro mantiene su poder desinfectante independientemente de la acidez del agua. Principalmente destruye los microorganismos al alterar las paredes celulares, previniendo enfermedades transmitidas por el agua. A diferencia del cloro gaseoso, el dióxido de cloro existe como gas disuelto en agua con una solubilidad aproximadamente diez veces mayor y puede eliminarse mediante aireación.

Las biopelículas (comunidades microbianas complejas que se forman en las superficies) plantean desafíos importantes ya que resisten los desinfectantes convencionales. El dióxido de cloro penetra y altera eficazmente las estructuras de biopelículas, controlando su crecimiento y proliferación. Este control de biopelículas también reduce indirectamente la corrosión del acero, extendiendo la vida útil del equipo.

• EPA de EE. UU.: Máximo 0,8 ppm en agua potable
• OSHA: límite de exposición de 8 horas de 0,1 ppm (0,3 mg/m³) para trabajadores
• Directiva de agua potable de la UE: límite de aplicación de 0,2 ppm, con clorito por debajo de 0,2 ppm y clorato por debajo de 0,25 ppm.

Si bien tanto el cloro como el dióxido de cloro actúan como oxidantes al aceptar electrones, el dióxido de cloro demuestra una capacidad superior: absorbe hasta cinco electrones en condiciones ácidas frente a los dos del cloro. En ambientes neutros como el agua potable, el dióxido de cloro normalmente acepta un electrón. Es importante destacar que no reacciona con muchos compuestos orgánicos, lo que evita la formación de sustancias orgánicas cloradas peligrosas.

Cuando se mantiene en concentraciones desinfectantes adecuadas en los sistemas de circulación, la corrosividad del dióxido de cloro se vuelve insignificante. Su alta solubilidad (10 veces mayor que el cloro) y sus modernos métodos de producción minimizan los riesgos de corrosión en aplicaciones de tratamiento de agua.

El dióxido de cloro logra una desinfección superior en concentraciones más bajas en comparación con las alternativas. Su excelente efecto residual en agua pura contrasta con la rápida autodescomposición del ozono y el posterior crecimiento bacteriano.

• Método clorito de sodio-hipoclorito de sodio
• Método de clorito de sodio y ácido clorhídrico.
• Método clorito-ácido sulfúrico
• Método de clorito-persulfato

Estos procesos normalmente producen soluciones que contienen 1-3 g/L de dióxido de cloro, siendo los primeros tres métodos los más comunes para el tratamiento de agua municipal.

Si bien la producción de dióxido de cloro cuesta entre 5 y 10 veces más que el cloro (dependiendo de los químicos precursores), su excepcional control de la biopelícula justifica el gasto en muchas aplicaciones.

El gas dióxido de cloro no se puede almacenar debido al riesgo de explosión por encima del 10 % de concentración o bajo presión. Para el almacenamiento, se mantiene como una solución al 0,3 % (3 g/L) en condiciones frescas y oscuras donde permanece estable y soluble.

Aunque se considera peligroso para el medio ambiente, el dióxido de cloro persiste brevemente (minutos en el aire y horas en el agua o el suelo) antes de descomponerse. En la atmósfera, se fotodegrada rápidamente con una vida media de segundos.

• Purificación de agua potable
• Saneamiento de piscinas y parques acuáticos.
• Procesamiento de alimentos y bebidas.
• mantenimiento de torres de enfriamiento
• Sistemas de agua industriales
• Tratamiento de aguas residuales

Como oxidante más suave que el ácido hipocloroso con valores de ORP más bajos, el dióxido de cloro evita la formación de DBP clorados como los THM y al mismo tiempo mantiene efectos residuales superiores en comparación con el ozono.

El diseño adecuado del sistema, incluido el tamaño del generador, los controles de dosificación y la configuración del tanque de lotes, puede minimizar la formación de clorato durante la producción y aplicación de dióxido de cloro.

La poderosa desinfección del dióxido de cloro con bajos niveles residuales y una mínima reacción con los compuestos orgánicos lo hace particularmente efectivo para el tratamiento de torres de enfriamiento, reduciendo los subproductos orgánicos clorados.

El proceso de clorito de sodio-cloro demuestra una eficiencia un 20 % mayor que los métodos basados ​​en ácido para aplicaciones a gran escala como el tratamiento de agua potable y los sistemas de refrigeración.

Si bien ningún sistema suministra directamente concentraciones predeterminadas de dióxido de cloro, la activación adecuada del clorito de sodio o precursores de clorato mediante acidificación u oxidación del cloro permite un control preciso.