La purificación del agua es esencial para garantizar la salud, y la elección del medio filtrante puede influir en la eficacia del proceso. Dos de las tecnologías más utilizadas son los filtros que combinan una estructura cerámica con un núcleo de carbón activado y aquellos en los que el carbón activado en bloque constituye el medio filtrante principal. A continuación, analizamos sus características, ventajas, desventajas y las consecuencias de contar con niveles más bajos o mayores de carbón activado.
1. Tecnologías de Filtración
Filtros con Núcleo de Cerámica y Carbón Activado
Estos filtros, de tecnología tradicional, integran dos componentes complementarios:
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Cerámica: Actúa como barrera física. Gracias a su porosidad controlada, retiene sedimentos, microorganismos y partículas en suspensión, aportando una primera etapa de filtración mecánica (Halem et al., 2017).
- Carbón Activado (en menor cantidad): Se añade en forma de núcleo o inserto en la estructura cerámica. Su función principal es adsorber compuestos orgánicos, cloro y olores. Sin embargo, al estar presente en menor cantidad, su capacidad de adsorción de contaminantes químicos es limitada en comparación con sistemas dedicados exclusivamente al carbón activado (Dąbrowski, 2001).
Filtros Multi-etapa con Medio Filtrante Principal de Carbón Activado en Bloque
En estos sistemas de nueva generación, el carbón activado constituye la mayor parte del medio filtrante.
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Carbón Activado en Bloque: Se comprime en forma sólida, lo que maximiza su superficie específica –a veces alcanzando hasta 1.000–1.500 m² por gramo– y permite una alta capacidad de adsorción de contaminantes químicos, incluyendo compuestos orgánicos volátiles, pesticidas y, en algunos casos, iones metálicos (Baker, 2012; EPA, 2018).
- Al no contar con una barrera física cómo la cerámica, estos filtros suelen contar con una etapa de pre-filtrado conformada por Polipropileno (PP) ó Poliéster (PE) para la eliminación de partículas en suspensión y de mayor tamaño. Esto los hace muy efectivos en la mejora del sabor y la reducción de olores y químicos en general.
2. Eficacia en la Eliminación de Contaminantes
Eliminación de Compuestos Orgánicos y Olores
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Bloque de Carbón Activado:
Debido a su mayor cantidad de material, los filtros basados principalmente en bloque de carbón activado ofrecen una adsorción superior de compuestos orgánicos, cloro y olores. Esto se traduce en un agua con un sabor y olor significativamente mejorados, según se ha documentado en estudios de la American Water Works Association (EPA, 2018).
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Núcleo de Cerámica con Carbón Activado:
Aunque aportan beneficios en términos de filtración mecánica, la menor cantidad de carbón activado puede limitar la eliminación de contaminantes químicos en comparación con los sistemas dedicados principalmente al carbón. Esto puede resultar en una reducción menos eficiente de compuestos orgánicos y ciertos pesticidas (Dąbrowski, 2001).
Eliminación de Metales Pesados
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Carbón Activado: Tiene capacidad para adsorber ciertos iones metálicos; sin embargo, su eficacia depende de la química superficial y de la cantidad presente. En filtros con mayor proporción de carbón activado (bloque), la adsorción de metales pesados como plomo, arsénico o mercurio suele ser mayor (Binnie et al., 2009).
- Etapa Complementaria KDF: La incorporación de una etapa como KDF, basada en una aleación de cobre y zinc, favorece reacciones redox que transforman los metales disueltos en formas menos móviles o insolubles. Esta etapa resulta especialmente útil para mejorar la eliminación de metales pesados en sistemas donde el carbón activado es la principal tecnología de adsorción (EPA, 2018).
3. Ventajas y Desventajas
Filtros con Núcleo de Cerámica y Carbón Activado
Ventajas:
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Filtración Mecánica Eficiente: La cerámica retiene sedimentos, bacterias y partículas, ofreciendo una barrera física robusta.
- Bajo Costo Operativo en Entornos Rurales: Son ideales para zonas con infraestructura limitada, donde la simplicidad y la facilidad de mantenimiento son fundamentales (Halem et al., 2017).
Desventajas:
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Capacidad Limitada de Adsorción Química: La menor cantidad de carbón activado reduce la eficacia en la eliminación de compuestos orgánicos y metales pesados.
- Vida Útil y Mantenimiento: Pueden saturarse rápidamente y requerir reemplazos o limpiezas frecuentes para mantener su desempeño y velocidad de filtrado.
Filtros con Medio Filtrante Principal de Carbón Activado en Bloque
Ventajas:
- Alta Capacidad Adsorbente: Ofrecen una mayor superficie específica para la adsorción, lo que resulta en una eliminación más eficaz de químicos, cloro y algunos metales.
- Multi-etapa: Suelen combinarse con otras etapas de filtrado para complementar la reducción de metales pesados y la eliminación de partículas en suspensión.
- Mejora Significativa del Sabor y Olor: La alta cantidad de carbón activado ayuda a proporcionar un agua más limpia y con mejor palatabilidad (Baker, 2012).
- Sin mantenimiento: No suelen requerir limpiezas regulares.
Desventajas:
- Filtración Mecánica Inferior: Al carecer de una barrera cerámica, estos sistemas pueden dejar pasar sedimentos y microorganismos si no se combinan con etapas adicionales.
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Costos: Suelen ser equipos menos accesibles que los basados en velas de cerámica y carbón activado.
4. Conclusión
La elección entre filtros con núcleo de cerámica y carbón activado y aquellos cuyo medio filtrante principal es el bloque de carbón activado dependerá de las condiciones específicas del agua a tratar y de las necesidades del usuario.
- En zonas rurales o en países en desarrollo, donde el agua puede contener altos niveles de sedimentos y microorganismos, la combinación cerámica/carbono es ventajosa por su capacidad de filtración mecánica y su bajo costo operativo.
- En mercados desarrollados con agua municipal pre-tratada debidamente con Cloro, los sistemas basados en bloque de carbón activado (a menudo complementados con etapas KDF) son preferibles para mejorar el sabor y eliminar contaminantes químicos y metales pesados.
La incorporación de una etapa KDF puede complementar ambos sistemas al mejorar la eliminación de metales pesados, aportando una solución integral para garantizar agua potable de alta calidad.
Referencias
- Baker, R. W. (2012). Membrane Technology and Applications. John Wiley & Sons.
- Binnie, C., Kimber, M., & Smethurst, G. (2009). Basic Water Treatment. Royal Society of Chemistry.
- Dąbrowski, A. (2001). Adsorption — From Theory to Practice. Advances in Colloid and Interface Science, 93(1-3), 135-224.
- U.S. Environmental Protection Agency (EPA). (2018). National Primary Drinking Water Regulations. EPA.
- Halem, L., Laan, N., & Soppe, W. (2017). Evaluación de la filtración cerámica para potabilización de agua en comunidades rurales. Journal of Water and Health, 15(2), 250-258.