El fluoruro es un contaminante de aguas subterráneas derivado de los minerales presentes en rocas y suelos (normalmente sedimentos de origen volcánico). En niveles superiores a 1,5 mg/L, puede afectar directamente a la salud de los seres humanos, por lo que debe eliminarse para garantizar un suministro de agua segura. No obstante, dado que los efectos negativos para la salud solo se producen a largo plazo y debido a que su implementación requiere mucho tiempo, los procesos de eliminación de fluoruro son más adecuados para las fases de estabilización y recuperación.

El impacto en la salud de la ingesta de fluoruro procedente de diversas fuentes, incluida el agua potable, durante un periodo prolongado incluyen el moteado de los dientes (se produce en la infancia), dolores articulares seguidos de deformidades esqueléticas, y problemas no esqueléticos (por ejemplo, letargo, disminución de la capacidad cognitiva). Puede eliminarse mediante adsorción/intercambio iónico en materiales filtrantes a base de fosfato de calcio u óxido de aluminio, o mediante procesos de tratamiento por precipitación y coagulación. La eliminación es posible a distintas escalas, desde los grandes suministros de agua potable hasta el nivel doméstico, mediante la utilización de filtros de eliminación de fluoruro [H. 13].

Consideraciones de diseño

No existe una tecnología única para la eliminación de fluoruros que se adapte a todos los contextos, y la elección de la tecnología depende de la situación local. Los factores que influyen especialmente en esta decisión incluyen la financiación disponible, la concentración de fluoruro y el pH del agua cruda, las necesidades de O&M, la disponibilidad de materias primas y la aceptación de la tecnología por parte de la población. Aunque existen diversas tecnologías avanzadas de eliminación (por ejemplo, ósmosis inversa T.15 , electrodiálisis y destilación), en los países con bajos ingresos los métodos suelen basarse en procesos de coagulación/precipitación o adsorción/intercambio iónico. En el caso de la coagulación y la precipitación, los productos químicos añadidos, como las sales de calcio y aluminio, forman precipitados que fijan el fluoruro y pueden eliminarse mediante la sedimentación y la filtración convencionales. El método más consolidado a escala comunitaria, la técnica de Nalgonda, utiliza la adición de sulfato de aluminio e hidróxido de calcio (cal). La dosis de productos químicos varía en función de la concentración de fluoruro en las aguas subterráneas y debe calcularse para evitar una dosificación excesiva o insuficiente.
Las principales ventajas de la coagulación/precipitación son los costos moderados del tratamiento y la disponibilidad local de productos químicos, aunque se requiere un suministro diario de productos químicos y los lodos producidos deben eliminarse adecuadamente.

La adsorción/intercambio iónico hace pasar el agua a través de una capa de material poroso ("lecho de contacto") para eliminar el fluoruro a través de la adsorción al material del lecho de contacto. Entre los materiales adecuados para el lecho de contacto se encuentran la alúmina activada o los materiales a base de fosfato de calcio, como la hidroxiapatita sintética y el carbón óseo.
Una ventaja importante de la adsorción/intercambio iónico es que muchos materiales filtrantes pueden regenerarse una vez alcanzada la capacidad de absorción. En este caso, el fluoruro se elimina haciendo pasar una solución básica (alcalina) sobre el lecho filtrante, seguida de una reactivación mediante una solución ácida antes de su reutilización, aunque la capacidad de eliminación de fluoruro del medio filtrante disminuye con cada ciclo de regeneración. Las desventajas de la adsorción/intercambio iónico son que la alúmina activada no siempre está disponible a nivel local o puede ser demasiado cara, mientras que la calidad del carbón óseo puede ser muy variable por lo que requiere un control frecuente y se necesita destreza para su producción. La hidroxiapatita sintética (HAP), químicamente igual al carbón óseo, suele tener una mayor capacidad de absorción y una menor fluctuación de la calidad. Otras técnicas de eliminación de fluoruros son la electrocoagulación (una mezcla de electroquímica, coagulación y precipitación) y la técnica Nakuru (una mezcla de precipitación y adsorción). La mayoría de las técnicas pueden eliminar más del 90 % del fluoruro, aunque un pH o una alcalinidad más elevados pueden hacer que algunas técnicas sean menos eficaces (por ejemplo, la alúmina activada y la coagulación/precipitación son menos eficaces con niveles más elevados).

Materiales

Los materiales dependen del tipo de proceso de eliminación elegido y pueden incluir la infraestructura física de tratamiento, los medios filtrantes y diversos productos químicos para el tratamiento o la regeneración de los medios. Es posible que algunos de ellos no estén disponibles localmente.

Aplicabilidad

La eliminación del fluoruro es más adecuada para las fases de estabilización y recuperación, ya que su impacto negativo sobre la salud solo es resultado de un uso prolongado de la fuente contaminada. Los niveles más altos de fluoruro deben atenderse; sin embargo, en una emergencia aguda, la atención se centra principalmente en el suministro de cantidades suficientes de agua potable. Cuando se utiliza la coagulación T.4 , T.5 en un contexto de emergencia, los niveles de fluoruro se reducen a pesar de todo.

Operación y mantenimiento

Cada sistema requiere actividades de O&M diferentes, pero la mayoría tienen requisitos de O&M importantes. En el caso de la coagulación/precipitación, la O&M incluye la dosificación diaria de productos químicos y la eliminación de lodo; además, la planta suele necesitar una fuente de alimentación. En el caso de la adsorción/intercambio iónico, la O&M es menos frecuente, pero, en caso de ser necesaria, se regenera el lecho de contacto con álcalis y ácidos. Estos productos químicos deben almacenarse y manipularse con cuidado, por lo que suele ser más fácil hacerlo a nivel centralizado.

Salud y seguridad

La coagulación/precipitación produce lodos diarios, y la adsorción/intercambio iónico satura el material filtrante con el tiempo.
Ambos pueden suponer un peligro para el medio ambiente, y los residuos deben eliminarse de forma segura (por ejemplo, en vertederos alejados de fuentes de agua potable). La regeneración de materiales del lecho de contacto mediante álcalis y ácidos puede ser peligrosa y requiere de una capacitación adecuada de los operarios, así como equipos de protección personal (gafas, overoles, guantes, botas).

Costos

Algunos procesos son más caros que otros. El costo está relacionado con los materiales reales utilizados o reutilizados (por ejemplo, productos químicos o medios filtrantes), la infraestructura (por ejemplo, planta de tratamiento, agitador u horno) y la mano de obra necesaria para producir o regenerar los materiales (por ejemplo, se necesita bastante para la producción de carbón óseo). Para la mayoría de los procesos, el costo suele ser demasiado elevado para realizarse a nivel doméstico o comunitario sin algún tipo de financiamiento externo o gubernamental, especialmente cuando los niveles de fluoruro son más elevados y los ciclos de regeneración son más frecuentes.

Consideraciones medioambientales y sociales

Es posible que el carbón óseo no sea aceptable en algunas zonas por motivos religiosos o culturales. En el caso de la coagulación/precipitación, los niveles elevados de sulfato del agua tratada pueden ser inaceptables para los usuarios. La introducción del tratamiento con fluoruro a escala comunitaria requiere la participación y el compromiso de todas las partes interesadas desde el principio. Cuando la concienciación sea escasa, serán necesarias intervenciones de información y cambio de comportamiento (ver[ X.16]). Los efectos a largo plazo de la intoxicación por fluoruro no son evidentes y los usuarios podrían ser reacios a aceptar este tratamiento si conlleva mayores costos. Las soluciones de regeneración o los medios filtrantes saturados suponen un peligro para el medioambiente y deben eliminarse de forma segura lejos de las fuentes de agua potable o de las tierras utilizadas en la agricultura.