Uno de las ideas son los siguientes experimentos
1.- Toma un recipiente de plástico transparente (botella de refresco cortada por la parte inferior)
2.- Rellena el interior con capas de algodón, arena fina, arena gruesa y grava, tal como puedes apreciar en la imagen. Coloca el "invento" en la posición adecuada y sitúa un recipiente bajo la boca de la botella.
FUNCIONAMIENTO
Toma un recipiente con agua. Echa en el agua, por ejemplo, un poco de tierra, polvo de tiza, una cucharadita de cemento o yeso, cáscaras de pipas, arena, fibras, restos vegetales, etc.
Remueve y... ¿que te parece la mezcla? Se trata de representar las aguas residuales. Continuamos.....
Sobre un recipiente, sitúa el colador y haz pasar la mezcla a través de él. Obtendrás la primera separación de sustancias contaminantes, las más voluminosas quedarán en el colador.
Toma el recipiente y echas su contenido, poco a poco, sobre el filtro que has construido. Observarás cómo los fragmentos que lograron pasar por el colador, van depositándose en las diferentes capas que forman el filtro. El agua resultante pasará al recipiente inferior.
Deja reposar durante un día. Al día siguiente comprobarás que en el fondo del recipiente se ha depositado una fina capa de limos, mientras que el agua está menos turbia que el día anterior
Cómo armar el filtro?
Armar un filtro de carbón activado elemental, es realmente fácil. Sólo es necesario tener en cuenta algunos detalles para tener un sistema apropiado:
-Recipiente: debe ser de uso alimentario y preferentemente rígido ya que si no lo es, con la manipulación la cama de carbón que contenga se romperá creando canales por los que circula el agua sin entrar en contacto con el carbón.
-Soporte para contener la cama de carbón: el sistema que debemos armar es similar al de la cama de filtrado del mash.
Ya que el carbón que vamos a usar es de dimensiones pequeñas, si no usásemos algo similar a un “falso fondo” el carbón se iría arrastrado por el agua, para esto, se pude usar un falso fondo metálico o utilizar una capa de piedritas de acuario (previamente, lavadas y hervidas)
-Carbón activado: No debe ser carbón común. Cuanto menor sea el tamaño de las partículas de carbón, más eficiencia tendrá, aunque el pasaje de agua puede ser muy difícil. Un carbón de unos 2×3 mm es adecuado. Debe hervirse y lavarse con abundante agua corriente.
Para manipularlo, usar mascarilla (o pañuelo) para protección respiratoria. El carbón activado puede comprarse en Droguerías o Droguerías industriales (siempre debe ser de uso alimenticio).
-Dispersor de agua: Es cualquier medio que haga que el agua que ingresa al recipiente, no desarme la parte superior de la cama de carbón. Para esto se puede usar una capa de piedras de acuario, idéntica a la usada para hacer las veces de falso fondo.
Un filtro elemental y eficiente se puede hacer con una botella de agua mineral de 2 litros a la que se le corta la base y se le hacen perforaciones en la tapa con una mecha de unos 2 – 3 mm.
La cama inferior de piedras se puede hacer con ½ kg de grava para peceras, sobre la que se coloca aproximadamente unos 700 ml de carbón activado y sobre éste, otro ½ kg de grava para pecera.
Básicamente, eso es todo lo que se necesita. Para ir sofisticando el filtro, se pueden usar más elementos armando un sistema con llaves de ingreso y de egreso de agua y otras variantes.
Un filtro con conexiones de entrada y salida, permitirá hacerle lavados en contracorriente, que harán que las capas inferiores del filtro se encuentren periódicamente en contacto con agua de red que contiene cloro, evitando de esta forma, contaminación del filtro en las zonas que estarán en contacto con agua de muy bajo contenido de cloro.
Cómo estimar a que velocidad debe pasar el agua para que el filtro sea eficiente?
Como se mencionó, para la remoción del cloro y de los compuestos orgánicos presentes en el agua puede ser necesario que el agua esté en contacto con el carbón activado de 2 a 30 minutos.
Para asegurar que el tiempo de contacto sea adecuado, lo que se debe hacer es que el agua atraviese el filtro homogéneamente a través del carbón y a una velocidad que permita esos tiempos de contacto. Para esto, se debe regular la velocidad de ingreso del agua al filtro.
Calcular la velocidad de pasaje de agua es fácil, sólo se debe medir cuanto tiempo demora en llenarse un recipiente de volumen conocido (una probeta, una botella, un medidor de líquidos de cocina, etc).
El tiempo de contacto entre el agua y el carbón activado se conoce como EBCT (Empty Bed Contact Time) (4) y se calcula con la siguiente ecuación:
EBCT = 0,9997 * V / Q
Donde:
V es el volumen aparente del lecho de carbón (en litros)
Q el flujo del agua expresado en litros/min
0,9997 es un factor de multiplicación
Ejemplo:
Si como recipiente usásemos una botella conteniendo 0,7 litros de carbón activado y quisiéramos tener un tiempo de contacto de al menos 2 minutos (el mínimo recomendado), debiéramos dejar pasar agua a un flujo de:
2 = 0,9997 * 0,7 / Q
de donde:
Q = 2 / (0,9997 * 0,7)
o sea:
Q = 1,3996
Es decir que debiéramos dejar salir agua de nuestro filtro a un flujo de 1,3996 litros por minuto. O sea, que colectar unos 30 litros con ese filtro, nos demandaría unos 20 minutos de filtración.
Esa misma fórmula puede usarse para desarrollar un filtro para nuestras necesidades y por ejemplo, es la que se utiliza para desarrollar filtros de carbón para equipos de diálisis.
Cloro libre. Kit para cuantificarlo
Una de las formas más sencillas de medición del contenido de cloro en agua potable es utilizando un kit de Merck llamado Microquant que poseen escalas de medición de 0,1 – 0,2 – 0,3 – 0,4 – 0,6 – 0,8 – 1,0 – 1,5 – 2,0 mg/l de Cl2 libre.
Aunque en la literatura disponible no encontré el contenido máximo de cloro que sería admisible en agua para elaborar cerveza la idea es eliminar la mayor cantidad que se pueda, es decir, no detectar Cl2 en el límite inferior de la escala (concentración de 0,1mg/l).
Con un kit de estos, es posible comprobar que un filtro armado como se mencionó y a los flujos calculados con la fórmula anteriormente citada, no se detecta cloro en el límite inferior de la escala (concentración de 0,1mg/l).
Sugerencias
A partir de lo observado y de la información recopilada se sugiere:
-La geometría de filtro es importante para obtener un adecuado contacto entre el agua y la cama de carbón activado, siendo siempre conveniente que la altura de la cama de carbón sea al menos de 2 veces el diámetro de la misma.
– Aunque es posible reactivar parcialmente la capacidad del carbón para absorber Cl2 libre, los compuestos no volátiles presentes en agua no son fácilmente removibles. Esto, sumado a que en las capas inferiores de la cama están en contacto con muy poco cloro, se recomienda reemplazar la cama de carbón con una frecuencia de aprox. 6 meses.
-Lavar diariamente el filtro dejando pasar un volumen de agua equivalente a 2 o 3 veces el de la cama de carbón. Dejar escurrir bien y mantenerlo tapado.
– Utilizar tiempos de contacto (ver fórmula) no mayores a 10 minutos ya que aunque un mayor tiempo de contacto favorece la eliminación de compuestos clorados orgánicos, la capacidad de eliminar Cl2 libre disminuye a partir de ese valor (3).
Nota:
Aunque es posible encontrar en el mercado filtros de carbón conteniendo micro-partículas de plata que poseen una acción anti-microbiana para actuar sobre los microorganismos presentes en el agua y para preservar el carbón, no está dentro del alcance de este artículo el análisis de la cantidad de plata y flujos necesarios para alcanzar esos objetivos.
