¿Mucho plomo en el agua? Tal vez el manganeso es el culpable

Los investigadores han descubierto que el mineral natural puede acelerar la producción de dióxido de plomo bajo ciertas circunstancias

24.07.2019 - Estados Unidos

El manganeso no es un mineral particularmente tóxico. De hecho, las personas necesitan un poco de dieta para mantenerse saludables.

Sin embargo, investigaciones de la Universidad de Washington en St. Louis han demostrado que, junto con otros productos químicos, el manganeso que se produce de forma natural puede provocar grandes cambios en el agua de las tuberías de plomo. Dependiendo de los desinfectantes que se utilicen en el agua, estos cambios pueden tener consecuencias significativas, incluso peligrosas. Los resultados fueron publicados en Environmental Science and Technology.

La investigación se centra en una forma única de plomo, PbO2 o dióxido de plomo (plomo en el estado de oxidación plus-4). El dióxido de plomo tiene una solubilidad muy baja en agua y no se disuelve fácilmente sólo en agua. También es poco común en la naturaleza, a diferencia del más familiar PbCO3, el carbonato de plomo que compone las escamas que tienden a formarse en las tuberías.

"No se encuentra PbO2 en el medio ambiente porque no hay ningún agente oxidante fuerte", dijo Daniel Giammar, Profesor Walter E. Browne de Ingeniería Ambiental en la Escuela de Ingeniería McKelvey. "Pero los buenos desinfectantes son a menudo buenos agentes oxidantes."

El cloro es un gran desinfectante, tanto es así que se usa comúnmente en el agua potable en América y en todo el mundo. También es un buen agente oxidante y promueve la transformación del carbonato de plomo en dióxido de plomo.

Resulta, sin embargo, que el proceso no es particularmente rápido, un hecho que se burla de algunos sistemas del mundo real, pero, aparentemente, no de otros.

"Si se observa un sistema que tiene tuberías de plomo y cloro libre, entonces se hacen los cálculos, se espera que cada uno de ellos tenga dióxido de plomo en las tuberías", dijo Giammar. "Pero no vemos eso. Nos hace pensar: Algo más está influenciando si un sistema en particular termina o no con dióxido de plomo en su superficie interna.

"Ahí es donde el manganeso entra en juego."

En presencia de oxidantes, el manganeso puede cambiar fácilmente los estados de oxidación; si el manganeso entra en contacto con el cloro, se oxida, convirtiéndose en óxido de manganeso. Tanto en modelos computarizados como en experimentos que imitaban tuberías de agua -con agua artificial del grifo-, el laboratorio de Giammar encontró que el óxido de manganeso actuaba como catalizador, aumentando la tasa de conversión de carbonato de plomo a dióxido de plomo en dos órdenes de magnitud.

"El cloro sigue siendo el reactivo que impulsa la conversión del plomo, pero el óxido de manganeso actúa como catalizador para hacerlo más rápido", dijo Giammar.

Esta investigación puede ayudar a informar la manera en que otras interacciones químicas afectan los índices de transformación del plomo. "¿Qué otras cosas que no son plomo pueden estar afectando estas tasas?" preguntó Giammar. "¿Los óxidos de hierro lo hacen? El aluminio es algo que también estudiaremos".

Una mayor investigación para comprender qué reacciones influyen en las tasas de transformación del plomo y de otra manera afectan la disponibilidad de plomo en el agua, conducirá a más que avances en el laboratorio. Tendrán implicaciones reales para la salud.

Tomemos el caso de Washington, D.C. en 2000, por ejemplo. La Autoridad de Agua y Alcantarillado del Distrito cambió de un desinfectante de cloro a uno menos fuerte llamado cloramina porque el cloro estaba creando algunos subproductos desagradables. Pero hubo una consecuencia imprevista.

"Cuando la autoridad del agua cambió el desinfectante, el dióxido de plomo en la escala de la tubería ya no era estable", dijo. "Se disolvió rápidamente y generó altas concentraciones de plomo en el agua del grifo."

Los eventos en D.C. hicieron que otros sistemas que usaban cloro libre comenzaran a hacer preguntas sobre si debían o no preocuparse por el dióxido de plomo en caso de que cambiaran a cloramina. Curiosamente, muchos sistemas observan el dióxido de plomo en las básculas de las líneas de servicio de plomo, pero otros sistemas no lo hacen. Las diferentes concentraciones de manganeso en los sistemas públicos de agua podrían explicar estas diferencias.

"La forma en que se va a tratar el agua depende de la fuente y de su composición, así como de la infraestructura", dijo Giammar. "No hay una talla para todos."

Este descubrimiento fue un accidente. El laboratorio estaba realizando otro experimento con agua de grifo artificial en tuberías de plomo y la trató con cloro para ver si podía crear dióxido de plomo. Incluían sustancias que se encuentran comúnmente en el agua del grifo: calcio, magnesio, sodio y cloruro. "Había una nueva estudiante trabajando en el proyecto y, en lugar de añadir magnesio, añadió manganeso", dijo Giammar.

Entonces las cosas se pusieron raras. "El agua estaba clara, de repente estaba nublada y negra."

Hubo mucha precipitación de plomo durante unas semanas, pero luego se extinguió.

"Abrimos las tuberías y miramos", dijo Giammar. "Oh, tenemos el dióxido de plomo que estábamos tratando de hacer." El manganeso aceleró el proceso.

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