La sílice, también conocida como dióxido de silicio, se puede encontrar en muchas formas, incluso en cuarzo, vidrio y arenisca. La sílice en el agua es inofensiva para la salud humana; sin embargo, la mayoría de la gente prefiere filtrarla, ya que deja depósitos de sarro antiestéticos en cualquier superficie con la que entre en contacto.
La sílice se puede eliminar del agua mediante intercambio iónico, ablandamiento con cal y soda, ultrafiltración, ósmosis inversa, destilación y electrocoagulación. Para uso residencial, la ósmosis inversa y la destilación son los mejores métodos para eliminar la sílice.
Este artículo describirá qué es la sílice, las formas que adopta en el agua, cómo ingresa a nuestro suministro de agua y, lo que es más importante, explicará qué filtros de agua pueden eliminar la sílice del agua.
¿Qué es la sílice?
La sílice (SiO2) es uno de los compuestos minerales comunes en el Universo. Después del oxígeno, es el elemento natural más abundante en la superficie de la Tierra.
La combinación de silicio (Si) y oxígeno (O2) produce SiO2 y su combinación con muchos otros elementos, especialmente aluminio, sodio, calcio y magnesio, crean casi todos los minerales y rocas del mundo.
Está presente en prácticamente todos los materiales granulares, incluidas rocas, minerales y arena.
Ácido ortosilícico (OSA) es el nombre del silicio en su estado soluble. Sólo en forma de OSA el silicio es digerible y absorbido eficientemente por el cuerpo humano.
En algunos casos, el silicio también se puede producir sintéticamente. Existen muchos usos industriales diferentes para la sílice. La fabricación de vidrio, cargas, diluyentes, ladrillos de sílice como catalizador, recubrimientos especiales, limpiadores, cerámica, óptica electrónica, refractarios, caucho y producción de ferrosilicio son solo algunas de las muchas aplicaciones industriales de la sílice.
El silicio utilizado en la industria suele extraerse de la arena. También se puede encontrar en los minerales talco, mica, nefelina, feldespato, olivino, perlita, vermiculita y caolinita.
Formas comunes de sílice en el agua
La mayoría de las variedades de sílice no son muy solubles en agua en condiciones típicas. El agua subterránea y superficial contiene sólo trazas de sílice procedente del contacto con rocas cercanas.
Hay dos tipos de sílice en el suministro de agua.
- sílice reactiva
- Sílice coloidal
Sílice reactiva
La sílice que se ha disuelto completamente pero no se ha polimerizado en una cadena larga se llama sílice reactiva (por ejemplo, minerales de silicato).
Dado que la sílice se ha disuelto, se puede eliminar con resinas de intercambio iónico o mediante ósmosis inversa. El método más eficaz para eliminar la sílice disuelta es la ósmosis inversa, ya que las resinas de intercambio iónico son difíciles de reciclar y reutilizar.
Sílice coloidal
La sílice coloidal también se conoce como sílice no reactiva porque no sufre ninguna reacción iónica. En esta forma de sílice, las partículas no se disuelven en agua. Este tipo de sílice no se puede eliminar del agua mediante técnicas de intercambio iónico o métodos de filtración convencionales.
El agua que contiene trazas de sílice coloidal puede provocar niveles significativos de sílice y caídas de pH (el agua se vuelve ácida). La sílice coloidal puede provocar marcas, rayones y manchas en la cristalería y otros accesorios. La ultrafiltración (UF), la floculación y la clarificación son algunas de las técnicas más extendidas de eliminación de sílice coloidal.
¿Qué se considera alto en sílice en el agua?
La concentración de sílice en el agua suele estar entre 0,2 y 3,0 miligramos por litro. Sin embargo, en ocasiones puede haber concentraciones más altas de sílice en el agua, por ejemplo hay varias marcas de agua embotellada con más de 50 mg/L de sílice.
No existe una cantidad máxima de sílice establecida por la Agencia de Protección Ambiental (EPA), ya que no se considera un contaminante dañino.
Sin embargo, hay ciertas cosas que pueden afectar la cantidad de sílice en el agua, entre ellas:
Además de estos factores, existen diferentes tipos de sílice: sílice disuelta (reactiva) y partículas de sílice (coloidal). Estos se comportan de manera diferente dependiendo de los factores descritos anteriormente.
Además, el agua puede contener sílice en forma de ácido silícico, cuarzo y diversos minerales en forma de sedimento. También depende de la profundidad del agua.
Efectos nocivos de la sílice
Es importante recordar que la sílice no es una sustancia química tóxica. La sílice se encuentra naturalmente en rocas, suelo y arena. La cantidad de sílice en el agua potable es muy pequeña y no puede dañar la salud. Esto significa que el agua potable no está contaminada con ninguna sustancia química peligrosa, lo cual es bueno.
Sin embargo, si respira polvo compuesto de partículas de sílice, puede ingresar a sus pulmones y causar problemas de salud. La principal forma en que puede exponerse a la sílice es trabajando en un lugar con trituradoras de rocas y chorros de arena. Estas máquinas crean polvo de sílice y pueden hacer que usted respire este polvo.
La sílice también daña la cristalería y algunos otros equipos. Puede crear rayones y manchas en la cristalería. Esto se debe a su tendencia a atacar la superficie del vidrio, creando una apariencia escamosa, opaca y nebulosa. En la mayoría de los casos, se elimina la sílice para evitar daños a la cristalería.
La presencia de sílice en el agua puede presentar desafíos considerables para los procesos industriales, particularmente aquellos que involucran calderas y vapor. Es un material duro y abrasivo que rápidamente forma depósitos y se adhiere a las superficies.
Cuando se calientan, las moléculas de sílice sufren una serie de reacciones químicas que forman cristales. Se pueden formar depósitos de sílice en los tubos de las calderas y en los intercambiadores de calor cuando se someten a altas presiones y temperaturas.
Estos depósitos cristalinos reducen la eficiencia del transporte de calor, lo que provoca fallas en una etapa más temprana. Los depósitos de sílice en calderas o calentadores de agua reducen su eficiencia y requieren un mantenimiento costoso, así como tiempo de inactividad para limpiarlos.
Cómo los filtros de agua pueden eliminar la sílice del agua
La sílice se puede eliminar del agua mediante cinco métodos principales.
1. Resina de intercambio iónico
El intercambio iónico se produce cuando se filtra una corriente de agua a través de un sustrato de resina para eliminar contaminantes iónicos, como la sílice disuelta, y reemplazarlos con partículas con una carga similar.
Con el tiempo, estas resinas necesitan recargarse para poder seguir eliminando contaminantes del agua.
Hay dos formas de regenerar la resina de intercambio iónico: regeneración térmica y regeneración química.
La gran ventaja de utilizar la regeneración térmica es que no requiere productos químicos. Desafortunadamente, la regeneración térmica se utiliza principalmente en entornos comerciales.
La regeneración química es la forma más común de regenerar la resina aniónica. También es más rápido que la regeneración térmica. El mayor inconveniente de utilizar la regeneración química es que requiere productos químicos, que son muy peligrosos y costosos. Los productos químicos son inflamables y pueden causar daños graves a las personas.
Afortunadamente, muchos filtros utilizan cartuchos de resina de intercambio iónico desechables que se reemplazan en lugar de recargarse.
La técnica de intercambio iónico es eficaz para eliminar la sílice reactiva, pero no es adecuada para la sílice coloidal.
2. Ablandamiento de soda y lima
A pH más altos (alcalinos), la sílice se elimina mediante adsorción sobre magnesio en un proceso llamado ablandamiento con cal. Para una máxima eficacia, se utiliza cloruro de magnesio al agregar magnesio.
En este sofisticado método de precipitación química, el calcio (CaOH) y la carbonato de sodio hacen que el agua sea extremadamente alcalina, hasta niveles extremadamente altos. De esta forma, los hidróxidos de calcio y magnesio absorben las partículas de sílice.
Este enfoque es bastante costoso y requiere una inversión inicial sustancial. El uso de esta técnica en el hogar no es viable económicamente. El ablandamiento con cal se utiliza normalmente en grandes torres de enfriamiento y en grandes calderas, pero sin duda es un medio eficaz para eliminar la sílice del agua.
3. Ultrafiltración
La ultrafiltración (UF) se utiliza para eliminar la sílice coloidal. En este proceso de filtración, se utiliza un UF Pilot Stick para comprobar si hay sílice coloidal en el agua o no. Si el resultado muestra sílice coloidal, entonces la ultrafiltración puede eliminarla.
Muchos filtros de agua debajo del fregadero utilizan ultrafiltración para purificar el agua. Aunque es un filtro mecánico, el UF es muy eficaz para eliminar contaminantes del agua de 0,025 micras.
4. Ósmosis inversa
La ósmosis inversa es el método más eficaz para eliminar todas las formas de sílice del agua en casa. El agua pasa a través de una membrana y varios otros filtros diseñados para bloquear el paso de sílice, fluoruro, cloro y otras impurezas.
Puede obtener agua libre de sílice de todos los accesorios de agua instalando una ósmosis inversa en toda la casa o utilizando un sistema de punto de uso para garantizar agua potable libre de sílice.
5. Destilación
La destilación puede eliminar eficazmente la sílice del agua. El proceso de destilación puede eliminar contaminantes que tienen un punto de ebullición superior al del agua (212°F). Lo hace calentando el agua hasta que se convierte en vapor, este se elimina y luego se enfría y se condensa en una cámara separada, recogiéndose el agua para beber.
Todo lo que no se haya convertido en vapor (es decir, hervido) queda atrás. La sílice tiene un punto de ebullición de 4046 °F y definitivamente se deja atrás, lo que hace que la destilación sea muy efectiva.
5. Electrocoagulación
La electrocoagulación es un proceso interesante que se utiliza desde hace muchos años para eliminar impurezas de las aguas residuales.
Se hace con electricidad. Se colocan dos láminas de metal separadas (ánodos y cátodos) en un par para la electrocoagulación. Al oxidar el cátodo (haciendo que pierda electrones) y reduciendo el agua (haciendo que gane electrones), la electroquímica se utiliza para mejorar el tratamiento de aguas residuales.
Esto hace que los minerales se eliminen del agua. Luego se deposita en un vertedero seguro para humanos y animales.
La mayor parte del agua tratada mediante electrocoagulación se recicla de nuevo al medio ambiente. Puede ahorrar mucha energía y tiempo. Desgraciadamente no se puede utilizar como vivienda, pero es realmente interesante.
¿Cómo ingresa la sílice a nuestro suministro de agua?
La sílice ingresa a nuestra agua de varias maneras diferentes, pero predominantemente a través de la erosión de las rocas.
En el momento del flujo de agua.
Los minerales, sedimentos y rocas son transportados por el agua cuando fluye de un lugar a otro. Mientras estos sedimentos están en suspensión, el agua puede disolver una pequeña cantidad de diferentes minerales de silicato, liberando sílice en el flujo de agua.
Procesos de meteorización
Muchas partículas o coloides de minerales de silicato se producen como subproducto de los procesos químicos y físicos naturales de la meteorización. Cuando el dióxido de carbono (CO2) atmosférico se disuelve en el agua de lluvia, se forma ácido carbónico (H2CO3). En el proceso de erosión, este ácido débil disuelve las rocas de silicato y libera sílice disuelta, así como calcio, magnesio y bicarbonato en el agua.
Esta es la razón por la que el agua dura (agua con alto contenido de calcio y magnesio) también suele tener un alto contenido de sílice.
Actividad volcánica
La sílice cristalina generalmente se forma en ambientes volcánicos después de erupciones de lava, que ocurren cuando el magma silícico es extruido de un volcán.
Meteorización antártica
El silicio es más abundante en el agua dentro de los espacios de sedimentos marinos que en la superficie del mar. La erosión de la Antártida libera silicio (al igual que en otras partes de la Tierra) y contribuye a las concentraciones de sílice en el agua de mar.
¿El agua embotellada tiene sílice?
La cantidad de sílice en el agua embotellada normalmente oscila entre 38 mg/L y 92 mg/L. En algunas aguas embotelladas se pueden encontrar hasta 92 mg/L de sílice. El agua de sílice es muy diferente a la mayoría de las aguas minerales. El ácido ortosilícico (OSA), una forma soluble de silicio, generalmente se escribe en la etiqueta del agua embotellada como sílice y se mide en miligramos por litro.
La Guía de purificación de agua tiene una lista completa de toda el agua embotellada con alto contenido de sílice disponible aquí.
¿Qué agua tiene más sílice?
Las aguas embotelladas ROI Roitschocrene y FIJI Natural Artesian contienen más de 85 mg/L de sílice. Sin embargo, el agua del monte Kirishima contiene la mayor concentración de sílice de la Tierra. Es un volcán activo en Japón en la isla de Kyushu, en las prefecturas de Kagoshima y Miyazaki.
Durante los últimos 1.000.000 de años, varias erupciones han creado fuentes de agua subterráneas de acuíferos. También conocida como el lugar más húmedo de Japón, en esta zona llueve mucho cada año. A través de la cordillera de Kirishima, la lluvia se filtra hacia estos acuíferos, que producen aguas subterráneas ricas en sílice y varios minerales raros.
