Eliminación de contaminantes orgánicos emergentes mediante fotocatálisis heterogénea con TIO2, empleando luz solar

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Sobre la Entidad

IMTA
El Instituto Mexicano de Tecnología del Agua es un organismo público descentralizado que se aboca a enfrentar los retos nacionales y regionales asociados con el manejo del agua.
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El uso de la fotocatálisis heterogénea con TiO2, empleando luz solar, es una alternativa para el tratamiento del agua explorada en el ámbito internacional en las últimas décadas. Este y otros procesos avanzados de oxidación han mostrado su utilidad en la remoción de contaminantes recalcitrantes, tóxicos y no biodegradables.

El estudio "Eliminación de contaminantes orgánicos emergentes mediante fotocatálisis heterogénea con TiO2, empleando luz solar", elaborado por especialistas del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, consistió en la preparación, a escala laboratorio, de un catalizador de TiO2 en forma de películas delgadas impurificadas con plata y la determinación de su capacidad fotocatalítica. Del estudio, se estimó un costo del tratamiento del orden de $97/m3, que incluye: reactivos, costos energéticos, gastos asociados a la caracterización del catalizador y costo de equipos a renovar cada diez años.

Desde el punto de vista del proceso, la inmovilización del catalizador es altamente ventajosa, ya que permite el tratamiento sin etapas adicionales de separación del mismo. El impurificamiento con plata, en las condiciones probadas, no representó una ventaja importante en el desempeño del catalizador, el cual se evaluó a través de la degradación de carbamazepina (fármaco modelo del grupo de los llamados contaminantes emergentes), por lo que su uso no resultó atractivo.

El catalizador puede utilizarse de manera continua durante al menos dos años; sin embargo, del análisis de costos para una unidad fotocatalítica para tratar el agua de rechazo de un módulo piloto de ósmosis inversa de un litro por segundo, se concluyó que el proceso no tiene actualmente un nivel de costo-beneficio conveniente.

Actualmente, los costos de este tipo de procesos en el ámbito internacional llegan a ser de 4.5 euros/m3, lo que indica que se requiere más investigación para producir el catalizador de manera industrial, así como disminuir los costos de los colectores solares para que esta tecnología sea competitiva y así dar cumplimiento a las acciones generadas del Programa Nacional Hídrico, entre ellas, asegurar el agua para el riego agrícola, energía, industria, turismo y otras actividades económicas y financieras de manera sustentable. 

Reactor fotocatalítico. Dentro de cada tubo se encuentran sustratos de vidrio sobre los que se ha inmovilizado elTiO2, éste se activa con la luz UV proveniente del sol y desencadena reacciones de oxido-reducción que permiten la degradación de los contaminantes.

Colector solar empleado durante las pruebas para la degradación fotocatalítica de carbamazepina. El agua contaminada se recirculó durante un tiempo máximo de 3 h.

Gráfico que muestra el porcentaje de remoción obtenido en pruebas de degradación fotocatalítica de carbamazepina (concentraciones de 150 ng/L y 1500 ng/L) usando  energía solar y dos fotocatalizadores: TiO2 puro yTiO2 impurificado con Ag.

 

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