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La UNAL descubre el potencial de un cristal para descontarminar aguas residuales hospitalarias

  • UNAL descubre potencial cristal descontarminar aguas residuales hospitalarias
    Proceso de foto-electrocatálisis heterogénea con la fuente de voltaje conectada a 0,5 V sobre las láminas de titanio con hidroxiapatita y dióxido de titanio. Fotos: Juan Valencia, ingeniero físico de la UNAL Sede Manizales.
  • Una mezcla de dicho fosfato cálcico conocido como hidroxiapatita y dióxido de titanio, puesta sobre láminas de metal de titanio, demostró tener una valiosa propiedad magnética que, al activarse con los rayos ultravioleta (UV) o energía solar, resulta muy útil en la eliminación o clarificación del agua contaminada con clorhexidina, sustancia presente en jabones líquidos, utilizados especialmente en entornos hospitalarios.

Pese a su importante valor antiséptico y desinfectante, la alta exposición o uso de clorhexidina puede irritar la piel, la mucosa y las vías respiratorias; además genera malestar estomacal, náuseas y vómito. Pero eso no es todo, este jabón también es muy contaminante, ya que cae directamente por las tuberías de las zonas de lavado (por ejemplo, en espacios quirúrgicos o lavamanos); en excesivas concentraciones afecta los ecosistemas. 

“Al bajar por una cuenca –es decir un río o una quebrada–, este compuesto puede incluso acumularse en los sedimentos prolongando su impacto nocivo por más años”, menciona el ingeniero físico Julián David Valencia Arroyave, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales.

La Ley 9 de 1979 del Ministerio de Salud y Protección Social establece que en el sector salud toda clínica, centro hospitalario y consultorio médico está obligado a adoptar una regulación y un control de los descargos de residuos y materiales que afectan o pueden afectar las condiciones sanitarias del ambiente. 

“Pero la clorhexidina es un jabón quirúrgico que no se puede controlar por completo, pues aunque una parte se diluye en el agua, su concentración cae directamente de forma residual en los viaductos de alcantarillado”, anota por su parte el profesor Darwin Torres Cerrón, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UNAL Sede Manizales.

Juntos probaron en laboratorio una nueva estrategia para abordar eficazmente esta problemática, para lo cual combinaron sobre láminas de titanio dos sustancias: la hidroxiapatita, mineral compuesto principalmente de calcio y fósforo, y el dióxido de titanio, compuesto inorgánico ampliamente utilizado en productos cosméticos y como pigmento blanco en pinturas y recubrimientos.

“Demostramos que al introducir las piezas de titanio enriquecidas con ambas sustancias es posible reducir hasta en un 58,5 % la degradación de colorante, que tiene un tono púrpura con alto espesor”, menciona el ingeniero Valencia.

La decoloración del agua por clorhexidina va dejando de ser púrpura y adquiere una tonalidad base o blanco que demuestra la eficiencia en el proceso.

Agrega que, “se analizó la respuesta fotocatalítica, es decir, un proceso químico que se desencadena mediante la acción de la luz sobre un catalizador. En este, la luz ultravioleta o luz visible simuló el Sol, y el catalizador fue la lámina de titanio con recubrimiento o reforzamiento por las sustancias”.

“Los componentes fisicoquímicos de la hidroxiapatita y el dióxido de titanio ayudan a que las partículas de la sustancia contaminante se adhieran con mayor facilidad a las láminas de titanio; el catalizador acelera la velocidad de una reacción química, en este caso cuando se le suministra una carga eléctrica”, explica.

La metodología implementada en el estudio comprendió un periodo experimental de dos horas, durante el cual se realizaron 4 ensayos por muestra, garantizando la duplicación de cada ciclo útil y parámetro analizado. Se tomaron tipos del líquido en intervalos de tiempo específicos, incluyendo mediciones a los 30, 60, 90 y 120 minutos de iniciado el ensayo. La carga eléctrica utilizada fue de 0,5 voltios en el proceso de foto-electrocatálisis.

Así se reveló una reducción en la absorbancia de clorhexidina en las muestras tratadas, lo que indica una disminución en su concentración. La difracción de rayos X (XRD) permitió identificar la presencia de la fase anatasa del dióxido de titanio en los recubrimientos, especialmente en muestras con un ciclo útil alto, sugiriendo una mayor eficiencia en la degradación de contaminantes.

“Además se utilizaron técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM) para caracterizar la morfología y la rugosidad de las muestras. La SEM proporcionó imágenes detalladas de la superficie de las muestras a escala microscópica, mientras que la AFM permitió obtener imágenes de alta resolución de la topografía de la superficie y medir propiedades como la rugosidad y la fuerza entre átomos en la muestra”, menciona el ingeniero.

Estas técnicas de caracterización desempeñaron un papel fundamental en la evaluación de la efectividad de los recubrimientos y en la comprensión de su estructura y propiedades superficiales.

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