Estudio de catalizadores nanoestructurados como sistemas de oxidación avanzada para la eliminación de microcontaminantes en aguas residuales

Abstract

Los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales solo eliminan parcialmente algunos de los contaminantes presentes en ellas, lo que representa una amenaza para la salud pública y el medio ambiente. En este contexto, los procesos de oxidación avanzados (AOPs), como la fotocatálisis y las reacciones foto-Fenton, se presentan como tecnologías más robustas, capaces de degradar la materia orgánica más resistente a otros métodos. En el ámbito de la fotocatálisis con semiconductores nanoestructurados, la deposición de clústeres de plata sobre la superficie de nanopartículas de ZnO mejora el aprovechamiento de la radiación incidente (tanto visible como ultravioleta), mejorando de esta forma las cinéticas. En el campo de las reacciones Fenton y foto-Fenton, el empleo de magnetita nanoestructurada como catalizador heterogéneo proporciona ventajas significativas de cara a su aplicación en un proceso industrial, ya que facilita su separación. Además, mediante modificaciones estructurales de estas nanopartículas se pueden mejorar los rendimientos obtenidos. Por otro lado, son también conocidas las ventajas de la irradiación con luz ultravioleta y/o visible sobre los procesos Fenton, aumentando la eficiencia de degradación de los compuestos objetivo. En el presente trabajo se han abordado el estudio y el desarrollo de tecnologías de fotocatálisis, Fenton y foto-Fenton, usando catalizadores nanoestructurados de diferente naturaleza, según sus propiedades catalíticas y fotoquímicas. La estrategia de la investigación ha consistido en un screening inicial para la identificación de los catalizadores con mayor potencial considerando su futura implementación en AOPs, así como la elección de contaminantes modelo apropiados para una correcta evaluación de las cinéticas y rendimientos de degradación. Mediante un diseño de experimentos Box-Benhken se han valorado las condiciones de reacción más favorables, para luego extrapolarlas a una matriz de mayor volumen, investigando también los ciclos de reúso de los catalizadores. Además, el efecto matriz en muestras de agua reales ha sido considerado para obtener una perspectiva más aproximada a una futura aplicación industrial.