Descontaminación de aguas residuales gracias a la energía solar

 

La presencia en las aguas residuales de contaminantes persistentes debidos a la actividad humana es un grave problema; principalmente en el caso de las aguas residuales de procedencia industrial, estos componentes contaminantes son además tóxicos, por lo que su persistencia es todavía más peligrosa. En el proyecto de investigación desarrollado por el LEQUIA (Laboratorio de Ingeniería Química y Amibental de la Universidad de Gerona), el Helmholtz Center for Environmental Research-UFZ, Departement of Environmental Engineering y la Platafoma Solar de Almería (PSA-CIEMAT) se ha estudiado uno de los posibles tratamientos para solucionar esta cuestión, el empleo de los sistemas Foto-Fenton en fase heterogénea. La fotocatálisis mediante este sistema se basa en que el peróxido de hidrógeno puede ser activado por hierro soportado sobre materiales sólidos, y además se comprueba que la velocidad de degradación de los contaminantes se ve incrementada considerablemente como consecuencia de la irradiación con luz solar UV/visible.

En concreto, estos trabajos han sido el origen de un artículo publicado el pasado mes de agosto que trata precisamente de los sistemas Foto-Fenton utilizando dos tipos de zeolitas (Fe-aplicada, Fe y Fe ZSM5-Beta-) como catalizadores heterogéneos para el tratamiento de efluentes contaminados con compuestos orgánicos a pH neutro. Una de las conclusiones obtenidas es que la Fe-zeolita puede ser activada por la luz solar, lo que conduce a un aumento de la oxidación de los compuestos orgánicos; de ahí que se utilicen sistemas Foto-Fenton, sistemas que utilizan la luz solar en una planta piloto equipada con colectores parabólicos compuestos. La selección idónea de la Fe-zeolita dependerá en gran parte del tipo de contaminantes y de otros factores específicos del tratamiento. Estos sistemas se incluyen en las más novedosas tecnologías, como los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO), procesos en fase acuosa basados en la acción de especies altamente reactivas (radicales hidroxilo, -OH) encaminadas a destruir las moléculas contaminantes. Desde hace años, los sistemas Foto-Fenton se han utilizado para procesos de eliminación de compuestos orgánicos altamente contaminantes (como los plaguicidas u otros productos derivados de la actividad humana, urbana o industrial).

 

 

La fotocatálisis heterogénea se basa en la generación de radicales hidroxilo por medio de las reacciones de oxido-reducción que suceden en la superficie de un fotocatalizador debido a la acción de la luz UV y la presencia de un agente oxidante como lo es el oxígeno presente en el aire o el peróxido de hidrógeno. En la región interfacial, entre el sólido excitado y la solución, tienen lugar las reacciones de destrucción de los contaminantes, sin que el fotocatalizador sufra cambios químicos. El fotocatalizador puede estar en forma de suspensión para aumentar el área de acción o inmovilizado sobre algún soporte para evitar una posterior etapa de separación y adicionalmente para permitir su reutilización

 

Foto-Fenton es una TAO fotoquímica utilizada cada vez con más frecuencia ya que ha mostrado ser un proceso muy eficiente, debido a que los ferro-hidroxilos solubles y los complejos orgánicos ácidos de hierro, no sólo absorben la radiación ultravioleta sino parte del espectro visible (Malato et al., 2009).

La tecnología foto-Fenton es usualmente utilizada cuando se requiere una alta reducción de Demanda Química de Oxígeno. En este proceso el reactivo de Fe(ll) se oxida a Fe(lll) descomponiendo el peróxido de hidrógeno para formar radicales hidroxilo (ec. 1), el empleo de la radiación UV-Vis incrementa el poder de oxidación principalmente por la foto-reducción de Fe(lll) a Fe(ll) la cual produce más radicales hidroxilo (ec. 2) y de esta forma se establece un ciclo en el reactivo de Fenton y se producen los radicales hidroxilo para la oxidación de compuestos orgánicos (ec. 3); adicionalmente es posible usar la radiación solar, lo que eliminaría el costo de la radiación UV (Chen et al., 2009; Abbas et al., 2008).

 

Fe²⁺ + H₂0₂ -> Fe^u + OH• + OH (1)
Fe³⁺+ H₂0 + hv -> Fe²⁺+OH• +H⁺ (2)
RH + OH' -> fotoproductos + H₂0 (3)

 

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