Agroquímicos en el agua

La contaminación de aguas con herbicidas es un problema de reciente actualidad que no termina de resolverse. Se ha propuesto la fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio y luz solar como método de tratamiento de estas aguas contaminadas. Los resultados demuestran que los herbicidas se pueden eliminar por completo en poco tiempo, el problema deriva de los subproductos o intermedios de reacción, que pueden ser muy tóxicos y por tanto peligrosos para el medio ambiente. Es muy importante realizar estudios para resolver qué se forma, en qué concentración y si es posible degradarlo. En el caso concreto de atrazina e isoproturón, dos herbicidas de familias diferentes, se ha comprobado que la mineralización es lenta, precisa más de 24 horas de irradiación continua para la obtención de compuestos de degradación de menor toxicidad que los de partida.

Asunción Revilla – URJC

La disponibilidad de agua, en cantidad y calidad adecuadas a su demanda, constituye una de las grandes preocupaciones de nuestra sociedad. A medida que crece la población mundial aumenta el número de países que sufren condiciones de escasez de agua. Las previsiones actuales indican que para el año 2050, dos tercios de la población mundial se enfrentarán a este problema, datos realmente desalentadores.

Para paliar el problema de la escasez se propone la depuración y la reutilización de las aguas provenientes de procesos industriales, para ello sería necesaria la implantación de procesos de producción que permitieran la recuperación y el reciclado del agua para evitar así el consumo de agua potable. Pero al disminuir el problema de la falta de agua podría producirse la propagación de enfermedades derivadas de la mala calidad de ésta, bien sea por la contaminación de la fuente de agua, por el tratamiento inadecuado de esa agua o por la contaminación durante el almacenamiento y/o distribución. Cada año mueren de 25 a 30 millones de personas en el mundo debido a enfermedades derivadas de la mala calidad del agua, por tanto, es absolutamente necesario plantear tratamientos eficaces para mejorar su calidad.

El grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos ha investigado recientemente el tratamiento de aguas contaminadas por causa de la actividad agrícola. En los últimos años, se han empleado grandes cantidades de productos agroquímicos como consecuencia de la intención de multiplicar los niveles de producción. Los herbicidas son sustancias químicas que debido a sus características químicas son contaminantes persistentes que resisten la degradación química, fotoquímica y bioquímica, por lo que su vida media en el medio ambiente puede ser muy elevada. Algunos de estos herbicidas están incluidos en la lista de sustancias prioritarias publicadas por el Parlamento Europeo y el Consejo de la Unión Europea en las Directivas 2000/60/CE [1] y 2008/105/CE [2]. En concreto en este estudio se ha investigado el tratamiento de aguas contaminadas con los herbicidas atrazina e isoproturón. Atrazina es un herbicida perteneciente a la familia de las s-triazinas, en la Directiva 2008/105/CE [2] se establece un valor medio anual límite de 0,6 µg/L en aguas superficiales continentales. Por otro lado, isoproturón, que pertenece a la familia de las fenilureas, aparece en la misma Directiva con un valor medio anual límite de 0,3 µg/L. Estos datos dan evidencia de que es extremadamente importante el desarrollo de procedimientos para su eliminación del medio ambiente.

Desde principios del siglo XX hasta ahora se han realizado numerosos estudios utilizando la fotocatálisis heterogénea como proceso de descontaminación de aguas. El proceso fotocatalítico tiene cierta similitud con la fotosíntesis, donde la luz solar es capaz de captar CO₂ para generar materia orgánica. En el caso de la fotocatálisis se pueden eliminar los contaminantes orgánicos mediante un proceso de oxidación activado con energía solar por la formación de radicales hidroxilo capaces de producir la degradación no selectiva de una gran cantidad de compuestos.

En este estudio se ha utilizado luz solar simulada para el tratamiento fotocatalítico de agua contaminada con atrazina e isoproturón utilizando dióxido de titanio en el medio de reacción. Los resultados indican que la degradación es viable con este tratamiento, en aproximadamente 1 hora de irradiación los herbicidas se han degradado por completo. El problema deriva de la formación de numerosos compuestos intermedios o productos de degradación durante la reacción fotocatalítica que tienen tiempos de vida a veces superiores al compuesto de partida. Incluso estos compuestos intermedios pueden tener una toxicidad superior al compuesto inicial, por esto es muy útil estudiar e identificar todos los compuestos que se forman en el proceso fotocatalítico. En el caso concreto de la atrazina no se consigue la mineralización completa, alcanzándose como producto final de la reacción ácido cianúrico. Éste es un compuesto menos tóxico que la atrazina pero con un anillo aromático muy refractario a la degradación [3].

Por otro lado, la conversión fotocatalítica de herbicidas de la familia de las fenilureas da lugar a la formación de diferentes tipos de productos. Éstos son compuestos de masa molecular menor que la molécula de partida, como fenol, anilina, benceno, ácidos carboxílicos de cadena corta, etc., el proceso es muy lento requiriéndose más de 24 horas de tratamiento para la mineralización completa del herbicida.

En recientes publicaciones se han propuesto los mecanismos de degradación fotocatalítica de las diferentes sustancias sometidas al estudio [3,4]. En estos trabajos se demuestra que existe una solución al problema planteado y por tanto podría reutilizarse esta agua tratada disminuyendo así el consumo de agua potable.

Referencias:

[1] Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of October 23, 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy (L327 of 22-12-2000).

[2] Directive 2008/105/EC of the European Parliament and of the Council of December 16, 2008 on environmental quality standards in the field of water policy, amending and subsequently repealing Council Directives 82/176/EEC, 83/513/EEC, 84/156/EEC, 84/491/EEC, 86/280/EEC and amending Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council (L348 of 24-12-2008).

[3] M.J. López-Muñoz, J. Aguado, A. Revilla, Catal. Today, 161 (2011) 153-162.

[4] M.J. López-Muñoz, A. Revilla, J. Aguado, Catal Today, 209 (2013) 99-107.