Fotocatálisis Heterogénea: una técnica alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas

La Fotocatálisis Heterogénea ha experimentado una creciente atención en los últimos años como una alternativa interesante a las tecnologías convencionalmente empleadas para el tratamiento de aguas contaminadas. El proceso fotocatalítico se basa en la  irradiación de suspensiones de óxidos semiconductores, generalmente dióxido de titanio, en presencia de las especies contaminantes que se quiere degradar. La gran variedad de contaminantes que pueden ser eliminados mediante este tipo de tratamientos y la posibilidad de utilizar radiación solar hacen de la fotocatálisis heterogénea una técnica de gran potencial para un futuro sostenible.

[Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) Universidad Rey Juan Carlos]

La degradación progresiva de la calidad de los recursos hídricos, constituye en la actualidad uno de los principales problemas medioambientales con grandes repercusiones sociales, políticas, tecnológicas y económicas. Por este motivo, la legislación de la Unión Europea en materia de calidad de aguas es cada vez más restrictiva y tiene como principal objetivo conseguir a corto plazo un buen estado ecológico para todas las aguas europeas y lograr el uso sostenible del agua. En este contexto, es muy importante el desarrollo y aplicación de nuevas técnicas y procesos para el tratamiento de aguas.

Como ejemplo, la Fotocatálisis Heterogénea ha experimentado una creciente atención en los últimos años como una alternativa interesante a tecnologías convencionalmente empleadas para el tratamiento de aguas contaminadas. Los procesos fotocatalíticos se basan en la irradiación de suspensiones de óxidos semiconductores, generalmente dióxido de titanio, en presencia de las especies contaminantes que se quiere degradar. Si los fotones suministrados al sistema tienen la energía adecuada, se origina en el semiconductor una separación de cargas (pares hueco-electrón). Entre otros procesos, los huecos pueden dar lugar a la formación de radicales  hidroxilo (·OH), especies de alto poder oxidante capaces de reaccionar con una gran variedad de compuestos orgánicos, conduciendo en último término a su completa mineralización.

Se ha demostrado que hay una gran variedad de moléculas contaminantes que pueden ser degradadas fotocatalíticamente. Algunos ejemplos son:

  • Fenoles
  • Colorantes
  • Cianuros
  • Compuestos orgánicos clorados
  • Herbicidas e insecticidas.

 Además, el poder reductor de los electrones fotogenerados en la irradiación del semiconductor hace que sea viable la utilización de la fotocatálisis heterogénea para la eliminación de metales pesados en disolución, tales como mercurio o plomo, que son reducidos y depositados sobre el catalizador, de donde pueden ser posteriormente recuperados.

 Por último, en relación a esta técnica hay que destacar los esfuerzos realizados en los últimos años para aplicar de manera efectiva los tratamientos fotocatalíticos empleando radiación solar, con el objetivo de abaratar los costes derivados de la irradiación del sistema y aprovechar una forma de energía tan disponible en España como la ofrecida por el sol.

 La fotocatálisis heterogénea se presenta, por tanto, como una técnica alternativa de tratamiento de aguas de gran potencial para un futuro sostenible.

Información adicional:

a. Schiavello, M. (Ed.), Photocatalysis and Environment: Trends and Applications, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1998.

b. J. Aguado, R. van Grieken, M.J. López-Muñoz, J. Marugán, Catal. Today 75 (2002) 95.

c. M.J. López-Muñoz, J. Aguado, A. Arencibia and R. Pascual, Applied Catalalysis B: Environmental, 2011 (D.O.I. 10.1016/j.apcatb.2011.03.029)

d. M.J. López-Muñoz,  J. Aguado, A. Revilla, Catal. Today, 161 (2011) 153.

e. S. Malato, P. Fernández-Ibáñez, M.I. Maldonado, J. Blanco, W. Gernjak, Catalysis Today 147 (2009) 1–59.

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