Nuevo proceso catalítico combinado de hidrodecloración y oxidación para la degradación de contaminantes organoclorados presentes en aguas residuales industriales.
Los contaminantes organoclorados, compuestos tóxicos, persistentes y muy poco biodegradables, aparecen frecuentemente en aguas residuales industriales que por su compleja composición suelen requerir soluciones específicas de tratamiento. En este trabajo se demuestra que la combinación de los procesos catalíticos de hidrodecloración y oxidación constituye una alternativa adecuada para la eliminación de dichos compuestos. La etapa de hidrodecloración permite eliminar de forma rápida y segura los contaminantes clorados dando lugar a productos orgánicos no clorados. Éstos son posteriormente degradados hasta ácidos orgánicos de bajo peso molecular y parcialmente mineralizados en la etapa de oxidación, obteniéndose efluentes prácticamente carentes de TOC y DQO, así como de ecotoxicidad al final del tratamiento.
[Grupo Ingeniería Química. UAM]
La casuística por la que una corriente de agua puede ser contaminada por compuestos organoclorados es muy amplia: efluentes industriales sin un adecuado tratamiento o control, lixiviados de cultivos que arrastren herbicidas y plaguicidas, contaminación de acuíferos por infiltración de pesticidas, etc. Entre los compuestos organoclorados, se encuentran los clorofenoles, empleados en numerosos procesos relacionados con la fabricación de herbicidas, fungicidas, pesticidas, productos farmacéuticos y pinturas [1]. Sus numerosas aplicaciones favorecen una rápida y amplia introducción de los mismos en el medio ambiente, lo que constituye un grave riesgo para la salud y los ecosistemas.
Los procesos de oxidación avanzada son efectivos para la eliminación de una gran variedad de contaminantes poco biodegradables. Sin embargo, recientemente se ha puesto de manifiesto que la oxidación de clorofenoles puede dar lugar a la formación de productos cuya toxicidad es muy superior a la de los propios compuestos a eliminar [2]. Por su parte, la hidrodecloración catalítica (HDC) constituye una interesante alternativa para el tratamiento de compuestos organoclorados. En este proceso, el cloro de la molécula es sustituido por un átomo de hidrógeno liberándose al medio de reacción como HCl. Esta transformación permite disminuir de forma progresiva y sustancial la ecotoxicidad del efluente, transformando las moléculas cloradas en hidrocarburos libres de cloro. No obstante, el proceso no permite reducir la carga orgánica de la corriente, por lo que es necesario que los efluentes obtenidos sean sometidos a un tratamiento complementario.
Dadas las características de los procesos de oxidación e hidrodecloración, su combinación para el tratamiento de aguas contaminadas con compuestos organoclorados supone una alternativa viable. Así, un tratamiento previo del efluente mediante el proceso de hidrodecloración catalítica permite obtener compuestos no clorados, lo que reduce la toxicidad del efluente. Un tratamiento posterior por un proceso de oxidación avanzada permite completar el proceso de depuración sin encarecerlo excesivamente. Dadas las características del proceso de hidrodecloración, en el que se produce HCl, las condiciones finales del mismo son las deseables para el desarrollo del proceso Fenton, es decir, pH ácido.
La combinación de procesos se realizó empleando un catalizador bimetálico que contiene paladio y hierro, especies que han mostrado una elevada actividad en los procesos de HDC y oxidación avanzada, respectivamente. El catalizador desarrollado presenta además propiedades magnéticas, lo que facilita su recuperación del medio de reacción. En la etapa de hidrodecloración catalítica se obtuvo la total decloración de los clorofenoles de partida, obteniéndose efluentes compuestos por fenol y ciclohexanona. Dichos productos fueron totalmente eliminados en el proceso de oxidación utilizando un 50% de la dosis estequiométrica de H2O2, alcanzándose la total descomposición del H2O2 y una mineralización cercana al 50% en todos los casos. El catalizador fue estable en el proceso manteniendo sus propiedades magnéticas tras ser utilizado en reacción.
En la figura se representa un esquema de la reacción de hidrodecloración del clorofenol, así como la oxidación posterior del fenol. En la parte inferior se muestra la evolución de la concentración delclorofenol de partida junto a los productos obtenidos en la etapa de hidrodecloración. De igual manera se muestra la evolución y mineralización de los productos de hidrodecloración durante la etapa de oxidación.
Referencias:
[1] M. Pera-Titus, V. García-Molina, M.A. Baños, J. Giménez, S. Esplugas. Appl. Cat. B 83 (2004) 219–256.
[2] M. Munoz, Z.M. de Pedro, J.A. Casas, J.J. Rodriguez. J. Hazard. Mat. 190 (2011) 993–1000.