{"id":132533,"date":"2016-03-18T12:22:10","date_gmt":"2016-03-18T11:22:10","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=132533"},"modified":"2016-03-18T12:22:10","modified_gmt":"2016-03-18T11:22:10","slug":"desinfeccion-fotocatalitica-de-aguas-y-sus-beneficios-de-la-reutilizacion-de-aguas-residuales-tratadas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2016\/03\/18\/132533","title":{"rendered":"Desinfecci\u00f3n fotocatal\u00edtica de aguas y sus beneficios de la reutilizaci\u00f3n de aguas residuales tratadas"},"content":{"rendered":"

El crecimiento de la poblaci\u00f3n y la escasez de agua hacen del agua un recurso cada vez m\u00e1s preciado y de la reutilizaci\u00f3n del agua una necesidad en todo el mundo. El RD 1620\/2007 establece el r\u00e9gimen jur\u00eddico de reutilizaci\u00f3n de aguas depuradas. Puesto que la normativa establece l\u00edmites de calidad microbiol\u00f3gica de las aguas destinadas a la reutilizaci\u00f3n seg\u00fan su uso, ser\u00eda necesario un tratamiento terciario de desinfecci\u00f3n de dichas aguas. En la actualidad la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea con TiO<\/span>2<\/span><\/sub> parece ser una alternativa eficaz a la cloraci\u00f3n en la desinfecci\u00f3n de aguas por ser barata, limpia, y permitir el uso de luz solar para llevar a cabo el proceso. La aparici\u00f3n de nuevas l\u00edneas de investigaci\u00f3n basadas en la incorporaci\u00f3n de iluminaci\u00f3n LED en el dise\u00f1o de reactores fotocatal\u00edticos, mejorar\u00eda la eficiencia del proceso, impulsando la aplicaci\u00f3n comercial de estos procesos de desinfecci\u00f3n fotocatal\u00edtica.<\/span><\/p>\n

Cristina Pablos Carro, Grupo URJC<\/p>\n

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El desarrollo econ\u00f3mico implica la necesidad de disponer de recursos h\u00eddricos adicionales para poder abastecer a todos los sectores. El problema radica en que el deterioro del medio ambiente junto con la imposibilidad de realizar nuevas obras civiles de captaci\u00f3n del recurso agravan el d\u00e9ficit h\u00eddrico. Una de las v\u00edas para poder disminuir el uso de agua potable sin sacrificar el desarrollo econ\u00f3mico consiste en la reutilizaci\u00f3n de efluentes de depuradoras puesto que constituye uno de los recursos m\u00e1s importantes en volumen y disponibilidad. De esta forma, la reutilizaci\u00f3n del agua ofrecer\u00eda una fuente de agua independiente del clima y localmente controlada.<\/span><\/p>\n

Destacar las ventajas que supondr\u00eda la utilizaci\u00f3n de aguas regeneradas para regad\u00edo, reduciendo los costes de depuraci\u00f3n de agua, debido a que los nitratos y fosfatos que contiene son muy \u00fatiles para los cultivos por sus propiedades fertilizantes. Los beneficios tambi\u00e9n se extienden al terreno medioambiental, ya que el reciclaje de aguas residuales evita el vertido de contaminantes al mar, preserva y mejorar los humedales, adem\u00e1s de reducir las aportaciones de di\u00f3xido de carbono a la atm\u00f3sfera [1]. As\u00ed, las aguas regeneradas podr\u00edan llegar a ser<\/span>\u00a0 <\/span>una nueva fuente de recursos h\u00eddricos<\/span><\/p>\n

El 7 de diciembre de 2007 se instaur\u00f3 el Real Decreto 1620\/2007 en el que se establece el r\u00e9gimen jur\u00eddico de reutilizaci\u00f3n de aguas depuradas y que ha sido el marco que ha dirigido la reutilizaci\u00f3n casi durante 10 a\u00f1os. Gobierno y sector privado son conscientes de esta necesidad como muestra el creciente n\u00famero de estudios orientados a este fin [1-4]. Sin embargo, los resultados no han sido tan exitosos como los esperados. El Real Decreto de 2007 sobre reutilizaci\u00f3n de aguas depuradas fijaba como objetivo que en el horizonte 2015 se emplearan 1.200 hm<\/span>3<\/span><\/sup> [1]. Sin embargo, en Espa\u00f1a se reutilizan 299,17 hect\u00f3metros c\u00fabicos de aguas depuradas al a\u00f1o, lo que supone una cuarta parte de lo previsto en 2007 [1]. Por ello, a\u00fan es necesario seguir avanzando en este campo sobre todo en Espa\u00f1a, donde las <\/span>\u00a0<\/span>sequ\u00edas y la falta estructural de agua en determinadas zonas es un problema recurrente. <\/span><\/p>\n

En el anexo I de este Real Decreto se recogen los criterios de calidad para la utilizaci\u00f3n de las aguas regeneradas seg\u00fan los usos. As\u00ed, se clasifican los usos del agua en urbanos, agr\u00edcolas, industriales, recreativos y ambientales. Cada uno de ellos est\u00e1 sometido a distintas exigencias de calidad pero todos los criterios tienen la consideraci\u00f3n de m\u00ednimos obligatorios exigibles, siendo uno de los par\u00e1metros que se eval\u00faan la concentraci\u00f3n de <\/span>Escherichia coli<\/span><\/em>.<\/span><\/p>\n

La identificaci\u00f3n y cuantificaci\u00f3n de los todos los diferentes microorganismos pat\u00f3genos que pueden estar presentes en el agua se encuentra m\u00e1s all\u00e1 de las posibilidades de la mayor parte de los laboratorios anal\u00edticos encargados de la vigilancia de las fuentes de suministro. Por este motivo se utilizan <\/span>microorganismos indicadores<\/span><\/em> para obtener un \u00edndice de la calidad de las aguas. Los criterios exigibles a dichos microorganismos son: i) que no sean pat\u00f3genos por s\u00ed mismos; ii) que est\u00e9n habitualmente asociados al tracto intestinal de humanos y animales; iii) que sean f\u00e1cilmente detectables por m\u00e9todos sencillos y r\u00e1pidos; iv) que no est\u00e9n presentes en aguas naturales; y v) que su persistencia en agua y su grado de eliminaci\u00f3n en los tratamientos de desinfecci\u00f3n sea similar a la de los microorganismos pat\u00f3genos de transmisi\u00f3n h\u00eddrica.<\/span><\/p>\n

El indicador m\u00e1s ampliamente utilizado es el grupo de los microorganismos coliformes, que incluye a <\/span>Escherichia coli<\/span><\/em>. Los coliformes proporcionan un par\u00e1metro indicador de gran sensibilidad de la posible existencia de contaminaci\u00f3n fecal en las aguas. En lo que se refiere a la reutilizaci\u00f3n de las aguas depuradas, la concentraci\u00f3n de <\/span>Escherichia coli<\/span><\/em> es el par\u00e1metro elegido por el Real Decreto 1620\/2007 como referencia para establecer la calidad microbiol\u00f3gica de las aguas requerida por los diferentes usos. De ah\u00ed la necesidad de establecer en una EDAR tratamientos terciarios de desinfecci\u00f3n, previo a la reutilizaci\u00f3n de las aguas.<\/span><\/p>\n

Las t\u00e9cnicas convencionales de desinfecci\u00f3n por cloraci\u00f3n presentan algunos inconvenientes en su aplicaci\u00f3n debido a la generaci\u00f3n de subproductos de desinfecci\u00f3n de naturaleza cancer\u00edgena [5]. Por este motivo, en la actualidad se est\u00e1n dedicando importantes esfuerzos al desarrollo de las denominadas Tecnolog\u00edas Avanzadas de Oxidaci\u00f3n. Entre estas t\u00e9cnicas, destaca la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea con TiO<\/span>2<\/span><\/sub> por ser una tecnolog\u00eda limpia que se realiza en condiciones de operaci\u00f3n suaves, presi\u00f3n atmosf\u00e9rica y temperatura ambiente, sin necesidad de a\u00f1adir ning\u00fan compuesto qu\u00edmico oxidante aparte de aire. Permite adem\u00e1s la utilizaci\u00f3n de luz solar como fuente energ\u00e9tica del proceso [6]. Cuando el TiO<\/span>2<\/span><\/sub>, se encuentra en suspensi\u00f3n en una disoluci\u00f3n acuosa y es irradiado con luz UV-A, se producen reacciones de oxidaci\u00f3n a partir del agua, generando radicales hidroxilo as\u00ed como otras especies oxidantes responsables de la oxidaci\u00f3n de los contaminantes. Alternativamente, el TiO<\/span>2<\/span><\/sub> puede inmovilizarse en un soporte s\u00f3lido eliminando la necesidad de su separaci\u00f3n. A pesar de que en este caso hay que tener en cuenta que el proceso ofrece eficiencias menores debido a una menor \u00e1rea superficial de catalizador expuesta a la luz y a las mol\u00e9culas a eliminar as\u00ed como a las limitaciones en la transferencia de materia [7], es a lo que se debe tender para hacer este proceso comercial.<\/span><\/p>\n

Los mecanismos de inactivaci\u00f3n celular no se conocen demasiado. Lo m\u00e1s aceptado es que la membrana externa es el primer sitio de ataque de los radicales <\/span>\u2022<\/span><\/sup>OH, dando lugar a una oxidaci\u00f3n de los l\u00edpidos insaturados de la misma. Este ataque conduce a la destrucci\u00f3n de la envolvente celular, aumentando la permeabilidad y permitiendo el ataque a componentes internos citoplasm\u00e1ticos como la coenzima A, clave en la respiraci\u00f3n, o directamente al ADN [8].<\/span><\/p>\n

La aplicaci\u00f3n comercial de los procesos fotocatal\u00edticos est\u00e1 a\u00fan en desarrollo, especialmente en el \u00e1mbito de los procesos de desinfecci\u00f3n, debido a los numerosos factores a considerar as\u00ed como la necesidad de desarrollo de sistemas catal\u00edticos inmovilizados eficientes que permitan aplicar esta tecnolog\u00eda en un proceso en continuo. <\/span><\/p>\n

Actualmente, la aplicaci\u00f3n de este proceso fotocatal\u00edtico como tratamiento terciario de desinfecci\u00f3n en una EDAR a menor coste parece m\u00e1s cercano con el desarrollo y disponibilidad de fuentes de iluminaci\u00f3n Led (del acr\u00f3nimo ingl\u00e9s LED, \u201c<\/span>light-emitting diode<\/span><\/em>\u201d o diodo emisor de luz) de radiaci\u00f3n UV-A comerciales. Mientras que los focos de luz fluorescente s\u00f3lo convierten el 10% de su energ\u00eda en luz perdiendo el resto como calor, en el caso de los ledes, la mayor parte de la energ\u00eda se usa en la producci\u00f3n de luz en vez de calor, resultando mucho m\u00e1s eficientes. La primera aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica de led visible tuvo lugar en 1962 gracias a<\/span>\u00a0 <\/span>Nick Holonyak. Los ledes generan luz de una manera completamente distinta a las fuentes de iluminaci\u00f3n tradicionales. Un led es un chip de material semiconductor compuesto de dos regiones: (i) una de tipo n, dominada por cargas negativas (electrones) y (ii) otra de tipo p, dominada por cargas positivas (huecos). La uni\u00f3n p\/n constituye una regi\u00f3n de transici\u00f3n entre las capas del semiconductor. Cuando se aplica suficiente voltaje al semiconductor, los electrones migran hacia la regi\u00f3n de transici\u00f3n n\/p, d\u00f3nde \u00e9stos, negativamente cargados, se recombinan con las cargas positivas. Esta recombinaci\u00f3n de cargas libera energ\u00eda electromagn\u00e9tica en forma de un fot\u00f3n de luz. La frecuencia y color percibido de los fotones emitidos es caracter\u00edstico del material semiconductor [9].<\/span><\/p>\n

As\u00ed, el desarrollo y optimizaci\u00f3n de este tipo de iluminaci\u00f3n LED abre camino a futuras l\u00edneas de investigaci\u00f3n centradas en la aplicaci\u00f3n LED para aumentar la eficacia de Procesos Avanzados de Oxidaci\u00f3n fotoqu\u00edmicos en la desinfecci\u00f3n de aguas residuales para su reutilizaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

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[1] Newsletter \u201cAguas residuales. Info\u201d, 2016. \u201cEspa\u00f1a reutiliza 300 hect\u00f3metros c\u00fabicos de aguas depuradas al a\u00f1o, s\u00f3lo una cuarta parte de lo previsto\u201d. <\/span>http:\/\/www.aguasresiduales.info\/revista\/noticias\/espana-reutiliza-300-hectometros-cubicos-de-aguas-depuradas-al-ano-solo-una-cuarta-pa-0nI7T<\/span><\/a> Fecha de \u00faltimo acceso: 16\/03\/2016.<\/span><\/p>\n

[2] Loctier, D. Euronews, 2016. \u201cReutilizar el agua, una soluci\u00f3n ecol\u00f3gica para la industria\u201d. <\/span>http:\/\/es.euronews.com\/2015\/05\/11\/reutilizar-el-agua-una-solucion-ecologica-para-la-industria\/<\/span><\/a>\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>Fecha de \u00faltimo acceso: 16\/03\/2016.<\/span><\/p>\n

[3] Newsletter \u201cAguas residuales. Info\u201d, 2016. \u201c<\/span>Reflexiones sobre la reutilizaci\u00f3n del agua<\/span><\/em>\u201d. <\/span>http:\/\/www.aguasresiduales.info\/revista\/noticias\/reflexiones-sobre-la-reutilizacion-del-agua-por-miquel-salgot-rc0Ov<\/span><\/a>Fecha de \u00faltimo acceso: 16\/03\/2016.<\/span><\/p>\n

[4] Newsletter \u201cRio Negro\u201d, 2016. \u201c<\/span>Experiencia piloto para reutilizar aguas cloacales en el riego de parcelas forrajeras<\/span><\/em>\u201d. <\/span>http:\/\/www.rionegro.com.ar\/diario\/experiencia-piloto-para-reutilizar-aguas-cloacales-en-el-riego-de-parcelas-forrajeras-8082324-9701-nota.aspx<\/span><\/a>Fecha de \u00faltimo acceso: 16\/03\/2016.<\/span><\/p>\n

[5] Richardson S.D., 2003. \u201c<\/span>Disinfection by-products and other emerging contaminants in drinking water<\/span><\/em>\u201d. TrAC Trends in Analytical Chemistry 22, 666\u2013684.<\/span><\/p>\n

[6] Malato S., Blanco J., Alarc\u00f3n D.C., Maldonado M.I., Fern\u00e1ndez-Ib\u00e1\u00f1ez P., Gernjak W., 2007. <\/span>\u201c<\/span>Photocatalytic decontamination and disinfection of water with solar collectors<\/span><\/em>\u201d. Catalysis Today 122, 137-149.<\/span><\/p>\n

[7] Blanco G\u00e1lvez J., Malato Rodr\u00edguez S., Peral J., S\u00e1nchez B., Cardona A.I. \u201c<\/span>Dise\u00f1o de reactores para fotocat\u00e1lisis: evaluaci\u00f3n comparativa de las distintas opciones<\/span><\/em>\u201d. En: Blesa M.A. y S\u00e1nchez B. (eds.) Eliminaci\u00f3n de contaminantes por fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea, 2004, <\/span>pp. 243-266, Ciemat, Madrid.<\/span><\/p>\n

[8] Fern\u00e1ndez Ib\u00e1\u00f1ez P. \u201c<\/span>Desinfecci\u00f3n con reactores solares: experiencia operativa\u201d<\/span><\/em>. En: Blesa M.A. y S\u00e1nchez B. (eds.) Eliminaci\u00f3n de contaminantes por fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea, 2004, pp. 259-276, Ciemat, Madrid.<\/span><\/p>\n

[9] W.-K. Jo, R. J. Tayade, 2014. \u201c<\/span>New generation energy-efficient light source for photocatalysis: LEDs for environmental applications<\/span><\/em>\u201d Industrial & Engineering Chemistry Research 53, 2073\u22122084.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

El crecimiento de la poblaci\u00f3n y la escasez de agua hacen del agua un recurso cada vez m\u00e1s preciado y de la reutilizaci\u00f3n del agua una necesidad en todo el mundo. El RD 1620\/2007 establece el r\u00e9gimen jur\u00eddico de reutilizaci\u00f3n de aguas depuradas. Puesto que la normativa establece l\u00edmites de calidad microbiol\u00f3gica de las aguas destinadas a la reutilizaci\u00f3n seg\u00fan su uso, ser\u00eda necesario un tratamiento terciario de desinfecci\u00f3n de dichas aguas. En la actualidad la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea con TiO2 parece ser una alternativa eficaz a la cloraci\u00f3n en la desinfecci\u00f3n de aguas por ser barata, limpia, y permitir el\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":42,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132533"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/users\/42"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132533"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132533\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132537,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132533\/revisions\/132537"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132533"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132533"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132533"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}