{"id":133962,"date":"2021-04-30T14:12:31","date_gmt":"2021-04-30T13:12:31","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=133962"},"modified":"2021-04-30T14:12:31","modified_gmt":"2021-04-30T13:12:31","slug":"una-nueva-forma-de-eliminar-naproxeno-de-las-aguas-residuales-mediante-oxidacion-humeda-catalitica-con-catalizadores-basados-en-metales-nobles-soportados-sobre-nanoesferas-de-carbono","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2021\/04\/30\/133962","title":{"rendered":"Una nueva forma de eliminar naproxeno de las aguas residuales mediante oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica con catalizadores basados en metales nobles soportados sobre nanoesferas de carbono."},"content":{"rendered":"<p>El naproxeno (NPR) es uno de los muchos contaminantes emergentes que existen hoy en d\u00eda. Su presencia en el medio es cada vez m\u00e1s notable y persistente, pudiendo producir da\u00f1os en los intestinos de los peces y humanos, entre otros efectos adversos. Se han propuesto diferentes procesos para su eliminaci\u00f3n, siendo los m\u00e1s conocidos los procesos de oxidaci\u00f3n avanzada. Entre \u00e9stos cabe destacar la oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica por su versatilidad y su poder de degradaci\u00f3n para corrientes que se encuentran poco concentradas como para ser incineradas y m\u00e1s concentradas para ser tratadas mediante procesos tipo Fenton. Se estudi\u00f3 la posibilidad de eliminar este compuesto, primero en agua ultrapura, y despu\u00e9s en una matriz de agua real de origen hospitalario, utilizando en ambos casos catalizadores basados en metales nobles (Ru y Pt) soportados sobre nanoesferas de carbono. En primer lugar, se optimizaron las condiciones de reacci\u00f3n en agua ultrapura con el catalizador de Ru, y despu\u00e9s se aplicaron las mismas condiciones a la matriz real, empleando ambos catalizadores. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, ofreciendo, por tanto, una alternativa eficiente para el tratamiento de este tipo de agua residual.<\/p>\n<p><em>Estrella Serra P\u00e9rez \u2013 Grupo CyPS, Universidad Complutense de Madrid<\/em><\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<p>En la actualidad existen multitud de contaminantes emergentes que se definieron por primera vez en la Directiva 2013\/39\/UE. A pesar de que no est\u00e1n incluidos en los programas de seguimiento de la Uni\u00f3n Europea, suponen un importante riesgo, lo cual exige su regulaci\u00f3n. Su presencia en el medio ambiente no es nueva, pero s\u00ed la preocupaci\u00f3n por las posibles consecuencias de los mismos, que ha ido aumentando. Dentro de este grupo se encuentran los f\u00e1rmacos, como el naproxeno (NPR), que pertenece a la clase de los antiflog\u00edsticos, es decir, es un f\u00e1rmaco antiinflamatorio no esteroideo (AINE) de acci\u00f3n analg\u00e9sica, antiinflamatoria y antipir\u00e9tica, siendo el segundo AINE m\u00e1s consumido en el mundo despu\u00e9s del ibuprofeno [1]. En 2018, el consumo en Espa\u00f1a de AINEs se situ\u00f3 en 42,4 dosis diarias, valor definido por 1000 habitantes (DHD). Al ser ingerido este f\u00e1rmaco, alrededor del 95% se excreta en la orina, principalmente como naproxeno inalterado. Diversos estudios han demostrado que la presencia de NPR y sus derivados tiene efectos negativos en los intestinos de los peces y seres humanos [1]. El principal problema de los contaminantes emergentes es que las plantas convencionales de depuraci\u00f3n de aguas residuales no eliminan estos compuestos, por lo que permanecen remanentes en las aguas entrando en el ciclo del agua del ecosistema.<\/p>\n<p>Dentro del Grupo de Cat\u00e1lisis y Procesos de Separaci\u00f3n (CyPS) de la UCM se ha propuesto una forma de eliminar el NPR mediante procesos de oxidaci\u00f3n avanzada. En concreto, se ha utilizado como catalizador un material carbonoso, en concreto, nanoesferas de carbono (CNS) como soporte y dos metales nobles, Ru y Pt, como fase activa [2]. Los experimentos se llevaron a cabo en un reactor discontinuo de mezcla completa (Parker Autoclave Engineers) de 100 mL de capacidad construido en acero Hastelloy C-276.<\/p>\n<p>En primer lugar, se llev\u00f3 a cabo la optimizaci\u00f3n de las variables de operaci\u00f3n para el tratamiento del NPR en agua ultrapura: temperatura, presi\u00f3n, concentraci\u00f3n de catalizador, concentraci\u00f3n inicial de naproxeno y pH inicial. As\u00ed, con las condiciones \u00f3ptimas de 130 \u00baC, 20 bar, 0,75 g\/L de catalizador CNS-Ru y pH inicial de 7 con una concentraci\u00f3n inicial de NPR de 20 mg\/L se consigui\u00f3 una degradaci\u00f3n completa a un tiempo de reacci\u00f3n de 90 min.<\/p>\n<p>A continuaci\u00f3n, se llevaron a cabo diversos experimentos en una matriz real de origen hospitalario (HopWW). Este agua fue caracterizada por distintos par\u00e1metros como el contenido en carbono total (TC), el contenido en nitr\u00f3geno (TN), la conductividad a 20 \u00baC, la demanda qu\u00edmica de ox\u00edgeno (DQO), los compuestos fen\u00f3licos, etc., siendo el contenido inicial en carbono de 60 mg\/L y de DQO de 365 mg\/L [3]. Se midi\u00f3 la aromaticidad, el contenido en carbono (TC) y el contenido en NPR (NPR) para comprobar la efectividad de los dos catalizadores y el efecto de la matriz real sobre el proceso de oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica (Figura 1).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2021\/04\/UCM_Abri21.jpg.png\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-133965\" title=\"Figura 1.\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2021\/04\/UCM_Abri21.jpg.png\" alt=\"\" width=\"376\" height=\"310\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2021\/04\/UCM_Abri21.jpg.png 376w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2021\/04\/UCM_Abri21.jpg-300x247.png 300w\" sizes=\"(max-width: 376px) 100vw, 376px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">\u00a0Figura 1. Eliminaci\u00f3n de aromaticidad, carbono total (TC) y naproxeno obtenidos mediante los tratamientos de WAO (condiciones: T = 130\u00baC, P = 20 bar, [NPR]<sub>0<\/sub> = 20 mg L<sup>\u22121<\/sup>) y CWAO (condiciones: T = 130\u00baC, P = 20 bar, [CNS-Ru] = 0,75 g L<sup>\u22121<\/sup>, [NPR]<sub>0<\/sub> = 20 mg L<sup>\u22121<\/sup>) a 180 minutos de tiempo de reacci\u00f3n.<\/p>\n<p>En estos experimentos se obtuvieron los mejores resultados cuando la matriz era agua ultrapura y para el caso del catalizador CNS-Ru (&gt;99%), tanto para el caso de la degradaci\u00f3n del NPR, de la aromaticidad, como del TC. En el caso de la utilizaci\u00f3n de la matriz real se obtuvieron mejores resultados de degradaci\u00f3n de NPR para el caso del catalizador CNS-Ru (82%) frente a CNS-Pt (61%), mientras que en el caso de los valores de eliminaci\u00f3n de aromaticidad, \u00e9stos fueron de 59 y 36%, respectivamente. Para los tres par\u00e1metros estudiados, la eliminaci\u00f3n fue mayor en las reacciones catalizadas que sin catalizar. Tambi\u00e9n es de destacar que el porcentaje de eliminaci\u00f3n fue mayor en los casos en que la matriz acuosa era agua ultrapura, como era de esperar. Esto se puede explicar ya que la matriz HospWW conten\u00eda 59 compuestos farmac\u00e9uticos que, durante la reacci\u00f3n, compet\u00edan entre ellos y con el naproxeno al mismo tiempo, por los radicales hidroxilo para ser transformados. Entonces, se podr\u00eda concluir que la selectividad hacia este compuesto en estas aguas residuales es menor comparada con el agua ultrapura, ya que un n\u00famero importante de los radicales hidroxilo generados est\u00e1n reaccionando en la oxidaci\u00f3n de otros compuestos presentes en el efluente con constantes de velocidad similares a las del contaminante objetivo [4]. Se realizaron an\u00e1lisis de DQO y los resultados fueron 48 mg\/L en el efluente de la reacci\u00f3n de NPR.HospWW con el catalizador CNS-Ru y 68 mg\/L en el efluente de la reacci\u00f3n de NPR.HospWW empleando el catalizador CNS-Pt [3]. Por tanto, los resultados obtenidos fueron satisfactorios, ofreciendo as\u00ed una alternativa para el tratamiento de este tipo de agua residual.<\/p>\n<p>M\u00e1s informaci\u00f3n sobre esta investigaci\u00f3n se puede encontrar en:<\/p>\n<p><span style=\"text-decoration: underline;\">Bibliograf\u00eda<\/span>:<\/p>\n<p>[1] J.C. Lancheros, C.A. Madera-Parra, A. Caselles-Osorio, W.A. Torres-L\u00f3pez, X.M. Vargas-Ram\u00edrez, Ibuprofen and Naproxen removal from domestic wastewater using a horizontal subsurface flow constructed wetland coupled to ozonation, <em>Ecol. Eng.<\/em>, vol. 135, pp. 89\u201397, 2019.<\/p>\n<p>[2] E. Serra-P\u00e9rez, C. Ferronato, A. Giroir-Fendler, S. \u00c1lvarez-Torrellas, G. Ovejero, J. Garc\u00eda, Highly Efficient Ru Supported on Carbon Nanosphere Nanoparticles for Ciprofloxacin Removal: Effects of Operating Parameters, Degradation Pathways, and Kinetic Study, <em>Ind. Eng. Chem. Res.<\/em>, vol. 59, no. 35, pp. 15515\u201315530, 2020.<\/p>\n<p>[3] E. Serra-P\u00e9rez, S. \u00c1lvarez-Torrellas, V. Ismael \u00c1gueda, M. Larriba, G. Ovejero, J. Garc\u00eda, Effective removal of naproxen from aqueous solutions by CWAO process using noble metals supported on carbon nanospheres catalysts, <em>Sep. Purif. Technol.<\/em>, vol. 259, p. 118084, 2021.<\/p>\n<p>[4] J. Filip, T. Cajthaml, P. Najmanov\u00e1, M. \u010cern\u00edk, and R. Zbo\u0159il, Eds., <em>Advanced Nano-Bio Technologies for Water and Soil Treatment<\/em>. Springer US, 2020.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El naproxeno (NPR) es uno de los muchos contaminantes emergentes que existen hoy en d\u00eda. 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