{"id":134135,"date":"2023-04-17T15:13:11","date_gmt":"2023-04-17T14:13:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=134135"},"modified":"2023-04-17T15:21:47","modified_gmt":"2023-04-17T14:21:47","slug":"eliminacion-eficiente-de-contaminantes-presentes-en-aguas-mediante-catalizadores-sintetizados-a-partir-de-lodos-procedentes-de-estaciones-depuradoras","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2023\/04\/17\/134135","title":{"rendered":"Eliminaci\u00f3n eficiente de contaminantes presentes en aguas mediante catalizadores sintetizados a partir de lodos procedentes de estaciones depuradoras"},"content":{"rendered":"

El carb\u00f3n activado derivado de lodos de depuradora con nanopart\u00edculas de hierro mostr\u00f3 una actividad catal\u00edtica muy eficaz en la degradaci\u00f3n del antibi\u00f3tico ciprofloxacina mediante un proceso de oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica (Catalytic Wet Air Oxidation, CWAO<\/em>). En el proceso de oxidaci\u00f3n se evaluaron diferentes temperaturas (120-140\u00baC), presiones (10-30 bar) y dosis de catalizador (0,1-0,7 g\/L) en un reactor discontinuo. En este sentido, la temperatura y la dosis de catalizador mostraron un impacto significativo en la eliminaci\u00f3n del antibi\u00f3tico. As\u00ed, la degradaci\u00f3n de la ciprofloxacina y la selectividad hacia CO2<\/sub> fueron superiores al 99 % y al 60 %, respectivamente, alcanz\u00e1ndose estos valores en 2 horas de operaci\u00f3n a 140\u00baC y 20 bar. La p\u00e9rdida de la fase activa (Fe) del catalizador en el medio de reacci\u00f3n fue insignificante, obteni\u00e9ndose valores inferiores a 24 ppb. Este catalizador mostr\u00f3 una elevada estabilidad en las condiciones de reacci\u00f3n ensayadas. Asimismo, c\u00e1lculos te\u00f3ricos permitieron deducir la v\u00eda de degradaci\u00f3n principal de este compuesto mediante CWAO. El estudio verific\u00f3 la viabilidad t\u00e9cnica del catalizador sintetizado para su aplicaci\u00f3n en matrices m\u00e1s complejas, ciclos de reacci\u00f3n consecutivos y a un bajo coste de tratamiento.<\/p>\n

Silvia \u00c1lvarez Torrellas-Universidad Complutense de Madrid<\/em><\/p>\n

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En Europa se generaron en el a\u00f1o 2021 un total de 8,7 millones de toneladas de lodos secos de depuradora. La cantidad y las caracter\u00edsticas de los lodos generados en una EDAR dependen en gran medida del afluente y del tipo de procesos de tratamiento utilizados. Se calcula que la producci\u00f3n de lodos aumentar\u00e1 considerablemente en los pr\u00f3ximos a\u00f1os [1].<\/p>\n

Los m\u00e9todos tradicionales de gesti\u00f3n de estos lodos incluyen el vertido, la incineraci\u00f3n, el compostaje, la digesti\u00f3n anaerobia (producci\u00f3n de biog\u00e1s) y las aplicaciones agr\u00edcolas, entre otros [2]. Un m\u00e9todo alternativo a los propuestos y que est\u00e1 ganando especial atenci\u00f3n en los \u00faltimos a\u00f1os es la pir\u00f3lisis. La pir\u00f3lisis de lodos de depuradora puede reducir sustancialmente el volumen de residuos, carbonizar compuestos org\u00e1nicos, fijar metales pesados y destruir pat\u00f3genos. El material de carbono derivado de este proceso podr\u00eda utilizarse de forma sostenible para producir materiales carbonosos como adsorbentes o soportes catal\u00edticos para posibles aplicaciones medioambientales utilizadas en la degradaci\u00f3n de diversos contaminantes [3].<\/p>\n

En los \u00faltimos a\u00f1os, el uso de productos farmac\u00e9uticos, especialmente de antibi\u00f3ticos, ha crecido exponencialmente, y, por tanto, se ha observado un aumento de la presencia de estos compuestos en aguas subterr\u00e1neas, superficiales y residuales. Entre ellos, la ciprofloxacina, antibi\u00f3tico perteneciente al grupo de las fluoroquinolonas, es uno de los contaminantes m\u00e1s frecuentemente detectados en matrices acuosas. Desgraciadamente, dado que este tipo de antibi\u00f3ticos se caracterizan por su baja biodegradabilidad, los procesos convencionales de tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales no son capaces de eliminar con \u00e9xito estos compuestos de las aguas.<\/p>\n

En este estudio, se han sintetizado diferentes catalizadores de hierro a partir de lodos de depuradora con el fin de contribuir a la valorizaci\u00f3n de los residuos de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) y al desarrollo de catalizadores respetuosos con el medio ambiente y de bajo coste. Las pruebas de reacci\u00f3n se llevaron a cabo en un reactor discontinuo con un catalizador de hierro soportado sobre carb\u00f3n activado obtenido a partir de lodos de depuradora. La eficacia del catalizador se estableci\u00f3 mediante el an\u00e1lisis de los siguientes par\u00e1metros: degradaci\u00f3n de ciprofloxacina, mineralizaci\u00f3n alcanzada, eliminaci\u00f3n de Carbono Org\u00e1nico Total (COT) y porcentaje de hierro lixiviado. As\u00ed, se estudi\u00f3 la influencia de las condiciones de operaci\u00f3n, tales como la temperatura, la presi\u00f3n total y la dosis de catalizador, sobre la eficacia del proceso; asimismo, se llev\u00f3 a cabo la eliminaci\u00f3n de ciprofloxacina en una matriz acuosa real.<\/p>\n

Como resultado del estudio, el grupo de Cat\u00e1lisis y Procesos de Separaci\u00f3n de la Universidad Complutense ha propuesto una tecnolog\u00eda viable para la valorizaci\u00f3n de un residuo s\u00f3lido, como son los lodos de depuradora, contribuyendo a la econom\u00eda circular en las plantas de tratamiento de aguas residuales y a la eliminaci\u00f3n de contaminantes emergentes, como la ciprofloxacina. En este sentido, el catalizador sintetizado a partir de lodos de depuradora presentaba un contenido en hierro y unas propiedades texturales y qu\u00edmico-superficiales adecuadas para su aplicaci\u00f3n en procesos de oxidaci\u00f3n. El catalizador basado en hierro mostr\u00f3 una elevada actividad catal\u00edtica, oxidando el contaminante completamente en 2 h a las siguientes condiciones de operaci\u00f3n: 140 \u00b0C, 20 bar y 0,7 gCatalizador<\/sub>\/L. La temperatura de reacci\u00f3n y la dosis de catalizador mostraron una influencia significativa en la eliminaci\u00f3n de ciprofloxacina de la soluci\u00f3n acuosa, mientras que la presi\u00f3n total no desempe\u00f1\u00f3 un papel tan importante. Adem\u00e1s, la degradaci\u00f3n del COT no siempre mostr\u00f3 la misma tendencia que la eliminaci\u00f3n de ciprofloxacina, lo que pudo deberse a una modificaci\u00f3n de la v\u00eda de reacci\u00f3n. La cuantificaci\u00f3n del hierro lixiviado en el medio de reacci\u00f3n revel\u00f3 una baja p\u00e9rdida de la fase activa, que no supone un riesgo medioambiental. De este modo, se garantiza una mayor vida \u00fatil del catalizador, aumentando el tiempo de desactivaci\u00f3n del mismo. Mediante un estudio te\u00f3rico se estimaron los compuestos intermedios originados y se pudo dilucidar su grado de oxidaci\u00f3n. Adem\u00e1s, el catalizador sintetizado present\u00f3 una actividad catal\u00edtica comparable a la reportada en bibliograf\u00eda para catalizadores basados en metales nobles [4]. Finalmente, se verific\u00f3 la viabilidad t\u00e9cnica del proceso en matrices acuosas medioambientalmente relevantes, como las aguas superficiales, obteni\u00e9ndose una disminuci\u00f3n pr\u00e1cticamente inapreciable de la actividad catal\u00edtica tras tres ciclos de reacci\u00f3n consecutivos (Figura 1).<\/p>\n

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Figura 1.<\/strong> Estructura general del estudio llevado a cabo por el Grupo de Cat\u00e1lisis y Procesos de Separaci\u00f3n de la Universidad Complutense de Madrid.<\/p>\n

Se puede encontrar m\u00e1s informaci\u00f3n sobre esta investigaci\u00f3n en:<\/p>\n

Bibliograf\u00eda:<\/p>\n

[1]     EurEau, Waste water treatment – sludge management, Brief. Note (2021) 1\u201332.<\/p>\n

[2]     J. Canas, J. Garcia, B. Hermana, V.I. Agueda, S. Alvarez-Torrellas, Revision of the most harmful organic compounds present in sewage and sludge. The Handbook of Environmental Chemistry (HEC)-Emerging Pollutants in Sewage Sludge and Soils, Eds. by Dr. Avelino N\u00fanez-Delgado & Dr. Manuel Arias-Est\u00e9vez, Springer, 2022, pp. 1\u201320.<\/p>\n

[3]     S. Alvarez-Torrellas, J.A. Peres, V. Gil-Alvarez, G. Ovejero, J. Garc\u00eda, Effective adsorption of non-biodegradable pharmaceuticals from hospital wastewater with different carbon materials, Chem. Eng. J. 320 (2017) 319\u2013329.<\/p>\n

[4]     P. Gutierrez-Sanchez, S. Alvarez-Torrellas, M. Larriba, M.V. Gil, J.M. Garrido-Zoido, J. Garc\u00eda, Efficient removal of antibiotic ciprofloxacin by catalytic wet air oxidation using sewage sludge-based catalysts: Degradation mechanism by DFT studies, J. Environ. Chem. Eng. 11 (2023) 109344.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

El carb\u00f3n activado derivado de lodos de depuradora con nanopart\u00edculas de hierro mostr\u00f3 una actividad catal\u00edtica muy eficaz en la degradaci\u00f3n del antibi\u00f3tico ciprofloxacina mediante un proceso de oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica (Catalytic Wet Air Oxidation, CWAO). En el proceso de oxidaci\u00f3n se evaluaron diferentes temperaturas (120-140\u00baC), presiones (10-30 bar) y dosis de catalizador (0,1-0,7 g\/L) en un reactor discontinuo. En este sentido, la temperatura y la dosis de catalizador mostraron un impacto significativo en la eliminaci\u00f3n del antibi\u00f3tico. As\u00ed, la degradaci\u00f3n de la ciprofloxacina y la selectividad hacia CO2 fueron superiores al 99 % y al 60 %, respectivamente, alcanz\u00e1ndose\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\/134135"}],"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=134135"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134135\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134141,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134135\/revisions\/134141"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134135"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134135"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134135"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}