Reactores novedosos para descontaminación del agua




En la búsqueda de tecnologías eficientes y seguras para descontaminar el agua, un equipo de especialistas de la Unidad Académica de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ) investiga las aplicaciones de la fotocatálisis heterogénea, un proceso que permitiría descontaminar cantidades masivas de agua con el uso de la luz solar.


En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Benito Serrano Rosales, miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), explicó que dicho estudio ha comprendido diversas etapas de investigación y ha sido reconocido como caso de éxito en el programa de Ciencia Básica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Luego de 16 años trabajando en la investigación, el equipo de científicos de la UAZ ha determinado que la fotocatálisis heterogénea es un método eficiente, seguro y económico para eliminar los contaminantes más comunes en el agua, como son los desechos de las fábricas, agentes patógenos, pesticidas, minerales y otros compuestos químicos, que se pueden transportar por el suelo y subsuelo hasta llegar a los mantos subterráneos de agua.

“Los tratamientos que en la actualidad tenemos para purificar el agua son insuficientes. Imaginemos un vaso de agua, la cual tiene cantidades 'pequeñísimas' de algún contaminante que no son detectables; sin embargo, estas se van acumulando en el organismo. El hecho de que ese contaminante no se ve, no huele, no sabe a nada, es lo peligroso para la salud de los consumidores. Nosotros lo que estamos tratando de hacer es una tecnología para limpiar el agua en su totalidad”, detalló el doctor Serrano Rosales. 

Asimismo, expuso que la fotocatálisis heterogénea es una técnica o metodología aún incipiente y en desarrollo. Actualmente se analiza su viabilidad en laboratorio, donde se ha logrado con el uso de lámparas un 15 por ciento de eficiencia en la descontaminación de agua. El objetivo es alcanzar un 100 por ciento en cantidades masivas de agua con luz solar, por lo que los investigadores continúan experimentando.

El doctor Serrano Rosales señaló que en la actualidad el equipo estudia los factores que afectan la eficiencia de los reactores fotocatalíticos para descontaminar el agua que contiene compuestos orgánicos e inorgánicos, en concentraciones de pocas partes por millón.

Expuso que el problema es pasar de las unidades de laboratorio a reactores químicos de escala industrial, lo cual representa un reto, pues requiere indagar en múltiples aspectos, como detectar los compuestos químicos, proponer esquemas de reacción, establecer criterios de diseño y escalamiento, lo cual hará posible diseñar reactores fotocatalíticos optimizados que logren descontaminar el agua en su totalidad.

Desde el inicio del proyecto han colaborado diversos investigadores, entre quienes se encuentran los doctores Sergio Miguel Durón Torres y Víctor Manuel García Saldívar, así como el estudiante Jesús Moreira del Río de la UAZ, en coordinación con el doctor Hugo de Lasa, investigador de la Universidad de Western Ontario, Canadá.


¿En qué consiste la fotocatálisis heterogénea?

El doctor Benito Serrano expuso que la idea básica de la fotocatálisis heterogénea es irradiar con luz ultravioleta (360 nm) un recipiente con agua contaminada, que contiene un material semiconductor —el más usado es el dióxido de titanio—. De esta forma se activa el semiconductor, ya que se genera un par de cargas eléctricas: el electrón (negativo) y la vacancia (positiva) y se tiene la posibilidad de eliminar del agua compuestos orgánicos e inorgánicos. La vacancia reaccionará con un ion negativo OH presente en el agua, generando un radical libre -OH (hidroxilo) que oxidará los compuestos orgánicos hasta degradarlos y eventualmente producir solamente dióxido de carbono, agua y algún ácido inorgánico. El electrón reacciona con cationes y luego el compuesto inorgánico puede ser separado del agua por otros métodos.
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