Un fotocatalizador absorbe los rayos del Sol y genera radicales que oxidan la materia orgánica

Antonio Jiménez González, del Instituto de Energías Renovables (IER), lleva más de 20 años estudiando cómo degradar los contaminantes presentes en aguas residuales por métodos fotocatalíticos y, a lo largo de este tiempo, ha logrado disminuir su toxicidad hasta 90 por ciento, todo ello aprovechando la energía solar.

“Para eso empleamos un fotocatalizador que absorbe los rayos del Sol y genera radicales hidroxilo, agentes que oxidan la materia orgánica, principalmente”, explicó.

Desde hace cinco años, Jiménez González colabora con tres empresas –una textil y dos farmacéuticas– del parque industrial CIVAC, en Morelos, lo que le ha permitido demostrar la efectividad de este método. De los 200 litros de agua contaminada que recibe de cada una, ha logrado limpiar el líquido casi en su totalidad. “Hoy procesamos esos lotes, el siguiente paso es escalar dicho proceso a volúmenes mayores”.

Trabajamos con materia orgánica, compuesta casi en su totalidad por cadenas de átomos de carbono en las que hay átomos de hidrógeno, de oxígeno y de nitrógeno, entre otros elementos susceptibles a oxidarse; esto nos permite romper los enlaces químicos de moléculas grandes mediante radicales hidroxilo para obtener moléculas más pequeñas como dióxido de carbono, agua y algunos ácidos minerales, añadió.

Todo ello hace que el líquido tratado por los métodos fotocatalíticos aplicados en los laboratorios del IER sea menos tóxico, además de cumplir con las normas mexicanas en materia de aguas residuales, lo cual representa un impacto benéfico para el medio ambiente.

“Los procesos de tratamiento utilizados son la fotocatálisis homogénea –que emplea sales de hierro– y la heterogénea, que utiliza nanopartículas de dióxido de titanio. Aunque diferentes, ambos generan radicales hidroxilo que degradan la materia orgánica.”

Al respecto, Jiménez González detalló que según las normas mexicanas en materia de aguas residuales, los niveles de contaminación se determinan por medio de las técnicas de Demanda Biológica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y Carbono Orgánico Total (COT).

“Nuestros resultados señalan que en las dos últimas hemos bajado entre 80 y 90 por ciento los niveles de toxicidad y podríamos hacerlo aún más si logramos afinar ciertos detalles”, aseveró.

El secreto está en la fotoquímica

En este método, expuso Jiménez González, la clave es tomar un medio acuoso tóxico, usar radiación solar, un material fotocatalítico y una sustancia oxidante para desestabilizar los enlaces químicos de las moléculas contaminantes, robarles un electrón y así oxidarlas paso a paso.

“Aunque en el ramo textil hemos tenido buenos resultados, las cifras logradas con la industria farmacéutica no son tan altas, lo que no se debe a nuestro método, sino a que ésta utiliza compuestos inorgánicos imposibles de degradar. Por ello es necesario desarrollar una estrategia para disminuirlos o eliminarlos por otros procedimientos.”

Actualmente el interés del universitario está en incrementar la capacidad de tratamiento con el propósito de contribuir a una solución en contaminación hídrica, pues aunque en el IER reciben lotes de 200 litros llenos de aguas residuales, la industria genera a diario volúmenes mayores.

“Nuestro equipo básico es un reactor fotocatalítico donde manejamos un cierto volumen de agua que puede ser mayor si incrementamos su tamaño. Para ello, debemos agrupar varios de estos reactores en serie-paralelo y crear una planta solar fotocatalítica, lo que nos permitiría tratar volúmenes más grandes de aguas residuales.”

El objetivo es instalar esa infraestructura y tratar el efluente en el sitio donde la empresa genera sus contaminantes; esto posibilitaría bajar los parámetros de toxicidad y, al mismo tiempo, reusar el recurso hídrico en sus procesos industriales, concluyó.