Especies altamente reactivas oxidan los cuerpos orgánicos y purifican el recurso
René Tijerino, 05 de marzo de 2015
Tezontle y esferas recubiertos por dióxido de titanio.
Fotos: Fernando Velázquez.
En ríos, pozos e incluso en agua potable, en ocasiones se encuentran diluidas sustancias que pueden ser nocivas para la salud; ante ello, integrantes del Instituto de Ingeniería recurren al uso de la energía solar para descontaminar este líquido.
Con el apoyo de reactores fotoquímicos de diferentes tipos y tamaños, y con el empleo de fotocatalizadores, trabajan en la planta solar de la entidad académica, localizada junto al Jardín Botánico exterior.
Detalles del trabajo
Julio César Morales Mejía, de la Coordinación de Mecánica y Energía del Instituto, habló sobre los detalles del trabajo que coordina, en el que participan alumnos de licenciatura, y además han colaborado estudiantes de maestría, doctorado y posdoctorado.
En su labor, en la que desarrollan procesos de tratamiento y reactores fotoquímicos, los integrantes de la entidad universitaria involucrados han considerado preocupantes los reportes de hallazgos de contaminantes orgánicos en cuerpos de agua, como triclosán, resorcinol (molécula de la familia del fenol), edulcorantes y fármacos, entre ellos, el naproxeno y el ibuprofeno; “aunque están en pequeñas concentraciones, no tendrían por qué aparecer”, dijo.
Para eliminar esos compuestos, utilizan la fotocatálisis heterogénea solar, mediante materiales denominados fotocatalizadores, de la familia de los calcogenuros (óxidos y sulfuros).
Es un proceso en el que la energía UV solar activa el fotocatalizador, que genera especies químicas altamente reactivas llamadas radicales hidroxilo; éstos oxidan los contaminantes orgánicos y así se descontamina tanto el recurso hídrico residual como el potable.
Morales Mejía expuso que básicamente trabajan con dióxido de titanio como fotocatalizador, semiconductor activado con fotones ultravioleta que pueden provenir de la radiación solar. Entre las ventajas están su alta estabilidad química, su bajo costo y la aceptable inocuidad para los seres vivos, en especial si se utiliza como partículas micrométricas o como películas depositadas sobre materiales como tezontle, esferas de vidrio, tubos y vidrios planos, entre otros.
Al laborar con el catalizador inmovilizado han podido oxidar compuestos como triclosán (presente en algunos desinfectantes de manos, pastas dentales y champús), fármacos y compuestos light, entre otros.
En el Laboratorio de Óptica Solar del Instituto cuentan con equipo especializado para estos procesos. Por ejemplo, en uno de los aparatos, del tamaño de un televisor mediano, se reproduce la irradiancia UV de la energía solar para hacer pruebas fotoquímicas.
En áreas cercanas a ese laboratorio se localiza el reactor fotocatalítico, basado en un colector de canal parabólico (PTC, por sus siglas en inglés) de 14 metros de longitud, equipado con tanque, bomba y tuberías por donde circula el agua en tratamiento.
También hay reactores fotocatalíticos solares pequeños, como el de parábola compuesta (CPC), con bomba, depósito del agua en tratamiento al costado y con la posibilidad de usar el catalizador suspendido o inmovilizado en otra superficie.
Aplicaciones
El universitario explicó que la descontaminación del agua mediante radiación solar podría ser aplicable en casa, y en los ámbitos industrial o comercial.
Trabajan además en un mecanismo que brinde el funcionamiento de un reactor fotocatalítico energéticamente autónomo, para evitar el uso de energía eléctrica de fuentes convencionales durante su operación; con ello, tendría un proceso amigable con el ambiente.
Por otro lado, consideran instruir a personal en el manejo de catalizadores que necesitan trato cuidadoso, pues aunque son moléculas activas y químicamente estables, se contaminan con facilidad.
Como una etapa más de estas investigaciones, Morales Mejía mencionó que se planea que los catalizadores (en perlas, polvos, tubos o arcillas) sean fácilmente sustituibles, como sucede con cartuchos de tinta para computadoras.
Reactor fotocatalítico solar tipo PTC.
