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Una tecnología de tratamiento de agua de dos vertientes
Una nueva técnica de tratamiento de agua que combine dos métodos costosos podría resultar una forma más económica y eficiente de eliminar contaminantes difíciles de limpiar. La tecnología combina la fotocatálisis, que utiliza la luz para descomponer los contaminantes, y la oxidación electroquímica, que utiliza una corriente eléctrica para hacer lo mismo.
Desintoxicación del agua: Los contaminantes de las aguas residuales reciben un doblete gracias a la nueva tecnología que combina la irradiación ultravioleta y la electroquímica.
Aicheng Chen , profesor asociado y catedrático de investigación de Canadá de química ambiental y de materiales en la Universidad de Lakehead, en Ontario, ha solicitado una patente sobre el proceso y dice que podría comercializarse en dos años. Chen combinó los dos métodos de tratamiento de agua creando un electrodo de doble propósito. Por un lado, el electrodo está recubierto con un fotocatalizador y por el otro con un electrocatalizador. Chen probó la capacidad del electrodo para eliminar dos nitrofenoles diferentes: sustancias químicas que se utilizan con frecuencia para fabricar medicamentos, pesticidas, fungicidas y tintes y que se encuentran comúnmente en las aguas residuales industriales. El electrodo de doble función eliminó entre el 85 y el 90 por ciento de los contaminantes notoriamente difíciles de eliminar durante tres horas, en comparación con solo el 30 y el 60 por ciento para cualquiera de las técnicas por sí solas. Los resultados de Chen fueron publicado el mes pasado en el diario Ciencia y Tecnología Ambiental .
La fotocatálisis y la oxidación electroquímica se han estudiado ampliamente para su uso en el tratamiento del agua, pero no se emplean ampliamente porque ninguna es lo suficientemente eficiente como para justificar el costo. En la fotocatálisis, la radiación ultravioleta incide en un catalizador, a menudo dióxido de titanio, que impulsa los electrones del material a un estado de mayor energía. Esto, a su vez, deja huecos libres con carga positiva para oxidar los contaminantes. Pero la fotocatálisis no es muy eficiente porque a menudo los electrones simplemente se vuelven a unir a los huecos.
La oxidación electroquímica funciona haciendo pasar una corriente a través de un catalizador en el agua para oxidar los contaminantes. Cuando se combina con la fotocatálisis, este proceso aumenta la eficiencia en parte porque la corriente evita que los electrones y los huecos generados a través de la fotocatálisis se recombinen.
El tratamiento de agua más económico y de uso común emplea bacterias para descomponer los contaminantes. Pero el tratamiento biológico no siempre es el más eficaz, especialmente para los efluentes con altas concentraciones de compuestos orgánicos o tóxicos, por lo que el agua debe tratarse repetidamente, a menudo con productos químicos como el cloro, lo que aumenta el costo.
El tratamiento biológico no es útil para todas las aguas residuales, dice Chen. En agua con altas concentraciones de contaminantes, pH muy alto o pH muy bajo, es difícil que las bacterias sobrevivan.
Según un informe reciente de Investigación Lux , se proyecta que el uso del agua crecerá globalmente al 40 por ciento para 2030, y se proyecta que los ingresos relacionados con el agua crecerán de alrededor de $ 500 mil millones en 2007 a casi $ 1 billón para 2030. Tales pronósticos han llevado a un aumento del interés en nuevos, potencialmente más tecnologías eficientes de tratamiento de agua en los últimos años. A medida que la demanda de agua limpia sigue creciendo, los investigadores buscan nuevas formas de tratar el agua contaminada; según otro informe de Lux, se necesita una variedad de opciones porque la cantidad de contaminantes difíciles de eliminar que se encuentran en las aguas residuales también está creciendo.
La analista senior de Lux Research, Heather Landis, dice que la tecnología de Chen es única y tiene potencial. Otras empresas han utilizado dióxido de titanio en la fotocatálisis, pero hasta ahora nadie ha combinado la fotocatálisis con la electroquímica, dice. Pero según Landis, Chen deberá demostrar la técnica en muestras de aguas residuales que contienen múltiples contaminantes, en lugar de solo el contaminante nitrofenol.
Alexander Orlov , profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Stony Brook, en Nueva York, dice que el enfoque de Chen podría encontrar aplicaciones específicas, particularmente para el tratamiento de aguas residuales con altas concentraciones de nitrofenoles. Sin embargo, Orlov dice que un problema potencial podría ser el catalizador de dióxido de titanio, que tiende a perder su reactividad con el tiempo. Será necesario realizar más pruebas para demostrar su viabilidad a largo plazo, dice. Si bien Chen reconoce que esto podría ser un problema, dice que, en general, el dióxido de titanio es un buen catalizador porque es químicamente inerte y no tóxico. Sin embargo, Chen también está experimentando con nanoestructuras de dióxido de titanio, que deberían ser más resistentes a largo plazo.
Aún se desconoce cómo le irá a la técnica en comparación con el tratamiento biológico. Debido a que el tratamiento biológico usa bacterias y requiere poco mantenimiento, su costo es relativamente bajo. Chen dice que el tratamiento biológico será más barato al menos al principio. Pero debido a que su método es superior para eliminar nitrofenoles, cree que podría usarse junto con el tratamiento biológico, particularmente para tratar aguas residuales industriales o agrícolas muy contaminadas. Chen dice que su enfoque también podría tener una ventaja sobre los tipos de tratamiento de agua que utilizan tratamientos químicos como el cloro, que son menos respetuosos con el medio ambiente.
El siguiente paso es probar el método en otros contaminantes, realizar un análisis de costos y ampliar el proceso. Chen dice que su grupo ahora está trabajando en la construcción de un prototipo de planta de tratamiento, que debería estar terminado para fin de año.