Descontaminación Ambiental mediante Procesos Fotocatalíticos Heterogéneos con Radiación UV en Medio Acuoso

MARÍA DE LOS MILAGROS BALLARI; ORLANDO M. ALFANO; ALBERTO E. CASSANO

La Paisanita (Argentina)

Otro; 2º Seminario Serrano del Grupo de Resonancia Magnética Nuclear; 2006

Facultad de Matemática, Astronomía y Física, Universidad Nacional de Córdoba

La necesidad creciente de métodos de descontaminación ambiental ha promovido el desarrollo de nuevas tecnologías con el objetivo de descomponer sustancias indeseables o contaminantes del agua. Los llamados Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) son particularmente apropiados para tal propósito, ya que son capaces de eliminar completamente estos contaminantes orgánicos. La ventaja de esta tecnología es que logra mineralizar por completo a estos compuestos, produciendo sustancias inocuas [1], a diferencia de otros métodos de tratamiento de la contaminación ambiental que solo logran cambiar de fase al contaminante, como la adsorción con carbón activado o los procesos de arrastre con gas. La mayoría de los PAO se basan en la generación de especies activadas y altamente oxidantes, como por ejemplo los radicales hidroxilo (OH·), los cuales reaccionan rápidamente y en forma no selectiva con una amplia variedad de compuestos orgánicos [2]. Estos procesos tienen una característica en común: la participación de la radiación ultravioleta (UV) como fuente de energía; existen diferentes combinaciones, entre las que se puede citar [3]: UV/agua oxigenada, UV/ozono, UV/agua oxigenada/sales de hierro y UV/fotocatalizador sólido. Este último proceso, denominado fotocatálisis heterogénea, emplea radiación UV, oxígeno y un sólido semiconductor como catalizador [4].  La absorción de fotones de determinada energía (l £ 380 nm) provoca la formación de portadores de carga en el interior de la partícula del semiconductor, generalmente dióxido de titanio, los cuales pueden migrar hacia la superficie y participar de reacciones de oxidación-reducción con especies adsorbidas sobre la partícula, iniciándose así la descomposición de las moléculas orgánicas. La fotocatálisis ofrece la posibilidad de la utilización de radiación solar como fuente primaria de energía, lo que otorga al proceso un importante y significativo valor medioambiental, constituyendo un claro ejemplo de tecnología sustentable [5]. Además, los procesos fotocatalíticos constituyen una alternativa especialmente útil para destruir contaminantes resistentes a la biodegradación. Se puede iniciar la oxidación de un compuesto orgánico no biodegradable mediante fotocatálisis, logrando así especies biodegradables, y luego continuar el proceso con métodos biológicos, más sencillos y económicos. Esta integración de oxidación química y biológica resulta muy conveniente para el tratamiento de aguas. [1] D. F. Ollis, E. Pellizzetti, N. Serpone. Destruction of Water Contaminants. Environ. Sci. Technol., 25(9) 1523-1529 (1991). [2] C. S. Turchi, D. F. Ollis. Photocatalytic Degradation of Organic Water Contaminants Mechanisms Involving Hydroxyl Radical Attack. J. of Catalysis, 122, 2178-192 (1990). [3] R.W. Matthews. Environment: Photochemical and Photocatalytic Processes. Degradation of Organic Compounds. En Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy, E. Pelizzetti and M. Schiavello (Eds), Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 427-449 (1991). [4] M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann. Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. Chem. Rev., 95, 69-96 (1995). [5] O. M. Alfano, D. Bahnemann, A. E. Cassano, R. Dillert, R. Goslich. Photocatalysis in Water Environments Using Artificial and Solar Light. Catalysis Today, 58, 199-230 (2000).