Remediación de aguas con arsénico usando nanoantenas plasmónicas

MARTÍNEZ, LUCIANA P.; MARCHI, MARÍA C.; CORTÉS, EMILIANO; WAINSTEIN HAIMOVICHI, ULISES; PAREDES, MARÍA Y.; MAIER, STEFAN A.; BARJA, BEATRIZ C.; SCARPETTINI, ALBERTO FRANCO; BRAGAS, ANDREA V.

La Plata

Congreso; 102ª Reunión de la Asociación Física Argentina; 2017

Asociación Física Argentina

El arsénico inorgánico se considera un potente carcinógeno humano, asociado con un mayor riesgo de cáncer de la piel, los pulmones, la vejiga urinaria, el hígado y el riñón. Alrededor de 4 millones de personas están expuestas a altos niveles de arsénico contenidos en el agua bebible en Argentina, constituyendo la población más grande conocida de América Latina en esta situación. Todavía no hay una conciencia generalizada de la toxicidad de las aguas subterráneas, y, por lo tanto, en muchas áreas el agua se bebe sin tratamiento adicional ala extracción.En los últimos años se ha puesto el foco en la búsqueda de métodos de remediación de agua que sean baratos y accesibles a las poblaciones de riesgo. En bibliografía se han reportado trabajos con altas tasas de eliminación de este metal por métodos de adsorción o coprecipitación de As(V) con óxidos de hierro, previa oxidación del As(III). Por otro lado, la especie As(III) se considera 60 veces más tóxica que As(V) y uno de los principales problemas a resolver en esta temática es poder oxidar As(III) a As(V) evitando agentes oxidantes contaminantes. El método propuesto en este trabajo para oxidar As(III) a As(V) se basa en las potenciales propiedades catalíticas de nanopartículas de Au (AuNPs). Estas partículas presentan resonancias de plasmón superficial localizado (LSPR) a longitudes de onda en el rango visible siendo capaces de absorber luz y confinarla a volúmenes de escalananométrica, razón por la cual se las denomina nanoantenas.Recientemente, el campo de la plasmónica se ha expandido dramáticamente, habiéndose demostrado que los LSPR pueden originar pares electrón-hueco altamente reactivos dentro del material. Estos hot electrons y hot holes (hot carriers) pueden participar de reacciones químicas y ser capaces de reducir u oxidar moléculas una vez alcanzada la superficie de la AuNP. Nuestra propuesta se basa en el uso de estos hot carriers para oxidar las especies de As(III) presentes en aguas para consumo humano.El trabajo se aborda estudiando la respuesta de sistemas coloidales de AuNPs en solución de NaAsO2 (As(III)), ante la iluminación con longitudes de onda cercana al LSPR (LED 532 nm). La conversión de As(III) a As(V) se cuantifica utilizando el método colorimétrico del Azul de Molibdeno, el cual permite detectar la formación de As(V) por absorción de luz de un compuesto coloreado en solución utilizando un Espectrofotómetro UV-visible. Se evalúan las condiciones de trabajo que permitan lograr la conversión de As(III) a As(V): diseño del arreglo experimental de iluminación, tiempos de irradiación, relaciones de concentración AuNP/As(III) y adaptación del método de Azul de Molibdeno al sistema en estudio.