Láminas delgadas basadas en TiO2 modificado para la eliminación de contaminantes farmacéuticos mediante fotocatálisis solar. Estudio de biodegradabilidad de aguas residuales

Abstract

En las últimas décadas el desarrollo industrial ha traído consecuencias que afectan negativamente al medio ambiente por sus posibles efectos contaminantes provenientes de sus vertidos que finalmente (aunque en bajas dosis) pueden llegar a los hogares y fuentes de consumo. Muchas sustancias que forman parte de esos vertidos son contaminantes emergentes (CE), como los productos para el cuidado personal y de limpieza, pesticidas, drogas de abuso y, por último, los fármacos (los antibióticos, los analgésicos y antiinflamatorios, esteroides, hormonas), utilizados en hogares y hospitales. Estos CE se encuentran en bajas concentraciones, generalmente, en partes por millón y por billón. Estas sustancias son candidatas a futuras regulaciones, ya que, aunque siempre han estado presentes, han pasado desapercibidas debido a la falta de técnicas especializadas que las identificaran. El problema fundamental, radica, en que las técnicas convencionales de tratamiento de agua no son adecuadas para la eliminación de estos CE. Por esta razón, es necesario recurrir a métodos alternativos para la eliminación. De todos los CE, los que suscitan mayor preocupación son los fármacos, ya que, al tratarse de sustancias tóxicas bioacumulables, son capaces de llegar a los reservorios de agua de consumo humano por medio de las aguas residuales urbanas (ARU). Por este motivo, la comunidad científica se ha volcado para desarrollar diferentes tratamientos para disminuir la cantidad de este tipo de contaminantes que no solo pueden afectar a nuestra salud, sino que, además, contribuyen a dañar el medio ambiente. Una vez identificado el analito de interés, es preciso su eliminación por medio de diferentes métodos alternativos a los convencionales, entre los cuales se encuentran, tratamientos de tecnología de membrana, métodos de adsorción por carbono activado y los procesos avanzados de oxidación. Sin embargo, tantos las tecnologías de membrana como la adsorción, no son técnicas destructivas, sino que concentran la materia orgánica, por lo que habría que contemplar métodos para la eliminación última del contaminante. Por esta razón, la aplicación de AOPs muestran un especial interés, ya que dan lugar a especies altamente oxidantes, como son los radicales hidroxilo. De entre todos los AOPs uno de los más estudiados y recomendados es la oxidación fotocatalítica. En este trabajo se ha aplicado la oxidación fotocatalítica utilizando radiación solar, y, como fotocatalizador, láminas delgadas con nanopartículas de TiO2 P25 recubiertas de nanopartículas de Ag. Se ha preparado este material compuesto Ag/TiO2 para solventar las desventajas asociadas al uso de NPs de TiO2 P25. De esta forma, se evaluará la eficiencia del material compuesto al aplicar procesos de fotocatálisis solar, para la eliminación de un antibiótico en agua ultrapura Milli-Q. Además, también se realizará un estudio de biodegradabilidad con aguas residuales urbanas (ARU) y ARU dopadas con dicho contaminante. El contaminante elegido para determinar la actividad fotocatalítica de los materiales preparados es el Sulfametoxazol, un antibiótico bacteriostático actualmente considerado como un contaminante emergente (CE). Son muchos los expertos que explican la peligrosidad de los contaminantes emergentes, concretamente, se ha comprobado que el SMT (al no poder eliminarse), está presente en una alta concentración en el organismo de animales marinos que aumenta con el tiempo (bioacumulación). Esto acarrea problemas de toxicidad tanto en los organismos marinos como a una posible afección humana tras su ingesta. Por otra parte, tras una exposición prolongada al SMT, las plantas también pueden verse afectado su proceso de fotosíntesis, proceso por el que ésta consigue su sustrato, ya que el antibiótico afecta de manera negativa a la correcta función de los cloroplastos.