La creciente concentración de microcontaminantes orgánicos en los recursos hídricos se ha convertido en una preocupación medioambiental importante para los ecosistemas acuáticos y la salud humana.
Estos microcontaminantes orgánicos, también conocidos como contaminantes emergentes, incluyen una larga lista de productos farmacéuticos, hormonas, compuestos de productos de cuidado personal y activos químicos industriales. Actualmente, constituyen un problema cada vez mayor en los cursos de agua debido a las deficiencias de la legislación medioambiental. Se liberan desde muchos lugares, son muy persistentes en el agua y pueden tener efectos tóxicos para la salud humana, incluso en concentraciones muy bajas. Tan sólo unos pocos nanogramos por litro pueden ser perjudiciales en algunos casos.
Para solucionar este problema, se han sugerido procesos avanzados de oxidación, basados en fotólisis ultravioleta (UV) y reacciones fotoquímicas, para conseguir la degradación de varios microcontaminantes presentes en el agua y las aguas residuales. Sin embargo, la aplicación de estos métodos a gran escala es limitada debido a los largos tiempos de tratamiento.
Un nuevo procedimiento desarrollado y demostrado por investigadores de la la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST) ha logrado eliminar microcontaminantes orgánicos a base de carbono en el agua de forma rápida mediante un tratamiento de pulsos de luz de alta intensidad. En concreto, se utilizan pulsos de luz de alta intensidad generados a partir de una lámpara flash de Xenón.
Pulsos de luz de alta intensidad para la fotodegradación de microcontaminantes
Un aspecto interesante del trabajo es que se combinó la experiencia y las tecnologías de dos campos diferentes. La colaboración entre dos departamentos de investigación diferente, el Centro Solar de KAUST y el Centro de Desalinización y Reutilización del Agua, permitió al equipo adoptar un sistema de luz pulsada que se utilizaba anteriormente para procesar materiales semiconductores para transistores y células solares.
Los investigadores descubrieron que la eficacia de la luz pulsada de alta intensidad variaba significativamente en función de parámetros como el número de pulsos y la dosis total de energía suministrada por la luz. Esto les permitió identificar las condiciones más eficaces para el tratamiento de una solución de prueba que contenían 11 microcontaminantes orgánicos significativos, entre ellos, fármacos, hormonas y contaminantes químicos industriales.
Encontraron que el tratamiento con esta luz pulsada de alta intensidad desencadena la descomposición de los microcontaminantes orgánicos con tasas de degradación extraordinarias.
“Nuestro innovador enfoque permite eliminar de forma eficaz microcontaminantes orgánicos del agua en milisegundos, lo que lo hace ideal para aplicaciones de tratamiento de agua de alto rendimiento”, detalla Thomas Anthopoulos, uno de los autores del estudio e investigador de KAUST.
El tratamiento tiene el potencial de convertirse en una solución muy eficaz, sencilla y escalable para un problema medioambiental cada vez mayor. El equipo está trabajando ahora para mejorar aún más la eficacia del sistema y aumentar su rendimiento. El siguiente paso es ampliar la instalación de tratamiento.
“Esperamos construir pronto un reactor a escala piloto para evaluar de forma más realista la eficacia del tratamiento de los efluentes de las aguas residuales”, explica Luca Fortunato, coautor del estudio.
Créditos imagen de portada: © 2021 KAUST; Hassan Tahini.
