Fuente: ANTIMIO CRUZ BUSTAMANTE, Reportero de Ciencia, Tecnología e Innovación, Revista Mi Patente, [email protected], www.mipatente.com
Científicos del Instituto de Energías Renovables (IER) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) desarrollan tecnología que permita aprovechar la radiación solar como herramienta para transformar contaminantes presentes en el agua en compuestos no tóxicos. Las investigaciones se realizan con un equipo llamado Planta Solar Fotocatalítica para el Tratamiento de Aguas Residuales (PFTAR), ubicado en Temixco, Morelos.
La energía solar puede transformarse en electricidad mediante el uso de celdas solares y módulos fotovoltaicos, sin embargo, los investigadores de la UNAM indagan otra área de aprovechamiento de la alta radiación solar que recibe el territorio mexicano y que puede tener gran impacto social: el tratamiento de agua contaminada mediante energía solar concentrada.
“Esta planta trabaja mediante concentración solar y está compuesta por reactores fotocatalíticos dentro de los cuales se colocan algunos compuestos químicos sensibles a la radiación electromagnética (fotocatalizadores) que activados por la radiación solar permiten degradar los contaminantes orgánicos tóxicos presentes en el agua. El reactor fotocatalítico tiene dos partes importantes: el concentrador solar y el tubo del reactor”, informó a Crónica el doctor Antonio Esteban Jiménez González, investigador del IER-UNAM y experto en este sistema.
Innovación en fotocatalizadores
A simple vista, la tecnología que usa la UNAM puede describirse como un conjunto de cilindros transparentes, como tubos de vidrio, a través de los cuáles entra agua con sustancias tóxicas y paulatinamente cambia de color, como señal de que algunos de esos componentes se están transformando en sustancias que la naturaleza degrada con más facilidad.
El proceso químico que ocurre, a nivel microscópico, se puede explicar mejor si se divide en dos fases: En la primera parte, los materiales sensibles a la luz, llamados fotocatalizadores, son usados para absorber la radiación solar y generar cargas eléctricas de signo contrario: positivo y negativo.
Un ejemplo de lo que ocurre en esta primera parte del proceso es lo que ocurre al irradiar Dióxido de titanio (TiO2) con energía solar. La sustancia absorbe los fotones de luz, y se produce un efecto electroquímico conocido como par electrón-hueco. Esto significa que el dióxido de titanio absorbe la radiación a través de los electrones en sus enlaces de valencia y con esa energía pasan a niveles más altos de energía que los investigadores llaman “banda de conducción”. Con este proceso se generan dos cargas eléctricas: el electrón en la banda de conducción (con carga eléctrica negativa) y un lugar vacante que llaman hueco en la banda de valencia (con una carga positiva)
La segunda parte del proceso de tratamiento de agua por medio de radiación solar empieza cuando ya se tienen cargas eléctricas positivas y negativas separadas físicamente.
A partir de ese momento se pueden inducir reacciones químicas de reducción y oxidación, respectivamente, por medio de las cuales se producen agentes oxidantes llamados radicales hidróxilo los cuales degradan a los contaminantes orgánicos tóxicos. Los radicales hidróxilo pueden degradar los compuestos tóxicos presentes en las aguas residuales.
“Nuestro objetivo final es generar de manera continua una alta concentración de los radicales hidróxilo y que estos ataquen la materia orgánica indiscriminadamente. A través del tubo del reactor que está en el concentrador solar hacemos recircular el agua contaminada y la ponemos a degradar. Las aguas residuales pueden provenir no solo de la industria textil, sino también de la farmacéutica, de alimentos, de pinturas e incluso otras empresas que trabajen productos derivados del petróleo”, detalla el doctor Antonio Jiménez.
En la actualidad, con este equipo se han realizado experimentos de degradación de aguas residuales procedentes de empresas de la Ciudad Industrial del Valle de Cuernavaca (CIVAC). La planta solar fotocatalítica (PFTAR) opera a nivel de investigación, no obstante, actualmente se realizan estudios de escalamiento para estimar su magnitud y capacidad de volumen de tratamiento para su aplicación en la fotodegradación de contaminantes provenientes del sector industrial.
FOTO 1: La Planta Solar Fotocatalítica para el Tratamiento de Aguas Residuales (PFTAR), se encuentra en las instalaciones de la UNAM en Temixco, Morelos.
CRÉDITO DE LA FOTO 1: Antimio Cruz
