A conxunción entre a nanotecnoloxía e a luz solar, alternativa para a eliminación de microcontaminantes das augas residuais

A busca de fórmulas para a eliminación de compostos de orixe antropoxénica, dos que forman parte numerosos fármacos ou produtos de coidado persoal, antes de que sexan liberados aos cursos de auga centrou a tese de doutoramento do enxeñeiro químico e ambiental Jorge González Rodríguez, cuxos resultados foron publicados en revistas científicas de alto impacto e en diversas conferencias internacionais.

González Rodríguez centrou o seu estudo na eliminación de microcontaminantes das augas residuais mediante o desenvolvemento de sistemas de tratamento innovadores que empregan nanopartículas con propiedades fotocatalíticas, abordando dende a escala laboratorio ata probas en plantas piloto. A tese, dirixida polos docentes María Teresa Moreira e Gumersindo Feijoo Costa, foi realizada no centro singular CRETUS ao abeiro do grupo de Biotecnoloxía Ambiental (BioGroup) do Departamento de Enxeñaría Química.

Tanto a escaseza como a baixa calidade das augas están a poñer en risco moitos dos ecosistemas actuais e provocan que cada vez máis territorios se atopen sometidos a estrés hídrico. Alén disto, nos últimos anos xurdiron preocupacións sobre a detección de múltiples compostos de orixe antropoxénica nos efluentes das plantas de tratamento. Este tipo de compostos están presentes nas augas residuais en moi baixas concentracións, e na maior parte dos casos non acada a súa eliminación completa cando se lle aplican os tratamentos convencionais. Isto provoca que acaben nas masas de auga, afectando en primeira instancia aos ecosistemas acuáticos e provocando numerosos efectos sobre os biomas e a saúde humana.

Neste contexto, esta tese de doutoramento desenvolve sistemas de tratamento capaces de eliminar estes compostos antes de que sexan liberados aos cursos de auga. Para iso emprega procesos avanzados de oxidación, que son tratamentos que a través da xeración de especies altamente reactivas de osíxeno son capaces de oxidar as moléculas inactivándoas e reducindo os riscos asociados á súa liberación ao medio ambiente. Os dous procesos abordados nesta investigación -foto-Fenton heteroxéneo e catálise baseada en semicondutores- contan cun nexo común: o emprego de nanopartículas magnéticas con propiedades fotocatalíticas. Estes nanocomposites presentan características que os fan ideais para eliminar un amplo rango de compostos contaminantes que poden estar nas augas, ao tempo que as súas propiedades superparamagnéticas permiten separar o catalizador do efluente unha vez remata a reacción, o que permite a súa recuperación e posterior reutilización.

Construción dun reactor
Ao abeiro desta tese, foron estudados diferentes tipos de sistemas reactivos baixo múltiples condicións de operación, partindo dunha escala laboratorio ata unha proba de concepto dun reactor piloto instalado nunha planta real de tratamento descentralizado. Este reactor piloto, localizado nas instalacións do edificio de oficinas de Porto do Molle (Nigrán), acadou eliminacións de máis do 80% nalgúns dos compostos avaliados, ao tempo que reduciu a concentración de bacterias resistentes a antibióticos e virus.

No que respecta ás fontes de luz empregadas, a investigación centrouse na redución dos requirimentos enerxéticos dos procesos, estudando diversos tipos de irradiación que abranguen dende o ultravioleta ata fontes de luz visible, como fluorescente ou LED. Como avance máis significativo neste eido, deseñouse e construíuse un reactor en continuo que emprega irradiación solar como fonte de luz e que permitiu acadar porcentaxes de eliminación de fármacos superiores ao 90% en tempos de reacción relativamente curtos, da orde dos 15 minutos.

Sobresaliente cum laude
Este traballo de investigación desenvolveuse no marco dos proxectos HP-NANOBIO, SPOTLIGHT e o recentemente concedido CIES, financiados polas convocatorias Xeración de Coñecemento e Proba de Concepto do Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades. Ademais, a tese desenvolveuse ao abeiro do programa das Axudas á Formación Predoutoral da Xunta de Galicia e ás Axudas para a Formación de Profesorado Universitario (FPU) financiadas polo Ministerio de Universidades. Ligadas a estes proxectos de investigación, tamén se realizaron dúas estadías de investigación na Universidade do Porto (Portugal) e na RWTH Aachen University (Alemaña) que permitiron complementar as investigacións.

O tribunal encargado de avaliar esta tese estivo presidido pola profesora Carolyn Palma Toloza, acompañada polo profesor Juan Manuel Garrido, actuando como secretario, e a profesora Silvia Álvarez Torrellas. Este tribunal acordou por unanimidade a cualificación de Sobresaliente Cum Laude, facendo énfase na importancia de desenvolver este tipo de procesos a nivel industrial de cara a mellorar os sistemas de tratamento e cumprir os futuros requirimentos legais.