Ipicyt investiga descomposición del agua

En muchos lugares, el suelo y el agua subterránea están contaminados con sustancias tóxicas, como compuestos orgánicos persistentes y metales pesados. Adriana Martínez Oviedo y José Tuxpan Vargas, investigadores de Geociencias Aplicadas del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C., IPICYT, aplican una técnica para limpiar el vital líquido.

Explican que en el Laboratorio de Geomática y Modelación Numérica de ese organismo científico, llevan a cabo la aplicación de TiO2 en la remediación de sitios contaminados que puede acelerar la descomposición de los contaminantes, ayudando así a restaurar la calidad del suelo y el agua subterránea.

El proceso fotocatalítico con dióxido de titanio (TiO2) es una técnica que están usando para limpiar el recurso natural de manera eficiente. Se basa en las propiedades únicas del elemento más común en la Tierra que es sirve de semiconductor y su capacidad para generar electrones libres y huecos bajo la luz ultravioleta.

El TiO2, es un compuesto químico utilizado en diversas aplicaciones, como pigmento en pinturas, filtros solares y recubrimientos fotocatalíticos. Sin embargo, su potencial para el tratamiento del agua, ha ganado interés en los investigadores en estos últimos años debido a su capacidad para eliminar contaminantes y compuestos tóxicos.

Se señala que cuando el TiO2 se expone a la luz ultravioleta o a la radiación solar, los fotones de alta energía, interactúan con el material, lo que provoca la excitación de los electrones en la banda de valencia. Estos electrones, ahora en un estado excitado, pueden saltar a la banda de conducción, dejando huecos en la banda de valencia. Esta generación de electrones libres y huecos cargados positivamente es fundamental para el proceso fotocatalítico.

Los electrones libres y los huecos generados en el TiO2 son reactivos y pueden participar en una serie de reacciones químicas. Los electrones libres pueden reaccionar con el oxígeno disuelto en el agua para formar radicales superóxidos (O2•-) y radicales hidroxilos (•OH). Estos radicales hidroxilos son extremadamente oxidantes y pueden descomponer contaminantes orgánicos e inorgánicos en el agua, haciéndola más limpia y de mejor calidad.

Cuando los contaminantes están presentes en el agua, este material que denominan estrella, actúa como un imán, atrayendo sustancias y adsorbiéndolas en su superficie. Una vez que los contaminantes están en contacto con el dióxido en mención, la luz activa los electrones libres y los huecos en el TiO2, desencadenando las reacciones químicas para su descomposición.

La interacción de los electrones libres con los contaminantes en la superficie del TiO2 provoca la transferencia de electrones y la formación de especies reactivas, como los radicales hidroxilos (•OH). Estos (•OH) reaccionan con los contaminantes, convirtiéndolos en compuestos más simples y biodegradables. Además de eliminar contaminantes orgánicos, también puede ayudar a eliminar contaminantes inorgánicos presentes en el agua; por ejemplo, algunos metales pesados.

Lo anterior, ofrece una solución para el medio ambiente para tratar los contaminantes presentes en el agua. Se está investigando y desarrollando para su aplicación en el tratamiento de aguas residuales, la purificación de agua potable y otras aplicaciones relacionadas.

Cuentan que tiene el potencial de contribuir a la preservación de los recursos hídricos y al bienestar de la sociedad. Al proporcionar una forma eficiente y sostenible de eliminar contaminantes del agua, puede ayudar a reducir la contaminación del agua, proteger la salud humana y mejorar la calidad de vida en general. Otra área en la que se ha investigado es en la descontaminación de sitios contaminados.

La aplicación en la remediación de sitios contaminados puede acelerar la descomposición de estos contaminantes, ayudando así a restaurar la calidad del suelo y el agua subterránea.

Se reconoce que el proceso tiene beneficios, pero en su implementación a gran escala aún enfrenta desafíos técnicos y económicos. La eficiencia del proceso, la durabilidad del material y los costos asociados son áreas de investigación y desarrollo activas. Se están explorando diferentes formas de mejorar la eficiencia y la estabilidad, así como de reducir los costos de producción y uso.

Además, la optimización de los sistemas de recolección y reutilización de la energía solar también es un aspecto importante para garantizar la viabilidad a largo plazo de la tecnología. El desarrollo de tecnologías de almacenamiento más eficientes y la integración de sistemas fotovoltaicos y fotocatalítico podrían mejorar la utilización de la energía solar y hacer que el proceso sea más rentable y sostenible.