Proyectos
Desarrollo científico y tecnológico de un tratamiento emergente para la oxidación catalítica de efluentes coloreados de la industria de alimentos
Resumen
Un gran número de actividades asociadas a la industria textil, de alimentos y de cosméticos, generan efluentes líquidos que contienen contaminantes de diversa naturaleza, entre ellos colorantes [1-4]. Aproximadamente 10,000 colorantes y pigmentos diferentes son utilizados por la industria a nivel mundial, siendo los colorantes sintéticos los de mayor uso (60-70%) e impacto negativo en el medio ambiente [4-6]. Los colorantes presentes en los cuerpos de agua reducen la penetración de luz, disminuyen el contenido de oxígeno disuelto y alteran la dinámica de la flora y fauna acuática [7-9]. La mayoría de los colorantes sintéticos son azo-compuestos. Uno de los colorantes alimenticos con mayor demanda mundial es el rojo allura (formula molecular C18H14N2Na2O8S2, masa molar 492.42 g/mol, N° CAS 25956-17-6, C.I. rojo 17), el cual es empleado para impartir tonalidad roja a gelatinas, dulces, jugos, productos lácteos, mermeladas, condimentos, cárnicos, etc.), fármacos y cosméticos. Los colorantes azo se encuentra con frecuencia en las aguas residuales de las industrias textil, alimentaria y cosmética [10-12]; y la descarga de estos compuestos afecta la biota acuática y representa una amenaza para la salud animal y humana [12]. Por tanto, es necesario realizar tratamientos que degraden eficientemente estos contaminantes en medio acuoso, que sean amigables con el medio ambiente y puedan operar bajo condiciones suaves de temperatura y presión. En este sentido, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) surgen como una tecnología útil para el tratamiento de aguas residuales que contienen contaminantes tóxicos y/o recalcitrantes como los colorantes [13, 14]. El uso del bicarbonato en PAOs para el tratamiento de aguas residuales es una tecnología emergente conocida como BAP (Bicarbonate Activated Peroxide). En la tecnología BAP se destaca que el NaHCO3 es una sustancia de bajo costo, soluble en agua, que tiene la particularidad de activar el H2O2 para formar el ion peroximonocarbonato (HCO_4^-) de acuerdo a la siguiente reacción [15]: H_2 O_2+HCO_3^-→H_2 O+HCO_4^- Al igual que en los PAOs donde se forman especies reactivas como el •OH, •O2- y O2 que facilitan la degradación de contaminantes, con el sistema BAP ocurre la formación adicional de especies reactivas como el HCO4-, •CO3- y HCO3• [15]. Aunque el radical •CO3- es menos reactivo que el radical •OH, su presencia en altas concentraciones y mayor vida media en el medio de reacción, ofrece más oportunidad de reacción con los contaminantes. De manera similar, el peroximonocarbonato (HCO4-) es un oxidante más reactivo que el H2O2 (de 100 a 500 veces más) dependiendo del sustrato en diferentes reacciones [16-18]. Una gran ventaja del sistema BAP radica en que el bicarbonato en el medio de reacción forma una solución buffer (con pH cercano a la neutralidad y ligeramente alcalino), la cual hace que el proceso catalítico en medio heterogéneo sea muy estable a la lixiviación de la fase activa. El cobalto es un metal de transición que forma un sistema redox Co2+/Co3+, presenta características químicas similares a las del hierro y puede descomponer el H2O2 mediante una reacción tipo Fenton [19]. El H2O2 activado con bicarbonato (sistema BAP) en presencia de iones cobalto (Co2+) es una tecnología emergente para la oxidación de colorantes en medio acuoso, la cual opera a pH entre 8.2 y 8.6 [15]. Recientemente el cobalto ha sido incorporado como fase activa en materiales sólidos tipo hidrotalcitas [20, 21] y tierra de diatomeas [22] para PAOs [19], razón por la cual en este proyecto se propone la síntesis de una bentonita pilarizada con aluminio (Al-PILC) como soporte de la fase activa de cobalto. Este es el primer trabajo de investigación que explora el empleo del cobalto soportado sobre una bentonita pilarizada con aluminio (Co/Al-PILC) como catalizador del sistema BAP para la degradación del colorante rojo allura en solución acuosa.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA CONJUNTA DE DESARROLLO TECNOLÓGICO E INNOVACIÓN 2019
Modalidad:Modalidad 2: Desarrollo tecnológico y prototipado
Responsable