La invención del «pozo» fue un avance revolucionario que con frecuencia se ha pasado por alto. Esta cuna de agua dulce fue la clave para el crecimiento y desarrollo de las comunidades del interior desde hace casi 10.000 años, es decir, 3.000 años antes de que se imaginara la rueda. El pozo es la primera innovación de este tipo, que impulsó el avance de una larga lista de tecnologías del agua. El siguiente paso ha sido la creación de (sofisticadas) redes de tuberías y plantas de tratamiento para proporcionarnos este elixir de la vida, y los seres humanos se acostumbraron a una esquiva abundancia de agua, de agua potable limpia y segura. Pero con el paso del tiempo, la infraestructura de purificación de agua ya establecida ha demostrado falta de eficiencia hacia el respeto al medio ambiente y en la descontaminación de contaminantes emergentes del agua. La creciente acumulación de contaminantes emergentes en los cuerpos de agua subterránea es un riesgo para nuestro sustento y requiere avances en las tecnologías de purificación del agua.
Pero, mientras abordamos los peligros de la contaminación del agua con nuevas innovaciones tecnológicas, también debemos apuntar a integrar la protección ambiental, la conservación de la energía o la viabilidad financiera en el desarrollo y la implementación de estas tecnologías. Los Procesos de Oxidación Avanzada (POA) han cobrado una gran importancia en los últimos años por su capacidad para eliminar una amplia gama de contaminantes orgánicos, incluidos los contaminantes emergentes, al mineralizarlos a dióxido de carbono y agua en muchos de los casos, en condiciones de reacción ambiental y económicamente viables. . El ozono o el cloro son los reactivos más utilizados para esta oxidación. Si bien nos han salvado la vida desde finales del 19el siglo, estos reactivos no son ecológicos en sentido estricto. En primer lugar, deben separarse del agua tratada antes de su consumo. En segundo lugar, estos procesos de oxidación dejan varios subproductos de oxidación, que a veces son incluso más cancerígenos que el compuesto original. Por lo tanto, requieren procesos de separación adicionales para eliminar los subproductos tóxicos. Por lo tanto, se debe establecer un proceso más seguro y ambientalmente más sostenible que aborde todos estos problemas ambientales y de salud.
Uno de los Procesos de Oxidación Avanzada más estudiados es la fotocatálisis heterogénea, que utiliza un material semiconductor sólido como fotocatalizador. Cuando este material semiconductor es iluminado por energía luminosa, pasa a su estado excitado al absorber la energía luminosa, produciendo así un par de electrones y huecos (p.–/ hora+). esta hora+ actúa como un fuerte agente oxidante que reacciona con la molécula de agua para producir un radical hidroxilo súper reactivo que eventualmente reacciona con los contaminantes orgánicos para degradarlo a intermediarios más pequeños, dióxido de carbono y agua. Debido a su potencial prometedor en la descontaminación de contaminantes, junto con su mayor viabilidad económica y sostenibilidad, la desintoxicación de agua fotocatalítica impulsada por luz solar ha adquirido una importancia inmensa en comparación con la fotocatálisis impulsada por luz ultravioleta. El factor clave que obliga al proceso a ser impulsado por la luz ultravioleta es la brecha de banda ancha de los semiconductores utilizados como fotocatalizadores. Los desafíos clave para mejorar la eficiencia implican el uso de todo el espectro solar para la fotoestimulación y la supresión de la recombinación de e–/ hora+ par además de abordar los desafíos habituales del diseño del reactor, la transferencia de masa y la mezcla.
Desde principios de la década de 1990, los investigadores están utilizando nanopartículas dopadas modificadas químicamente como nuevos materiales fotocatalíticos para la activación del catalizador con luz visible. Aunque el dopaje permite la activación del catalizador en el rango visible, no resuelve el enigma de la baja eficiencia del proceso que ocurre debido a la recombinación de los e generados.–/ hora+ par. La sensibilización con colorantes, que se ha estudiado ampliamente en el desarrollo de la tecnología de celdas solares, es un método establecido más simple para la activación de fotocatalizadores, pero no se ha estudiado de manera exhaustiva para el tratamiento fotocatalítico del agua. Por lo tanto, esta nueva tecnología abre una nueva ventana de AOP que se puede utilizar con éxito para la descontaminación del agua.
Se puede concluir que en una época en la que la purificación del agua es de enorme importancia para la humanidad, la fotocatálisis desempeñará un papel de enorme importancia en los próximos años. Puede sustituir eficientemente los procesos de tratamiento de agua convencionales que demandan mucha energía mediante la recolección de la luz solar, que es la fuente de energía más abundante en la naturaleza. Además, las condiciones de reacción para la fotocatálisis son suaves con un tiempo de reacción considerablemente reducido. Además de los contaminantes orgánicos, la capacidad de la fotocatálisis heterogénea para destruir una amplia gama de microorganismos amplía su aplicabilidad a la purificación del agua potable. Por lo tanto, con más estudios sobre el aumento de la viabilidad económica del proceso, incluidas las modificaciones del catalizador y los diseños del reactor, el potencial de la fotocatálisis se puede comercializar con éxito para el proceso de purificación y reciclaje de agua.
Malini Gosh es líder de eventos del Comité Organizador Local de la Conferencia de jóvenes profesionales del agua de la IWAque tendrá lugar del 23 al 27 de junio de 2019, en Toronto, Canadá.
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