Electroquímica de bajo coste para eliminar contaminantes orgánicos en aguas residuales

Los procesos electroquímicos de oxidación avanzada han despertado un gran interés en los últimos años como una prometedora alternativa para la eliminación de contaminantes persistentes en aguas. Estos métodos, entre ellos el electro-Fenton, presentan grandes ventajas frente a los tratamientos convencionales, ya que evitan la necesidad de adicionar un agente oxidante y, en consecuencia, reducen el precio del proceso.

Investigadores del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos, dentro la Red Madrileña de Tratamiento de Aguas Residuales (Remtavares) y en colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca, han estudiado la utilización de un material tipo perovskita, un óxido metálico con cobre, manganeso y lantano denominado LaCu0.5Mn0.5O3, como sustancia o catalizador heterogéneo en un proceso electro-Fenton para eliminar contaminantes orgánicos no biodegradables.

Los resultados obtenidos, publicados en la revista científica Catalysis Today, indican una elevada actividad y estabilidad del material empleado trabajando en un amplio rango de pH del agua residual. "Lo más destacable del trabajo es que se ha desarrollado una variante del proceso electro-Fenton con un catalizador heterogéneo que muestra una alta eficacia a un pH próximo a la neutralidad sin necesidad de utilizar pH ácidos como en la tecnología convencional", señalan los investigadores del estudio. Además, este sistema emplea una baja intensidad de corriente y voltaje, lo que conlleva a un menor coste eléctrico.

El uso de este tipo de sistemas y la efectividad que han demostrado son un claro avance respecto al gran desafío que supone proponer un sistema electroquímico, destacando la alta durabilidad del material seleccionado, el cual no se desactivó tras 20 horas de reacción, siendo además fácilmente recuperable y reutilizable.

Uso de catalizadores para activar reacciones químicas

El uso de sustancias o catalizadores sólidos en estos procesos de oxidación avanzada solventa limitaciones de los procesos homogéneos, donde se requiere trabajar a valores de pH ácidos, y se genera una gran cantidad de lodos metálicos tras el tratamiento. En este estudio se han empleado como catalizadores materiales de tipo perovskita con centros activos capaces de producir reacciones de reducción/oxidación que permiten la formación de especies radicalarias altamente oxidantes para la degradación de contaminantes tóxicos y no biodegrables de aguas residuales.

En los ensayos, el equipo de investigación utilizó un tinte (azul de metileno) como contaminante modelo en una celda electroquímica (como la mostrada en la Figura adjunta), que se compone de un electrodo positivo (ánodo) de titanio recubierto por óxidos de iridio y un electrodo negativo (cátodo) de grafito.

Con todo ello, los investigadores de la URJC y la DTU concluyen que el material de tipo perovskita LaCu0.5Mn0.5O3 es prometedor para este tipo de procesos, ya que ha mostrado una notable actividad a un pH próximo a la neutralidad, trabajando con una baja densidad de corriente (2.6-0.9 mA/cm2), lo que abarata el coste del proceso, sin desactivación aparente ni pérdida de actividad del catalizador.