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Agua oxigenada y hierro para eliminar fármacos en aguas residuales

La creciente presencia de fármacos en las aguas residuales supone un riesgo para la salud y el medio ambiente. Ahora investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid han diseñado un sistema, basado en la descomposición de peróxido de hidrógeno en presencia de catalizadores de hierro magnéticos, que permite degradar estos contaminantes de forma efectiva, económica y ecológica.

El sistema se basa en la descomposición de peróxido de hidrógeno (también conocido como agua oxigenada, H2O2) en presencia de catalizadores de hierro para generar radicales hidroxilo (HO-), que oxidan una gran variedad de contaminantes orgánicos en aguas residuales de depuradoras, hospitales y ríos. / UAM

La aparición de fármacos en aguas residuales urbanas es cada vez mayor y la baja eficiencia de eliminación alcanzada con los tratamientos convencionales conlleva la presencia de este tipo de compuestos en los efluentes de salida de las estaciones depuradoras de aguas residuales. Esto supone un importante problema ambiental, por lo que en la actualidad muchos equipos trabajan en el diseño de tecnologías que puedan eliminar estos compuestos a la salida de las estaciones depuradoras de aguas residuales.

En este contexto, una técnica de oxidación avanzada denominada proceso Fenton se presenta como una alternativa prometedora. En concreto, un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha demostrado que el proceso Fenton heterogéneo es efectivo, económico y respetuoso con el medio ambiente.

El uso de catalizadores de hierro magnéticos permite su fácil y rápida recuperación del agua mediante la aplicación de un campo magnético

Este sistema se basa en la descomposición de peróxido de hidrógeno (H2O2, también conocido como agua oxigenada) en presencia de catalizadores de hierro para la generación de radicales hidroxilo, especies fuertemente oxidantes y poco selectivas que permiten oxidar una gran variedad de contaminantes orgánicos. En particular, el empleo de catalizadores de hierro magnéticos para llevar a cabo el proceso resulta especialmente interesante, ya que permite su fácil y rápida recuperación del agua mediante la aplicación de un campo magnético.

Además de lograr eliminar en medio acuoso un grupo representativo de fármacos empleando un catalizador magnético, los investigadores estudiaron la oxidación de la mezcla de los fármacos en diferentes matrices acuosas reales en las que estos suelen aparecer de forma habitual: efluente de una estación de aguas residuales (EDAR), agua residual hospitalaria y agua de río.

Como parte su trabajo, el equipo también estudió la evolución de los intermedios generados durante el proceso, así como la ecotoxicidad de los efluentes de oxidación. Finalmente, evaluó la estabilidad del sistema mediante el empleo del catalizador en ciclos sucesivos de reacción.

Resultados efectivos

Tanto los fármacos como los intermedios aromáticos generados durante la reacción de oxidación fueron completamente eliminados mediante el proceso Fenton heterogéneo utilizando el catalizador magnético (en concreto, Fe3O4 y γ-Al2O3) con independencia de la matriz acuosa utilizada.

La presencia de fármacos en los ecosistemas acuáticos constituye un importante problema medioambiental

El efecto matriz tuvo una ligera influencia en la velocidad de oxidación de los contaminantes, pero no así en la extensión de la reacción, lo que da muestra de la versatilidad de esta tecnología.

En todos los casos se alcanzó una elevada mineralización del efluente, con una conversión de carbono orgánico total superior al 60%. Los productos finales de reacción fueron ácidos orgánicos de cadena corta, que no presentaron toxicidad.

Por último, los investigadores destacan que el catalizador mostró una alta estabilidad en el proceso, manteniendo su actividad catalítica y sus propiedades magnéticas después de tres ciclos consecutivos de reacción.

La presencia de fármacos en los ecosistemas acuáticos constituye un importante problema medioambiental. Su continua introducción al medio supone un importante riesgo para los organismos acuáticos y para la salud pública. Entre los principales efectos descritos hasta la fecha, se encuentran el desarrollo de resistencia antibiótica por parte de los microorganismos, la aparición de cambios en la reproducción de los peces por la presencia de hormonas, y la inhibición de la fotosíntesis en algas por la presencia de betabloqueantes.

Por estos motivos, la Unión Europea ha ampliado recientemente la Lista de Observación para su seguimiento, considerando a muchos de estos compuestos potenciales contaminantes prioritarios.

Referencia bibliográfica:

Macarena Munoz, Francisco J. Mora, Zahara M. de Pedro, Silvia Álvarez-Torrellas, Jose A. Casas, Juan J. Rodriguez. "Application of CWPO (Catalytic Wet Peroxide Oxidation) to the treatment of pharmaceutical emerging pollutants in different water matrices with a ferromagnetic catalyst". Journal of Hazardous Materials. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.02.017.

Fuente: UAM
Derechos: Creative Commons
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