Aunque cerca del 70 % de la superficie del planeta está cubierta de agua, solo el 0,007 % de ella se puede consumir. Por eso su sobreexplotación y contaminación con pesticidas, metales pesados y colorantes provenientes de la industria ha hecho imprescindible desarrollar técnicas para “recuperar” las aguas residuales, es decir, aquellas que “sobran” de procesos industriales, con el fin de reutilizarlas en la misma industria o en actividades domésticas o agrícolas, entre otras.
“La industria textil es la responsable de verter cerca de la mitad de sus colorantes en los efluentes, pues para teñir 1 kg de algodón se necesitan entre 70 y 150 litros de agua, y de 30 a 60 gramos de colorante, que luego son descargados –alrededor del 50 %– en ríos o quebradas, contaminándolos con disolventes, sales, álcalis y compuestos tóxicos de difícil degradación que afectan el medioambiente”, explica Luis Daniel Salazar Hoyos, magíster en Ingeniería - Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.
Aunque estas aguas pasan por un proceso de tratamiento, los tintes no se diluyen completamente. De hecho, ha sido común ver el río Medellín “teñido” de rojo, azul o verde debido a este tipo de vertimientos. “Los colorantes que más se usan son los azoicos, muy útiles para los textiles porque se adhieren muy bien a materiales como el algodón, pero perjudiciales para los ecosistemas, pues tienen baja biodegradabilidad, y en las personas se ha comprobado que pueden ser cancerígenos y mutagénicos”.
Vista microscópica de las barras de óxido de zinc y las barras de óxido de zinc dopado con plata. Foto: Luis Daniel Salazar Hoyos, magíster en Ingeniería - Química, UNAL Sede Medellín.
Ante este contexto, se probó la novedosa técnica foto-electrocatálisis, que mejoraría la remoción de este tipo de colorantes. “En esta se usa una celda foto-electroquímica con un ánodo y cátodo sumergidos en el agua a tratar, en el ánodo se utiliza un semiconductor y este se irradia con energía lumínica (usualmente solar), produciéndose así unas cargas eléctricas llamadas ‘huecos’ que interactúan con el agua contaminada y rompen la estructura química del tinte”, explica el magíster.
Para potenciar dicho método, fabricó unos ánodos con óxido de zinc y otros con óxido de zinc dopado con plata. “El dopaje se hace tomando un vidrio que tiene una película conductora de electrones, y sobre él electrodepositamos acetato de zinc y nitrato de plata, que forman unas ‘semillas’, que en realidad son puntos de nucleación donde ‘crecerán’ nanobarras de óxido de zinc”, agrega.
En laboratorio se hicieron las pruebas para eliminar específicamente el colorante rojo reactivo 239, a partir de una fuente de luz ultravioleta fabricada por él mismo. “Determinamos una hora de exposición e hicimos el estudio de la cinética, una medición de la velocidad de reacción que permite modelar el proceso, con el fin de facilitar estudios posteriores (pudiendo hacer simulaciones en computador, por ejemplo, cambiando intensidad de la luz o tiempo de exposición) ahorrando tiempo y recursos”, relata.
Degradación del tinte rojo reactivo 239. Foto: Luis Daniel Salazar Hoyos, magíster en Ingeniería - Química, UNAL Sede Medellín.
Además de estos aportes se comprobó que la cadena química del rojo reactivo 239 en efecto se rompía mejor con el óxido de zinc dopado con plata, aumentando más del 50 % la eficiencia.
“El resultado fue bastante favorable teniendo en cuenta que la exposición fue de apenas una hora. Sin embargo, es necesario continuar con los estudios para confirmar que con la ruptura de las cadenas del colorante no se generarán compuestos aún más tóxicos”.
Este tipo de avances, que serían complementarios a los procesos de descontaminación actuales, les permitirían a las industrias reusar sus propias aguas, fortalecería la circularidad de los procesos y permitiría cuidar el medioambiente y la salud de los seres vivos.
