Descubren cómo eliminar los metales pesados cancerígenos de las aguas residuales a través de fotocatalizadores

MADRID, 3 (EUROPA PRESS)

Investigadores de la Universidad Normal de Hebei, en Shijiazhuang (China) han estudiado cómo eliminar, mediante fotocatálisis, los metales pesados tóxicos encontrados en las aguas residuales, que tienen consecuencias en la salud y seguridad de las personas.

Los autores del artículo, que se ha publicado en 'Polyoxometalates', recuerdan que el cromo hexavalente es un peligroso subproducto cancerígeno de los procesos industriales que se sabe que causa defectos de nacimiento, diarrea grave y está relacionado con cánceres de riñón, vejiga e hígado.

"La rápida industrialización provoca un aumento del vertido de aguas residuales que contienen iones de metales pesados. El cromo hexavalente, muy cancerígeno y teratógeno, está muy presente en las aguas residuales y puede entrar fácilmente en las cadenas alimentarias", explica Yuan-Yuan Ma, investigador de la Universidad Normal de Hebei.

Por su parte, la fotocatálisis consiste en utilizar la luz y un catalizador para acelerar las reacciones químicas. De esta forma, es una solución atractiva para eliminar los metales pesados de las aguas residuales porque es sostenible, rentable y respetuosa con el medio ambiente.

"Este enfoque ecológico para la eliminación de iones de metales pesados utiliza energía luminosa sostenible a través de fotocatalizadores cristalinos basados en fosfomolibdato de tipo reloj de arena y desarrolla una estrategia para la regulación del rendimiento fotocatalítico mediante el ajuste de los iones metálicos centrales en los grupos de fosfomolibdato de tipo reloj de arena", explica Ma.

Los investigadores eligieron este tipo concreto de fotocatalizador por sus propiedades moleculares y su estructura bien definida de tipo reloj de arena, que le confieren una amplia capacidad de absorción de la luz y la estructura de bandas necesaria para reducir los niveles de cromo hexavalente.

Los investigadores probaron cuatro fotocatalizadores "híbridos" y los compararon con otros seis fotocatalizadores. Los híbridos tenían composiciones ligeramente diferentes, pero todos presentaban la misma estructura tipo reloj de arena que podía mantenerse hasta 200 grados Celsius.

Presentaban una amplia absorción de luz visible y estructuras de bandas de energía similares. Los investigadores los denominaron Híbrido 1, 2, 3 y 4. Tras 80 minutos de exposición a una luz LED de 10 W, los híbridos 1 y 3 presentaban una reducción de alrededor del 90 por ciento de cromo hexavalente, mientras que los híbridos 2 y 4 presentaban una reducción de alrededor del 74 y 71 por ciento de cromo hexavalente, respectivamente.

En general, los híbridos obtuvieron mejores resultados que cualquiera de los fotocatalizadores probados. Los investigadores sospechan que el mejor rendimiento se debió a diferencias estructurales que hicieron que los híbridos 1 y 3 tuvieran un intervalo de banda más estrecho. "Los fotocatalizadores semiconductores en procesos fotocatalíticos pueden absorber fotones que coincidan con su energía de banda prohibida, lo que lleva a la conversión del cromo hexavalente tóxico en cromo menos tóxico", dijo Ma.

De cara al futuro, los investigadores se centrarán en mejorar el diseño de los fotocatalizadores y en planificar la mejor manera de aplicar esta tecnología a las aguas residuales del mundo real. "Diseñar fotocatalizadores eficaces es el primer paso para resolver la contaminación por metales pesados en el agua", afirma Ma. "Diseñaremos fotocatalizadores más eficaces y los aplicaremos a aguas residuales industriales reales. También ampliaremos el rango de tratamiento de las fuentes de agua contaminadas y nos esforzaremos por hacer realidad la practicidad de los materiales fotocatalizadores utilizados", finaliza el investigador.