Degradación de disruptores endocrinos tipo alquil-parabeno y Benzofenona mediante procesos de oxidación avanzada

Abstract

RESUMEN: Los contaminantes emergentes, de los cuales a algunos se les ha comprobado que son disruptores endocrinos, ya que alteran el equilibrio hormonal del hombre y los animales, están presentes en varios productos comerciales de amplio uso industrial y doméstico. El término contaminantes emergentes hace referencia a los recientes reportes que revelan su potencial efecto nocivo sobre los seres vivos, por lo que a pesar de que aún existe mucha discusión sobre este aspecto, antes de que se tengan resultados contundentes acerca de su real peligro, es necesario llevar a cabo estudios sobre su probable ruta de degradación en ambientes naturales y los sistemas de tratamiento que podrían emplearse para ello, evaluando aspectos propios de la cinética de degradación y mineralización. En esta categoría de contaminantes se encuentran las familias orgánicas benzofenonas y alquilparabenos, empleadas en la elaboración de productos de uso personal y como aditivos industriales, por lo que en el presente documento se consignan los resultados obtenidos luego de llevar a cabo un propuesta de investigación que pretendía emplear procesos de oxidación avanzada tipo fotoFenton y fotocatálisis heterogénea con el objeto de evaluar su potencial aplicación en la degradación de algunos compuestos orgánicos de este tipo, teniendo en cuenta la influencia de parámetros de operación como la concentración de los contaminantes, la cantidad de fotosensibilizador, la influencia de la adición de peróxido de hidrógeno y el pH. De esta manera, el texto se encuentra dividido en nueve secciones en las cuales se busca dar a conocer las razones que motivaron la ejecución de este proyecto, la metodología empleada y los resultados más relevantes. En términos generales, el trabajo realizado puede dividirse en cuatro etapas, en la cuales se pretendía llevar a cabo la remoción de los compuestos de interés empleando los procesos de oxidación avanzada seleccionados de forma individual y posteriormente realizar pruebas a escala de planta piloto haciendo uso de un colector solar. En este sentido, la primera etapa correspondió a la evaluación del proceso foto-Fenton en la eliminación de los compuestos orgánicos metilparabeno, etilparabeno, benzofenona-1, benzofenona-2 y benzofenona-3, analizando el efecto de la concentración inicial de iones ferrosos y de peróxido de hidrógeno, lo cual condujo a la selección de aquellas condiciones que bajo el rango experimental evaluado favorecen una mayor remoción de cada analito. Adicionalmente, el efecto de la concentración inicial de cada contaminante, la presencia de agentes scavengers (atrapamiento de radicales hidroxilo) y la eficiencia del método en la degradación de una mezcla de cada familia orgánica fue evaluado. De forma similar, la segunda etapa tuvo como objetivo determinar aquellas condiciones que favorecían la remoción de los disruptores endocrinos de interés empleando fotocatálisis heterogénea con TiO2, teniendo en cuenta la influencia del pH, la dosis inicial del catalizador y la concentración de peróxido de hidrógeno, sustancia empleada como agente aceptor de electrones que permite reducir la 25 recombinación del par electrón-hueco generado tras la foto-excitación del semiconductor lo cual implicaría un mayor aprovechamiento del proceso. Asimismo, se evaluó la presencia de agentes inhibidores, la cinética de reacción y procesos como la adsorción e hidrólisis. Una vez estudiada la remoción de cada sustrato empleando cada proceso de oxidación avanzada, se procedió a determinar los intermediarios generados mediante el uso de un sistema de romatografía gaseosa acoplado a espectrometría de masas (GC-MS), lo cual condujo a que se propusieran las respectivas rutas de degradación y se tuviera un acercamiento a la concentración de cada subproducto. Luego de que fueran llevados a cabo los experimentos a nivel de laboratorio, se efectuaron ensayos a escala piloto empleando un colector solar tipo CPC con capacidad de procesar más de 100 L de solución, en los que, si bien fue necesario emplear una mayor dosis energética, se obtuvieron altos porcentajes de remoción de cada compuesto. Adicionalmente, el documento presenta un capítulo en el que se comparan ambas tecnologías en función de su potencial aplicación en la eliminación de benzofenonas y alquil-parabenos, así como algunas mejoras que podrían considerarse en futuros trabajos. Finalmente, el texto contiene un anexo correspondiente al empleo del ultrasonido en la remoción de los contaminantes emergentes benzofenona-3 y 1-H-Benzotriazole, trabajo desarrollado durante una pasantía realizada en la University of Saskatchewan en Saskatoon-Canadá.