Evaluación del proceso foto-fenton solar para el tratamiento de aguas con presencia de antibióticos de alto consumo

Abstract

RESUMEN: En la actualidad los antibióticos no son eficientemente removidos por los procesos convencionales de las plantas de tratamiento municipales y son considerados como contaminantes de preocupación emergente, requiriendo la implementación de procesos alternativos para su eliminación del agua. En el presente trabajo se evaluó la aplicación del proceso foto-Fenton para la degradación de siete antibióticos de alto consumo. Los antibióticos que se consideraron fueron la norfloxacina (NOR), ciprofloxacina (CIP) y levofloxacina (LEV) de la clase de fluoroquinolonas, oxacilina (OXA) y cloxacilina (CLX) de la clase isoxazolil-penicilinas, y cefalexina (CPX) ycefadroxilo (CDX) de la clase cefalosporinas. El proceso fue aplicado bajo las siguientes condiciones: concentración del antibióticos 40 𝛍M, pH 6.5, relación [Fe2+]:[H2O2] de 1:10 (ppm: ppm) e intensidad de radiación 500W/m2 (usando un simulador solar (Suntest CPS+, ATLAS)). Los antibióticos fueron tratados individualmente y su evolución durante el proceso se siguió mediante cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC). Inicialmente se realizó un análisis comparativo de la eficiencia de remoción para el proceso foto-Fenton respecto a sus componentes individuales (luz solar, peróxido de hidrógeno e iones ferrosos), encontrándose que a los 5 minutos de tratamiento, los iones Fe(II) y el H2O2 no ejercen degradación significativa sobre los antibióticos, mientras que la luz indujo fotolisis en el grupo de las fluoroquinolonas con porcentajes de remoción del 18.39%, 13.71% y 8.97% para CIP, NOR Y LEV respectivamente. Entretanto, el proceso foto-Fenton alcanzó degradaciones de los contaminantes entre 30-49% en los mismos 5 min de tratamiento. Con el fin de mejorar la eficiencia degradativa del proceso, se llevó a cabo una nueva serie de experimentos en presencia de ácido cítrico (el cual puedegenerar complejos foto-activos de hierro). Gracias a esta modificación, se incrementó el porcentaje de degradación de los antibióticos, que osciló entre 60% - 80% para 5 min de tratamiento. Adicionalmente, usando LEV como contaminante modelo y un agua residual hospitalaria sintética (HWW), se evaluó la acción del proceso foto-Fenton y el efecto del aumento de la concentración del ácido cítrico de 40 𝛍M a 4 mM. Los resultados mostraron un incremento en el porcentaje deremoción al aumentar la concentración del ácido, alcanzando una degradación de LEV del 85.93%, a una concentración de 4 mM de ácido cítrico en 30 min de reacción. Con el propósito de analizar la extensión del tratamiento, se determinó la evolución de la actividad antimicrobiana (AA) para el HWW tratada y se encontró que, pasados los 90 min de la aplicación del proceso la AA es completamente eliminada. Finalmente, el desarrollo de este trabajo permitió concluir que el proceso foto-Fenton es capaz de degradar antibióticos de diferentes clases en tiempos cortos de tratamiento, que la adición de ácido cítrico mejora significativamente la degradación de los contaminantes, y que el sistema ensayado en matrices complejas como HWW logra eliminar tanto el antibiótico como y su actividad antimicrobiana, evidenciando la alta potencialidad de la aplicación del proceso foto-Fenton para limitar la llegada de contaminantes de preocupación emergente, como los antibióticos, al medio ambiente.