Un artículo publicado en la revista Catalysis Communications describe un enfoque simple, eficiente y sostenible para la degradación y el monitoreo cuantitativo de una mezcla de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), contaminantes emergentes que contaminan diversos ecosistemas, debido a derrames de petróleo y otros combustibles fósiles y a la eliminación inadecuada de desechos industriales.
Los contaminantes emergentes son compuestos químicos que recientemente han sido identificados como dañinos para la salud humana y el medio ambiente, pero que no se controlan periódicamente y no pueden eliminarse mediante métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales. Los ejemplos incluyen el bisfenol (usado en ciertos tipos de plástico), algunos pesticidas y sustancias que se encuentran en medicamentos y productos de cuidado personal.
En busca de soluciones a este problema, investigadores brasileños de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), la Universidad Estadual Paulista (Unesp) y la Universidad Federal de Paraíba (UFPB) prepararon una mezcla que contenía bajos niveles de naftaleno, antraceno y dibenzotiofeno en aguas superficiales, simulando el entorno natural.
Utilizaron espectroscopía de fluorescencia de matriz de excitación-emisión (EEM) como método de análisis y calibración de orden superior junto con análisis factorial paralelo para el procesamiento de datos, mediante el cual separaron los componentes espectrales de la mezcla para identificar y cuantificar cada contaminante, así como así como otros compuestos potenciales presentes en el agua natural.
Esta metodología permitió completar cada análisis en menos de dos minutos, sin producción de residuos ni necesidad de técnicas más costosas y sofisticadas, como la cromatografía.
Luego, la mezcla se degradó mediante un sistema fotoquímico en el que se activaba una lámpara mediante radiación de microondas. El sistema degradó entre el 88% y el 100% de los contaminantes orgánicos en sólo un minuto. Este alto rendimiento se asoció con la fotólisis del agua que generó efectivamente radicales hidroxilo (especies oxidantes capaces de degradar contaminantes orgánicos a alta velocidad).
Según Kelvin C. Araújo, primer autor del artículo e investigador del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), Centro de Investigación, Innovación y Divulgación (Cepid) de la UFSCar, uno de los destaques del estudio fue la elección del método de monitorización de la HAP. La cromatografía, el método habitual, limita el avance de este tipo de investigaciones en muchas partes del mundo porque el equipo es caro y la técnica requiere una formación más sofisticada, explicó.
En este estudio, los investigadores utilizaron un espectrofluorómetro, que es más asequible para muchos laboratorios. El análisis es hasta cinco veces más rápido que en la cromatografía y no se producen residuos tras el proceso. Además, destacó Araújo, la demanda de métodos más accesibles fue detectada por el grupo, que estudia desde hace mucho tiempo el tratamiento del agua utilizando la cromatografía como principal técnica analítica.
Otro aspecto importante del estudio fue el uso de un sistema fotoquímico activado por microondas para degradar los HAP. Según Ailton Moreira, actualmente investigador del Instituto de Química de la Unesp en Araraquara y coautor del artículo, degradar eficiente y rápidamente los contaminantes emergentes sin el uso de catalizadores es un gran desafío.
"El desafío es aún más abrumador cuando se trabaja con mezclas de contaminantes en agua natural debido a los muchos inhibidores potenciales del proceso de degradación, pero el sistema fotoquímico funcionó de manera sobresaliente", dijo Moreira, y agregó que el mismo sistema ya había demostrado su eficacia. en estudios que involucran degradación de residuos agrícolas y farmacéuticos. Según los hallazgos descritos en el artículo, el sistema fotoquímico podría utilizarse a una escala mucho mayor, por ejemplo en plantas de tratamiento de aguas residuales.
Los autores confirman que tanto el método analítico como el proceso de degradación serán el foco de futuros estudios en diferentes proyectos liderados por miembros del grupo. Los próximos pasos incluirán la aplicación de estas tecnologías en una planta de tratamiento de aguas residuales en Gavião Peixoto, una ciudad en el estado de São Paulo, para monitorear y degradar los contaminantes emergentes.
Más información: Kelvin C. Araújo et al, Procesos rápidos y eficientes para la oxidación y monitoreo de hidrocarburos aromáticos policíclicos en matrices ambientales, Catalysis Communications (2023). DOI:10.1016/j.catcom.2023.106834
Proporcionado por la FAPESP
