Un estudio publicado en el Chemical Engineering Journal describe una estrategia para producir un material a base de óxido de zinc (ZnO) capaz de degradar la sertralina, un antidepresivo que ha sido detectado, como otros fármacos, en aguas subterráneas a nivel mundial y es considerado un contaminante emergente. Este tipo de sustancia tiene ciertas propiedades fisicoquímicas que dificultan su eliminación mediante métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales.

La investigación fue realizada en Brasil por científicos del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), la Empresa Brasileña de Investigación Agrícola (EMBRAPA), la Universidad Federal de Alfenas (UNIFIL) y la Universidad Federal de Paraíba (UFPB).

La estrategia descrita en el artículo implicó el diseño experimental y la síntesis solvotérmica asistida por microondas (MASS) para producir fotocatalizadores jerárquicos de ZnO 3D capaces de degradar la sertralina con un alto nivel de eficiencia en sólo diez minutos.

Los investigadores utilizaron el análisis de componentes principales (PCA), hasta ahora poco utilizado en la síntesis de materiales, para correlacionar las propiedades fisicoquímicas y fotocatalíticas de los materiales con las condiciones sintéticas investigadas. Los resultados mostraron que las herramientas quimiométricas producen excelentes resultados en el estudio de sistemas sintéticos que generan grandes cantidades de datos experimentales.

Se identificaron las muestras con mayor potencial de remediación ambiental. La actividad fotocatalítica de 3D ZnO degradó eficientemente un tinte orgánico y el contaminante emergente sertralina en agua natural. Los resultados confirmaron que el ZnO 3D absorbió energía luminosa (ultravioleta A y C) para promover la fotooxidación eficiente del agua, produciendo especies oxidantes que degradan los contaminantes orgánicos.

El rendimiento de la degradación se mantuvo alto hasta en cinco ciclos de aplicación, conservando la estructura cristalina, la morfología y otras propiedades, mientras que los ensayos de fitotoxicidad mostraron que los subproductos formados en el proceso de degradación de la sertralina no fueron tóxicos para los organismos probados, lo que confirma la seguridad del fotocatalizador para las aguas residuales. tratamiento.

Los resultados del estudio fueron competitivos con otros materiales reportados en la literatura, lo que demuestra que los materiales obtenidos en condiciones sintéticas ventajosas ofrecen una ruta genuina para el desarrollo de tecnologías novedosas para la remediación ambiental de contaminantes emergentes en el agua natural.

Según Ailton Moreira, investigador del CDMF y autor correspondiente del artículo, la eliminación inadecuada de productos farmacéuticos está provocando una contaminación generalizada, y añadió que destaca la relevancia actual del tema a la luz de los riesgos para la salud humana y el medio ambiente.

La elección de la sertralina fue importante, explicó, porque el número de estudios que involucran la aplicación de fotocatálisis heterogénea para la degradación de la sertralina es muy limitado, y la revisión de la literatura por parte de los investigadores no encontró ninguno sobre el uso de ZnO para este propósito.

Los próximos pasos incluyen analizar el rendimiento del fotocatalizador en sistemas reales de tratamiento de aguas residuales para ver si descompone la sertralina y otros contaminantes emergentes individualmente o en mezclas más complejas, como aguas residuales domésticas o hospitalarias procesadas por plantas de tratamiento de aguas residuales. Estos y otros investigadores planean centrarse en una planta de tratamiento en Gavião Peixoto, estado de São Paulo.

Más información: Thalles E.M. Silva et al, Estructura jerárquica de ZnO 3D diseñada experimentalmente para lograr un alto rendimiento en la fotocatálisis de sertralina en aguas naturales, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.146235

Información de la revista: Revista de ingeniería química

Proporcionado por la FAPESP