• Diseñaron nanoestructuras basadas en óxido de zinc capaces de eliminar estas sustancias nocivas, que pueden permanecer en agua hasta por más de 10 años
• En pruebas estándar, los resultados mostraron una eficiencia superior al 95 por ciento
Para reducir la contaminación en los efluentes por colorantes textiles, compuestos difíciles de eliminar en las plantas de tratamiento convencionales, algunos altamente resistentes a la degradación microbiana, Alejandro Escobedo Morales y María de Lourdes Ruiz Peralta, investigadores de la Facultad de Ingeniería Química (FIQ) de la BUAP, desarrollaron nanoestructuras basadas en óxido de zinc (ZnO), capaces de degradar estas sustancias nocivas, aprovechando sus propiedades fotocatalíticas.
Los nanomateriales obtenidos han sido probados en la degradación de los colorantes rodamina B y 6G, así como en azul de metileno. En pruebas estándar, empleando dosis de 500 mg L-1, los resultados mostraron en todos los casos una eficiencia superior al 95 por ciento. Si bien la eliminación del contaminante es el objetivo, “la idea es degradarlo en sustancias que no sean más nocivas que el contaminante mismo, esto es, lograr su total mineralización”, señaló Escobedo Morales, doctor en Ciencias de Materiales, por el Instituto de Física de la BUAP.
El 70 por ciento del contaminante es posible degradarlo en menos de una hora. Con la finalidad de incrementar la eficiencia en la degradación, sin incrementar la dosis empleada o la potencia de irradiación, las nanoestructuras obtenidas de óxido de zinc han sido modificadas, confiriéndoles una naturaleza porosa [1], mediante el control de su morfología (hábito) o impregnándolas de nanopartículas de oro (Au) y paladio (Pd).
Estas estrategias tienen por objetivo incrementar el área superficial, exponer planos cristalográficos de mayor actividad catalítica y retrasar la recombinación de los portadores de carga fotogenerados, respectivamente. Las nanoestructuras impregnadas con nanopartículas metálicas mostraron eficiencias superiores al dióxido de titanio Degussa P25, material empleado por excelencia como fotocatalizador.

Un material amigable con el medio ambiente
Los colorantes utilizados por la industria textil pueden permanecer en el agua hasta por más de 10 años, dañando la flora y fauna de los medios acuáticos. Algunos han sido identificados como promotores de cáncer.
A través de los proyectos de investigación “Obtención de Nanocompositos Au/ZnO con Actividad Fotocatalítica con Potencial Aplicación en Remediación Ambiental” y “Síntesis de Nanocompositos Mesoporosos (Pd/ZnO y Pt/ZnO) Aplicados como Fotocatalizadores en el Proceso de Degradación de Colorantes Textiles”, los investigadores de la FIQ-BUAP desarrollaron nanoestructuras capaces de eliminar contaminantes de uso regular por la industria textil.
Escobedo Morales explicó que los fotocatalizadores son obtenidos en forma de polvo, el cual es dispersado en el medio contaminado, luego se expone a la radiación solar para generar la formación de pares electrones-hueco, responsables de la formación de radicales libres y posterior degradación del contaminante. A este proceso se le conoce como fotocatálisis.
“Lo que hacemos es iluminar el medio contaminante conteniendo el fotocalizador –que en este caso es un semiconductor- con la luz apropiada, este proceso se llama fotoexcitación. En éste un electrón de la banda de valencia se promueve a la banda de conducción, generándose un par electrón-hueco, los que a su vez reaccionan con el agua y el oxígeno disuelto para generar radicales libres. Estos radicales libres son responsables de la degradación del contaminante”, detalló el integrante del Cuerpo Académico de Ingeniería en Materiales.
Si el contaminante es completamente mineralizado, algunos de los productos resultantes son eliminados en forma de gas y los que permanezcan en el medio se espera que no sean dañinos para el medio ambiente.
Los investigadores indicaron que después del proceso de saneamiento, el nanocatalizador es retirado ya sea con filtros o por centrifugación, aunque también se experimenta en la deposición de estos materiales sobre soportes rígidos.
A futuro, los investigadores pretenden modular las propiedades de absorción de los nanocompositos obtenidos, para experimentar con diferentes fuentes de excitación; al igual que optimizar su actividad fotocatalítica con la finalidad de probarlo en colorantes más complejos.
Otras investigaciones actualmente en desarrollo por el Cuerpo Académico de Ingeniería en Materiales de la Facultad de Ingeniería Química son la obtención de textiles técnicos con propiedades antibacterianas, la síntesis y modelado de nanoestructuras cero y unidimensionales para aplicaciones en optoelectrónica, sensado y transporte de fármacos.