Laberintos microscópicos para la purificación selectiva del agua
Los científicos iniciaron el proyecto «Monolithic reactors structured at the nano and micro levels for catalytic water purification» (MONACAT) para desarrollar sistemas catalíticos de vanguardia para la detoxificación del agua. Los científicos se propusieron controlar diseños estructurales del reactor macroscópico y de los catalizadores a escala nanométrica. Su objetivo era mejorar la capacidad de detoxificación optimizando la ruta de difusión y el contacto con los puntos catalíticos. Para conseguirlo, emplearon reactores monolíticos con canales en una estructura de colmena. A continuación los dotaron de un revestimiento de nanopartículas catalizadoras basado en nanofibras de carbono. Se desarrollaron varios catalizadores y se probó la ozonización con cinco microcontaminantes: un antibiótico, un producto farmacéutico, dos pesticidas y un disruptor endocrino. Estos contaminantes están presentes frecuentemente en los ríos y en las aguas residuales industriales. Además de eliminar los contaminantes iniciales, la ozonización catalítica es eficaz para eliminar productos secundarios del proceso de ozonización menos tóxicos. Por ejemplo, el bromato se redujo a bromuro, que es inofensivo. Los integrantes del proyecto también desarrollaron y probaron catalizadores para reducir los nitratos. La reducción de los nitratos (presentes a menudo en los fertilizantes) a nitrógeno (N2) es complicada debido a la necesidad de evitar la formación de amoniaco (NH3, también contaminante). Con uno de los catalizadores de MONACAT para la reducción del nitrato se obtuvo una actividad catalizadora y una selectividad del N2 que batieron récords, en un reactor de flujo abierto en modo continuo, con agua natural. Se probó la aplicación industrial de los revestimientos de nanocarbono, el coste energético y la adhesión de nanopartículas simulando condiciones de flujo naturales. Todas las pruebas tuvieron éxito, lo que respalda la sostenibilidad y la seguridad de los compuestos para su uso en el tratamiento catalítico de aguas. Los sistemas de MONACAT utilizan una nueva tecnología de purificación del agua que podría proporcionar a la industria un medio viable para garantizar el cumplimiento de la normativa de protección ambiental y mantener los costes controlados. En último término, la inversión en la optimización y la comercialización de los sistemas de MONACAT podría dar lugar a un enorme ahorro en costes y energía.
