Muchas sustancias nocivas en las aguas residuales se resisten obstinadamente a ser descompuestas por las plantas biológicas de tratamiento de aguas residuales. Los investigadores de Fraunhofer han desarrollado un sistema de reacción fotoquímica en el que el agua puede ser tratada de forma fiable a altas velocidades de flujo por la luz UV sin tener que añadir catalizadores químicos. Presentarán un prototipo industrial inicial en el IFAT de este año en Múnich, del 5 al 9 de mayo.
Hay numerosas cosas en nuestras aguas residuales que no deberían encontrar su camino en el medio ambiente - sin embargo, las plantas de tratamiento de aguas residuales sólo eliminan una parte de estos contaminantes. En particular, las bacterias comúnmente empleadas en la etapa de tratamiento biológico no tienen ningún efecto sobre las sustancias persistentes, que incluyen compuestos de hidrocarburos altamente estables. El resultado: los residuos de agentes de limpieza y pesticidas, así como las sustancias farmacológicas, están llegando a las aguas ambientales. La carga de este tipo de sustancias nocivas en el Mar del Norte, por ejemplo, ya es claramente medible hoy en día.
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB en Stuttgart, junto con socios industriales internacionales, han desarrollado un nuevo sistema de reacción química que descompone este tipo de moléculas resistentes y dañinas de manera completa y eficiente, sin tener que agregar productos químicos como el peróxido de hidrógeno, por ejemplo. En cambio, los investigadores están utilizando esencialmente el poder de "autocuración" del agua ayudado por la fotólisis (también conocida como disociación fotoquímica). El principio de fotólisis se basa en la división de moléculas de agua utilizando fotones. Cuanto más corta sea la longitud de onda de la luz, mayor será la energía de los fotones. Por lo tanto, los investigadores utilizan fuentes de luz en este sistema que emiten luz UV exclusivamente en la región de 172 nanómetros, es decir, fotones extremadamente energéticos. Tan pronto como estos fotones entran en el agua, dividen las moléculas de H2O, formando radiales hidroxilo altamente reactivos como resultado. "Estos compuestos hidroxilo tienen un potencial de reacción aún mayor que el oxígeno atómico, por ejemplo. Por lo tanto, son capaces de descomponer incluso compuestos de hidrocarburos muy estables contenidos en residuos dañinos", explica Siegfried Egner, jefe del departamento de Tecnología de Procesos Físicos de IGB.
Control del movimiento del agua
Sin embargo, hay una trampa: este proceso tiene lugar sólo en las inmediaciones del emisor UV, un elemento de vidrio rectangular y plano que se coloca en el recipiente del reactor. Cuando se aplica potencia al elemento, los radicales hidroxilo forman una fina capa límite reactiva a solo unos 50 micrómetros de profundidad que rodea la superficie externa del vidrio. Para asegurarse de que ninguna partícula dañina escape sin tratar, el agua debe ser dirigida de manera controlable y verificable a través de esta capa límite - una tarea realmente complicada. Por un lado, hay que asegurarse de que todo el contenido del recipiente del reactor sea tratado. Por otro lado, a los investigadores les gustaría estar lo más seguros posible de que cada radical hidroxilo formado también se utiliza para una reacción química. Esto se debe a que los radicales hidroxilo extremadamente reactivos son extremadamente efímeros. Si no se encuentran moléculas "frescas" para reaccionar con durante este intervalo de tiempo, la energía de los radicales hidroxilo no se utiliza. Los expertos de Stuttgart han tenido éxito en el control del movimiento del agua para que todo el contenido de la vasija del reactor se trate de forma fiable y altamente eficiente.
El primer prototipo industrial, que cuenta con un pase de 2,5 metros cúbicos por hora, será mostrado por los investigadores y sus socios de la industria en la feria. "Una cierta cantidad de variación es normal, ya que la velocidad de procesamiento también depende, por supuesto, del grado de contaminación", explica Egner. Para asegurarse de que el agua se descarga realmente sólo si su calidad es impecable, la unidad está equipada con un mecanismo de seguridad adicional. Un sistema de sensores se encuentra justo en el puerto de descarga que monitorea el agua en busca de sustancias nocivas. El agua se descarga sólo una vez que las impurezas caen por debajo de un valor máximo permitido. Toda la unidad es totalmente automática y programable- por ejemplo, se puede encender y apagar dependiendo de las tarifas de energía eléctrica que se ofrecen.
Fuente de la historia:
materialesproporcionado porFraunhofer-Gesellschaft. Nota: El contenido se puede editar para el estilo y la longitud.
