Crecimiento, modelamiento y caracterización óptica y fotocatalítica del compuesto TiO2/MDMO-PPV.

El agua residual doméstica es el componente líquido del agua que proviene de los sistemas de abastecimiento a residencias, locales comerciales e instituciones después de que ha sido usada con fines higiénicos tales como, por ejemplo, el agua desechada en baños, cocinas, lavado de ropa, etc. Es claro que el agua residual doméstica debe ser tratada apropiadamente debido a que, típicamente, alrededor del 0.1% w/w del agua residual doméstica está constituido por sólidos coloidales suspendidos, elementos químicos y, además, microorganismos (parásitos, bacterias o virus) de origen fecal potencialmente nocivos para la salud. Dentro del marco del tratamiento de aguas residuales, existen diferentes técnicas que, dependiendo de la concentración y del tipo de contaminantes, buscan producir agua potable o, por lo menos, reutilizable no contaminante. Es así como los llamados tratamientos primarios tienen como objetivo la remoción de sólidos sedimentables, suspendidos y disueltos. Por otra parte, en los tratamientos secundarios se elimina materia orgánica en términos de demanda química de oxígeno (DQO) y demanda biológica de oxígeno (DBO). Finalmente, con los tratamientos terciarios, se reducen nutrientes, compuestos persistentes y, también, se disminuye la concentración de algunos microorganismos. Estos tres tipos de tratamientos han mostrado ser eficientes para la remoción de materia orgánica, pero presentan inconvenientes importantes tales como la baja remoción de microorganismos de origen fecal, la generación de lodos que, posteriormente, es necesario estabilizar y tiempos prolongados de retención. En este sentido, es necesario desarrollar técnicas de tratamiento de aguas residuales domésticas que presenten un menor impacto ambiental, que minimicen los riesgos microbiológicos y que sean eficientes a periodos de retención cortos. Una de las técnicas que se han desarrollado recientemente en este sentido es la fotocatálisis con TiO2/UV, que ha mostrado ser muy eficiente para la remoción de compuestos, tanto orgánicos como inorgánicos, y cuyas principales ventajas son: i) Tiempo de inactivación de microorganismos relativamente corto, ii) menor generación de lodos, iii) menor efecto residual toxicológico, iv) mineralización completa de compuestos, v) tratamiento de contaminantes en baja concentración, vi) formación de subproductos mínima o, incluso, inexistente. [1,2 Recientemente, se ha incrementado de manera exponencial la investigación básica en el tema principalmente en dos frentes: Cómo activar los procesos fotocatalíticos bajo radiación visible y, además, cómo aumentar la eficiencia cuántica de dichos procesos fotocataliticos. Con el fin de plantear modelos que expliquen la fenomenología de la producción de radicales hidroxilo, fundamentales en este tipo de procesos, en este trabajo, se plantea el estudio de la actividad fotocatalitica de películas delgadas de TiO2 crecidas por magnetrón sputtering y sensibilizadas con el polímero conjugado Poly[2-methoxy-5-(3¿,7¿-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene (MDMO-PPV). Dicho estudio de la actividad fotocatalitica del sistema se plantea en términos de la realización de cálculos teóricos de primeros principios (local density approximation, LDA) del espectro de energía y de los orbitales atómicos de la interface TiO2/MDMO-PPV contrastados con resultados experimentales de espectroscopias ópticas y su relación con la producción de radicales hidroxilo en la superficie en función de la concentración de MDMO-PPV para aplicaciones en tratamiento de aguas residuales domésticas.