Evaluación de la remoción de contaminantes emergentes empleando un proceso tipo Fenton catalizado con arcillas delaminadas o hidróxidos de doble capa impregnados con Fe o Cu.

: Evaluación de la remoción de contaminantes emergentes empleando un proceso tipo Fenton catalizado con arcillas delaminadas o hidróxidos de doble capa impregnados con Fe o Cu.

Resumen

La presencia de contaminantes emergentes (CE) en cuerpos de agua, como la amoxicilina, el 17α-etinilestradiol (EE2) y el glifosato, representa un desafío significativo debido a su persistencia en el medio ambiente y los efectos adversos que pueden causar en los ecosistemas acuáticos y en la salud humana. Este estudio investigó la eficacia de procesos tipo Fenton catalizados por arcillas delaminadas (AD) e hidróxidos de doble capa (LDH) impregnados con hierro (Fe) o cobre (Cu) para la eliminación de estos contaminantes, enfocándose en la optimización de parámetros operativos y la evaluación de la toxicidad residual de los efluentes generados, con el fin de determinar su seguridad ambiental o la necesidad de tratamientos adicionales antes de su vertido. Los LDH impregnados con Fe y Cu demostraron una alta capacidad en la degradación de los contaminantes seleccionados. Para la amoxicilina, ambos sistemas, LDH-Fe y LDH-Cu, lograron una remoción del 100% bajo condiciones óptimas, destacando la capacidad de los LDH-Cu para ofrecer mayor estabilidad catalítica en pH básico. El proceso tipo Fenton optimizado consideró variables como la concentración de peróxido de hidrógeno, el pH y la carga de catalizador, lo que permitió maximizar la eficiencia de remoción. El AD-Fe mostro mejores resultados a pH ácido, mientras que el LDH-Cu presentó mejor desempeño en pH básico, lo cual es relevante para aplicaciones en matrices acuosas reales con diferentes características de pH. En términos de actividad catalítica, los LDH fueron significativamente más eficaces que los AD, logrando mayores tasas de selectividad en la remoción de la amoxicilina. Este trabajo, uno de los primeros a nivel doctoral en analizar los efluentes resultantes de procesos de oxidación, permitió descubrir que, aunque se elimina el contaminante principal, persisten moléculas con igual o mayor toxicidad que las originales. Por ejemplo, respecto a la amoxicilina, a pesar de que ambos sistemas lograron una degradación del 100%, los LDH-Fe generaron subproductos mutagénicos detectables en ambas cepas de Salmonella Typhimurium (TA98 y TA100), mientras que los LDH-Cu solo mostraron mutagenicidad en la cepa TA100, pero no en TA98. Esto sugiere diferencias en la naturaleza de los subproductos generados, aunque no necesariamente implica una menor cantidad de compuestos tóxicos. En el caso de Lactuca sativa, los tratamientos con LDH-Fe y LDH-Cu 7 redujeron la toxicidad en comparación con el efluente sin tratar, indicando un efecto beneficioso sobre esta especie. Sin embargo, para Selenastrum capricornutum y Daphnia magna, se observó que todos los tratamientos presentaron mayor inhibición y mortalidad que el efluente sin tratar, sugiriendo que los subproductos generados pueden ser más tóxicos para estos organismos acuáticos. Respecto a la remoción del EE2, los resultados indicaron que los sistemas catalíticos con Fe eran más dependientes de la concentración del contaminante, mientras que los sistemas con Cu respondieron mejor a variaciones en el pH. La cantidad de catalizador y el pH fueron factores determinantes para optimizar el proceso. Los sistemas con Fe demostraron mayor eficiencia en medios ácidos, mientras que los sistemas con Cu fueron más eficientes en pH neutro o básico. La remoción del glifosato alcanzó hasta un 91% de eficiencia en condiciones óptimas con LDH-Fe y LDH-Cu. Sin embargo, en matrices más complejas como agua de río, la eficiencia disminuyó al 80% debido a la competencia con otros compuestos orgánicos presentes. Al evaluar la toxicidad de los efluentes generados tras el tratamiento, se observó que ciertos organismos mostraron una respuesta más favorable, mientras que en otros hubo un incremento en los efectos tóxicos. En general, este estudio demuestra que los procesos tipo Fenton catalizados por LDH-Fe y LDH-Cu son altamente eficaces para la remoción de contaminantes emergentes como la amoxicilina, el EE2 y el glifosato. Aunque se lograron remociones completas del contaminante, se evidenció mutagenicidad en diferentes grados según el tipo de catalizador, resaltando la necesidad de un control exhaustivo de los subproductos formados. A pesar de las altas tasas de remoción, la evaluación de la toxicidad demostró que los efluentes generados aún pueden presentar riesgos, dependiendo de los organismos expuestos. Se requiere más investigación para profundizar en la evaluación de la toxicidad de los efluentes, especialmente en matrices acuosas complejas.

Fecha de lectura	2025
Idioma original	Español
Institución de lectura	Pontificia Universidad Javeriana