Electrochemical mineralization of environmentally persistant organic pollutants by advanced oxidation proceses for wastewater treatment

Resumen

El presente trabajo expone diferentes métodos electroquímicos para la eliminación de contaminantes orgánicos persistentes en el medio acuático. Los compuestos en estudio, tóxicos y no biodegradables, son ejemplos representativos de las principales fuentes de contaminación a las que están sometidas los medios acuáticos: el índigo carmín, un colorante ampliamente empleado en la industria textil; los herbecidas MCPP y DNDC muy usados en la práctica agrícola y los cresoles que son compuestos fenólicos ampliamente utilizados en un gran número de procesos industriales. La contaminación del medio acuático tanto desde el punto de vista estético como de la alteración del ecosistema acuático que ocasiona, es especialmente preocupante. Estos contaminantes seleccionados han sido mineralizados(completa conversión en CO2, H2O e iones inorgánicos) mediante métodos electro químicos de oxidación avanzada que, gracias al uso del electrón como principal reactivo, ofrecen diversas ventajas al tratamiento de aguas: eficiencia, compatibilidad medioambiental, versatilidad y bajo coste energético. Estas tecnologías emergentes electroquímicas de oxidación avanzada han sido desarrolladas actualmente como métodos de gran poder de oxidación debido a la continua electrogeneración de radicales hidroxilo por lo que podrían ser viables económicamente a nivel industrial. Los principales agentes oxidantes, radicales hidroxilo, son producidos: (i) en la superficie de un ánodo de diamante dopado con boro y (ii) en la propia solución gracias a la reacción de Fenton que tiene lugar por la acción catalítica de diversos iones metálicos como el Fe elevado a 2+ y el Cu elevado a 2+ sobre el peróxido de hidrógeno simultáneamente electogenerado en el cátodo de difusión de oxígeno. En esta línea de investigación se proponen diferentes métodos como la oxidación anódica, el electro- Fenton y sobre todo destacando el de foroelectroFenton solar, el cual se ha aplicado en una planta con una celda filtro-prensa de flujo-prensa de flujo acoplada a un motorreactor solar. Es un procedimiento muy económico y altamente eficiente con el menor aporte de energía eléctrica. Se han conseguido mineralizar 2,5 L de disoluciones de 128 mg L elevado a -1 de cresoles con 1,0 nM de Fe2+ en 240 min. a 25 mA cm. elevado a -2 con un coste de 68 Kwh. (kg TOC)-1 ó 6,6 Kwh. m elevado a -3. este bajo coste permite plantear su posible escalado para su aplicación industrial. Por último, se han propuesto los caminos de reacción para la degradación electroquímica de los contaminantes estudiados, demostrándose la eliminación completa de todos sus intermedios finales.