Desarrollan en la Universidad de Extremadura fotocatalizadores impresos en 3D para depurar aguas residuales

Un equipo de la Universidad de Extremadura ha dado a conocer su desarrollo de fotocatalizadores hechos con impresión 3D para depurar aguas residuales. Según la ONU, el 80% de las aguas residuales en el mundo no se trata ni reutiliza, un fenómeno que conlleva a la contaminación de ecosistemas y que también favorece la propagación de enfermedades. Como propuesta de solución a este problema, el Grupo Especializado de Materiales de la Universidad de Extremadura (GEMA-UEx), combinará la impresión 3D y la fotocatálisis para poder reutilizar el agua en actividades como la agricultura.

El tratamiento de las aguas residuales industriales está compuesto de muchos pasos que depuran el agua hasta obtener una calidad suficiente para reutilizarla o regresarla al ecosistema. En ese proceso normalmente se utilizan nanomateriales como el óxido de cobre (CuO) y óxido de zinc (ZnO) para eliminar sustancias nocivas del agua mediante fotocatálisis. El problema es que esas nanopartículas luego se deben separar del agua, pero ese paso extra conlleva un aumento significativo en los costes. Aquí es justo donde los nuevos fotocatalizadores producidos mediante la impresión 3D entrarían en acción.

Créditos de la foto: Universidad de Extremadura.

¿Qué es un fotocatalizador?

Para comprender la propuesta de los investigadores es imprescindible conocer lo que es la fotocatálisis. Este es un proceso químico en el que la luz, u otra fuente de energía radiante, activa un catalizador que a su vez acelera una reacción sin ser modificado. Este proceso se utiliza ampliamente para liberar de contaminantes el aire, las superficies y el agua. Los fotocatalizadores entonces son muy conocidos por su capacidad para acelerar la eliminación de contaminantes. De manera que el GEMA-UEx aprovechará esta cualidad para producir un nuevo tipo de fotocatalizadores impresos en 3D.

Los nuevos fotocatalizadores se producirán mediante la impresión 3D robótica y tendrán un diseño poroso y controlado. Se fabricarán a partir de nanopartículas de óxido de cobre y óxido de zinc de origen comercial en un primer tiempo. Además, los investigadores han pensado la propia fabricación de los fotocatalizadores para reducir el impacto medioambiental. Por una parte, la impresión 3D permitirá un menor desperdicio y, por otro lado, utilizarán un postratamiento térmico que solo consume un 20-30% de energía en comparación con otros tratamientos convencionales. A saber, utilizarán la sinterización para fomentar el crecimiento de las nanopartículas cerámicas y preservar las cualidades de los fotocatalizadores.

Antonia Pajares Vicente, catedrática e investigadora principal del proyecto, afirma: “Nuestros fotocatalizadores permiten eliminar sustancias contaminantes del agua con una serie de ventajas frente a otro tipo de fotocatalizadores. Se eliminan fácilmente porque son macroscópicos, se pueden reutilizar y no sueltan partículas metálicas que puedan contaminar el agua”. Como vemos, los fotocatalizadores están diseñados para una depuración del agua completa. La investigación pretende que los fotocatalizadores se eliminen de forma segura y que no fomenten la contaminación del agua, aunque se utilicen óxidos para ello.

La investigación del GEMA-UEx es parte del proyecto WaterGreenTreat en el que participan centros de investigación de Rumania, Hungría y Francia. El proyecto tiene como objetivo desarrollar fotocatalizadores para el tratamiento de aguas residuales para un nuevo uso en la agricultura. Los equipos trabajarán en esta misma línea de investigación hasta el fin del proyecto en 2027.

Una vez el GEMA-UEx termine la producción de los fotocatalizadores impreso en 3D, otros equipos llevarán a cabo experimentos para tratar aguas residuales en laboratorios. La intención es probar los fotocatalizadores para limpiar aguas con residuos distintos como medicamentos o colorantes.

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