Degradación electrocatalítica de amoxicilina en medio acuoso

Tesis digitales, UDLAP.

Uso de agua

 El legado en el uso del agua es el “remanente” de la población mundial, su necesidad por comida y producción industrial. Factores que son agravados por leyes arcaicas que no pueden regular su uso controlado. Dadas las inquietantes presiones en el manejo del agua, la cantidad disponible de agua fresca continúa disminuyendo. Cerca del 70% de la utilidad del agua dulce va para la agricultura, otro 22% para el sector industrial y tan solo un 8% en uso doméstico y municipal (Rose Johnston, 2012). Con objeto de resaltar el impacto que tiene el agua como recurso, un aspecto que cabe mencionar es el concepto de “agua virtual”. Término acuñado por John Anthony Allan, que refiere a la manufactura de casi cualquier producto a costa de agua. Es llamada virtual porque una vez que, para un bien particular, el agua es utilizada, deja de estar almacenada. Así, cuando irrigamos algodón para producir textiles, los costos de una camiseta se traducen a 2,000 litros de agua virtual, una hamburguesa en 2,400 litros y un automóvil en 400,000 litros de agua. (Allan, 2011)

Métodos de tratamiento de agua

 Los tratamientos actuales de aguas residuales son una estrategia para renovar la utilidad de un recurso importante. Surgen a partir de la creciente demanda de agua en el mundo y son el resultado de la participación del sector privado y el apoyo gubernamental a la investigación y desarrollo de fuentes renovables de los recursos hídricos (UNESCO, 2014). Tienen como objetivo general auxiliar la extracción de agua dulce mundial, misma que aproxima los 3600 km3 y aumentara un 30% en las próximas 4 décadas (OECD, 2012). Sin embargo, en repetidas ocasiones esta iniciativa permanece como un intento por potabilizar agua, restringiendo el uso del producto tratado a sectores como el agropecuario. Esto a razón de que el tratamiento no es del todo completo, ya que se ha reportado que diversos contaminantes orgánicos escapan de los tratamientos clásicos de las plantas modernas (Paxeus, 1996) (Phillips, Smith, & Koplin, 2010) (Rubio Clemente, Chica Arrieta, & Peñuela Mesa, 2013).

Existen una extensa gama de métodos o procesos para la reincorporación de agua residual y mineralización de sus contaminantes. Generalmente están clasificados de acuerdo a su operación como primarios, secundarios y terciarios (Gupta, 2012). Algunos están implementados en plantas de tratamiento existentes y otros tienen aplicaciones limitadas o se encuentran en vías de desarrollo. El peso de su investigación se respalda por las condiciones del apartado anterior sobre uso de agua. Pero, en realidad no existe un proceso que sea satisfactoriamente efectivo (Akshaya Kumar Verma, 2012). Las desventajas varían con el tipo de técnica en cuanto alcance, costo y eficiencia de tecnologías, además el origen de la fuente.

Entendiéndase por “alcance” que el acceso a tecnología está limitado por barreras o brechas, misma que existen por intereses particulares (lucrativos) y políticas que escasamente priorizan esta área del conocimiento (medio ambiental). El desarrollo de tecnologías que mejoran procesos de tratamiento de agua ocurren principalmente en países desarrollados y subdesarrollados que cuentan con una planificación gubernamental solida e inversiones privadas que fomentan la investigación tecnológica. Con estos planes se logra generar oportunidades emergentes para los responsables de los proyectos, pero al mismo tiempo una brecha para aquellas locaciones que no los tienen y desea acceder a este tipo de tecnologías. El concepto se encuentra en la literatura como comercialización de eco- industria y demuestra que la gestión ambiental es en parte un negocio internacional. (Barton, 1998)

Por otro lado, la relación costo/beneficio se refiere al capital necesario para sostener en funcionamiento un proceso de tratamiento de agua residual (aplicabilidad) y el beneficio de los resultados obtenidos en función de la mineralización, degradación o inhibición de contaminantes existentes en el efluente. Del mismo modo el desempeño de una tecnología de tratamiento de aguas en particular está relacionado con las características del efluente. Por eso existen estrategias que clasifican el tipo de técnica como procesos primarios, secundarios y terciarios, al igual que sub-estrategias que seleccionan métodos específicos en cada etapa para adaptarse a las condiciones de la solución problema (Marco, 1997) (Gupta, 2012). Se he reportado, por ejemplo, que la eficiencia de la mayor parte de los procesos en tratamiento de aguas residuales depende de la dureza, pH, concentración, temperatura, tipo de analitos presentes, entre otras características del agua residual. (Ranade & Bhandari, 2014).

En base a la naturaleza del proceso de separación, por regla general los métodos primarios incorporan métodos físicos para aprovechar el tamaño de partículas que puedan ser removidas. Los tratamientos secundarios principalmente incorporan métodos fisicoquímicos o biológicos que buscan remover del 85-95% de la demanda biológica/química de oxigeno del efluente. Finalmente, los métodos terciarios sirven para pulir el efluente y buscar remover el 99% de la contaminación. Es importante que el trabajo en conjunto de las técnicas sea óptimo en cada etapa. Pues como mencione, el beneficio del tratamiento se representa a través de los resultados obtenidos y estos a su vez, con la eficiencia de descontaminación o renovación. Misma que debería ser tan optima como los reglamentos existentes lo exigen.

Por ejemplo, en nuestro país la norma oficial mexicana NOM-127-SSA1-1994 dicta que los límites permisibles de calidad a que debe someterse el agua no deben rebasar concentraciones en mg/l mayores a las estipuladas en la tabla 1

 

CARACTERISTICA	LIMITE PERMISIBLE
Aluminio	0.2
Arsénico	0.01
Bario	0.7
Cadmio	0.005
Cianuros (como CN-)	0.07
Cloro residual libre	0.2-1.00
Cloruros (como Cl-)	250
Cobre	2
Cromo total	0.05
Dureza total (como CaCO3)	500
Fenoles o compuestos fenólicos	0.001
Fierro	0.3
Fluoruros (como F-)	1.5
Manganeso	0.15
Mercurio	0.001
Nitratos (como N)	10
Nitritos (como N)	0.05
Nitrógeno amoniacal (como N)	0.5
pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH	6.5-8.5
Plaguicidas en microgramos/l:
Aldrín y dieldrín separados o combinados)	0.03
Clordano (total de isómeros)	0.2
DDT (total de isómeros)	1

 

Gamma-HCH (lindano)	2
Hexaclorobenceno	1
Heptacloro y epóxido de heptacloro	0.03
Metoxicloro	20
2,4-D	30
Plomo	0.01
Sodio	200
Sólidos disueltos totales	1000
sulfatos (como SO4=)	400
Substancias activas al azul del metileno (SAAM)	0.5
Trihalometanos totales	0.2
Zinc	5

Tabla 1: NOM-127-SSA1-1994

Dichos parámetros marcan condiciones muy reducidas de contaminantes para la reincorporación de aguas tratadas. En países desarrollados y subdesarrollados, las normativas no cambian mucho a las del nuestro. De hecho, en ocasiones nuestras normas imitan estándares internacionales que se respaldan por estudios sólidos.

Por consiguiente, el desarrollo de técnicas individuales, que se incorporan en estrategias conjuntas, ya sea como métodos primarios secundarios o terciarios, deberían satisfacer las demandas de la etapa de descontaminación que busquen abordar (Ranade & Bhandari, 2014). En el caso de procesos de oxidación avanzada, esto implica que trabajen con soluciones no tan concentradas por involucrarse procesos terciarios principalmente, pero que remuevan al menos el 99% de los contaminantes hasta alcanzar estándares normativizados.

Una forma mucho más general de clasificar los métodos de tratamientos de aguas residuales es en base a lo que provocan en el analito. De este modo encontramos métodos, prácticamente “físicos” que no destruyen la materia, solo la remueven; y métodos que descomponen químicamente el contaminante hasta sus productos más elementales. Ambos son de verdadera importancia y me permitiré mencionar algunos a continuación.

Tesis presentada por Teodoro García Millán

Miembro del Programa de Honores. Licenciatura en Nanotecnología e Ingeniería Molecular.

Departamento de Ciencias Químico Biológicas, UDLAP.

 

Jurado Calificador

Presidente: Dr. Miguel Angel Méndez Rojas
Vocal y Director: Dr. Marco Antonio Quiróz Alfaro
Secretario: Dra. Mónica Cerro López

 

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