Un químico de la RUDN crea un catalizador para el tratamiento de aguas residuales a partir de paracetamol

El uso generalizado de medicamentos y productos de higiene se ha convertido en uno de los principales factores en la contaminación de las aguas residuales. El ´tratamiento´ invisible con medicamentos que pueden ingresar al cuerpo humano a partir de agua insuficientemente purificada, representa una seria amenaza para la salud humana y el medio ambiente. Para el tratamiento de aguas residuales, en general, se utiliza el método de biodegradación cuando el trabajo principal lo realizan los microorganismos. La segunda opción es la adsorción, es decir, la adsorción de una sustancia nociva utilizando filtros adsorbentes. Pero en este caso, es necesario resolver el problema del reciclaje de filtros. La oxidación con ozono y algunos otros métodos de oxidación también se han considerado, pero son caros y requieren equipamientos especiales.

Sin embargo, muchas sustancias nocivas no son biodegradables. Una de esas sustancias es el acetaminofeno, mejor conocido por los consumidores como paracetamol o panadol. Este es el antipirético y analgésico más común en el mundo, que se vende sin receta en muchos países. Alrededor del 58-68 por ciento del paracetamol ingerido se excreta a través de los riñones con orina y entra a las aguas residuales en las ciudades. Según los científicos, en los países europeos, la concentración de acetaminofeno en las aguas residuales que ya han sido tratadas puede alcanzar los 6 microgramos por litro, y en los Estados Unidos, 10 microgramos por litro. Por lo tanto, la búsqueda de formas efectivas y asequibles para eliminar esta sustancia de las aguas residuales es una tarea urgente.

El químico de la RUDN Rafael Luque y sus colegas crearon una serie de catalizadores para la fotooxidación de acetaminofeno en medio acuoso. Las partículas de catalizador son nanoesferas hechas de un compuesto de óxido de zinc y sulfuro de plata, recubiertas en el exterior con una capa de óxido de grafeno, una capa de carbono de un átomo de espesor.

El Sistema empleado consta de una fase foto-activa (la combinación del ZnO y el sulfuro de plata) conjuntamente con la capacidad adsorbente y de mejora de propiedades del óxido de grafeno para, conjuntamente, alcanzar una fotodegradación más eficiente del acetaminofeno.

Los químicos han descubierto que cuando un catalizador se irradia en un medio acuoso con luz visible, se forma un radical superóxido de corta duración y no tóxico a partir del oxígeno disuelto en agua. También oxida el acetaminofeno a agua, dióxido de carbono y nitrógeno, que son inofensivos para el medio ambiente. La muestra con un contenido de plata molar del 10% fue más activa

Para comparar, los investigadores en las mismas condiciones experimentales probaron la actividad catalítica del dióxido de titanio y las nanoesferas de óxido de zinc recubiertas con óxido de grafeno. Proporcionaron la fotooxidación del acetaminofeno en un 35 por ciento para dióxido de titanio y un 47 por ciento para óxido de zinc en 60 minutos. Los nuevos catalizadores que contienen sulfuro de plata excedieron su actividad. En 60 minutos, el 100 por ciento de acetaminofeno desapareció de la solución.

 El trabajo en la revista Separation and Purification Technology