RESUMEN

Los estudios realizados en esta Tesis Doctoral se han centrado en la aplicación de los Procesos de Oxidación Avanzada (AOPs) en condiciones próximas a la neutralidad para la eliminación de contaminantes químicos (contaminantes emergentes) y biológicos (larvas de mejillón cebra) en aguas naturales, mediante aplicación de procesos de fotocatálisis solar heterogénea con TiO2 y foto-Fenton solar a pH neutro. 
Los tratamientos de oxidación aplicados a los contaminantes emergentes se han realizado en simulador solar y en planta piloto y su degradación se ha seguido empleando diversas técnicas analíticas como UHPLC,GC-MS, espectroscopía UV-IR (COD, DQO); además se ha realizado un estudio de la evolución de la toxicidad (Vibrio fischeri) durante cada proceso.
Los estudios con TiO2 en simulador solar consiguen eliminar la totalidad de los contaminantes en menos de 240 minutos, observándose un aumento de la toxicidad del 50% a los 120 minutos de tratamiento, que prácticamente desaparece al final del proceso; cuando el proceso se escala a planta piloto se aprecia una ralentización en todas las degradaciones justificada por la diferencia entre los espectros (solar y simulador solar) en la región de 280-300 nm.
Del estudio destaca el hecho de que el rendimiento de las reacciones foto-Fenton en medio neutro es aceptable para su aplicación y está muy influenciado por la concentración inicial de los contaminantes y de ácidos húmicos presentes en el medio, ya que se contraponen su función de estabilización del hierro en disolución, el posible efecto de filtro interno y la acción como atrapador de especies activas. Por otra parte, los ensayos toxicológicos muestran fluctuaciones con el tiempo de tratamiento debido a la generación de intermedios de reacción tóxicos, habiéndose identificado los principales mediante GC-MS.  Se ha realizado además un estudio mecanístico sobre la participación del radical hidroxilo en el proceso, siendo menor en medio neutro que en medio ácido. El agua de salida de decantador secundario ha sido tratada para la eliminación de trazas de contaminantes emergentes, donde se ha conseguido llegar a concentraciones próximas al límite de detección y desinfectar el efluente mediante la eliminación de bacterias coliformes.
La efectividad de los procesos de fotocatálisis solar en la eliminación de larvas de mejillón cebra (Dreissena polymorpha) se ha evaluado mediante el recuento periódico de larvas por microscopía óptica de luz polarizada. De entre todos los tratamientos realizados, la fotocatálisis solar (TiO2) y proceso foto-Fenton a pH neutro parecen ser los más adecuados. La fotocatálisis heterogénea tiene el problema añadido de la necesidad de acople de una etapa de decantación, por lo que los procesos foto-Fenton presentan mejores perspectivas; la posibilidad de uso del agua para riego en medio ligeramente ácido (pH=5.5) mejora la efectividad del proceso respecto a las condiciones próximas a la neutralidad. El tratamiento a pH neutro en las aguas del Ebro también se muestra efectivo debido a la presencia de sustancias húmicas naturales capaces de estabilizar la mínima cantidad de hierro necesaria para la fotodegradación. La aplicación a mayor escala (planta piloto) a pH=7 consigue eliminar el 90% de las larvas mediante la dosificación de reactivos (Fe2+ y H2O2) en 170 minutos de t30W.