Eliminación de nanoplásticos de poliestireno mediante oxidación electroquímica con electrodos de BDD

Abstract

[ES] En los últimos años, se ha masificado la producción y consumo de los polímeros. Esto ha derivado en la omnipresencia de los micro/nanoplásticos (M/NPs) en el medio ambiente. Para abordar el problema, la estrategia más utilizada es aplicar métodos de separación. Sin embargo, son pocos los estudios que abordan su eliminación antes del vertido. La oxidación electroquímica es una estrategia potencialmente adecuada para reducir la concentración de M/NPs. Dentro de esta técnica destaca el uso de electrodos de BDD como ánodos. El objetivo de este trabajo es lograr la degradación de los M/NPs mediante el tratamiento de oxidación electroquímica, y el control de esta degradación mediante los métodos de FESEM, espectroscopía de fluorescencia, espectroscopía Uv-Vis, TEM y FTIR. Este trabajo trata sobre una parte del proyecto de investigación TED2021-130905B-I00 que desarrolla el grupo de investigación GESEP de la UPV en el que se utiliza uno de los posibles dopajes de los electrodos de BDD con boro (2500 ppm). Como cátodo se han utilizado placas de titanio. La electrolisis se ha realizado en medio sulfato, mediante la utilización del sulfato sódico 0.03 M. Tras hacer un seguimiento de la concentración de M/NPs durante la electrolisis, se ha observado, mediante espectroscopía de fluorescencia, que se alcanza una degradación del 90 % antes de las 24 horas de electrolisis, en la mayoría de los casos. Analizando los resultados obtenidos, se puede proponer que existen diferencias en la cinética de degradación entre los diferentes tamaños de partículas y las densidades de corrientes utilizadas.

[CA] En els últims anys, s’ha massificat la producció i consum dels polímers. Això ha derivat en l’omnipresència dels micro/nanoplàstics (M/NPs) en el medi ambient. Per a abordar el problema, l’estratègia més utilitzada és aplicar mètodes de separació. No obstant això, són pocs els estudis que aborden la seua eliminació abans de l’abocament. L’oxidació electroquímica és una estratègia potencialment adequada per a reduir la concentració de M/NPs. Dins d’esta tècnica destaca l’ús d’elèctrodes de BDD com a ànodes. L’objectiu d’este treball és aconseguir la degradació dels M/NPs mitjançant el tractament d’oxidació electroquímica, i el control d’esta degradació mitjançant els mètodes de FESEM, espectroscopía de fluorescència, espectroscòpia Uv-Vis, TEM i FTIR. Este treball tracta sobre una part del projecte d’investigació TED2021-130905B-I00 que desenvolupa el grup d’investigació GESEP de la UPV en el qual s’utilitza un dels possibles dopatges dels elèctrodes de BDD amb bor (2500 ppm). Com a càtode s’han utilitzat plaques de titani. La electrolisis s’ha realitzat al medi sulfat, mitjançant la utilització del sulfat sòdic 0.03 M. Després de fer un seguiment de la concentració de M/NPs durant l’electròlisi, s’ha observat, mitjançant espectroscòpia de fluorescència, que s’aconseguix una degradació del 90 % abans de les 24 hores d’electròlisi, en la majoria dels casos. Analitzant els resultats obtinguts, es pot proposar que existixen diferències en la cinètica de degradació entre les diferents grandàries de partícules i les densitats de corrents utilitzades.

[EN] In recent years, the production and consumption of polymers has become widespread. This has resulted in the ubiquitous presence of micro/nanoplastics (M/NPs) in the environment. To address the problem, the most commonly used strategy is to apply separation methods. However, few studies address their removal prior to discharge. Electrochemical oxidation is a potentially suitable strategy to reduce the concentration of M/NPs. Within this technique, the use of BDD electrodes as anodes stands out. The aim of this work is to achieve the degradation of M/NPs by electrochemical oxidation treatment, and the control of this degradation by FESEM, fluorescence spectroscopy, UvVis spectroscopy, TEM and FTIR methods. This work deals with a part of the research project TED2021-130905B-I00 developed by the research group GESEP of the UPV in which one of the possible doping of BDD electrodes with boron (2500 ppm) is used. Titanium plates have been used as cathode. The electrolysis was carried out in sulfate medium, using 0.03 M sodium sulfate. After monitoring the concentration of M/NPs during the electrolysis, it has been observed, by fluorescence spectroscopy, that a degradation of 90 % was reached before 24 hours of electrolysis, in most of the cases. Analyzing the results obtained, it can be proposed that there are differences in the degradation kinetics between the different particle sizes and current densities used.