Estudio de la degradación fotocatalítica de contaminantes orgánicos recalcitrantes en medios acuosos usando nanoestructuras de WO3

Abstract

[ES] El agua es esencial para la vida y resulta indispensable para la salud y el bienestar de las personas, así como para la preservación del medio ambiente. La escasez del agua dulce que puede emplearse para uso humano constituye uno de los principales desafíos del siglo XXI al que se están enfrentando ya numerosas sociedades de todo el mundo, y a ello contribuye de forma decisiva la contaminación de los acuíferos debido a la acción del ser humano. Es cada vez mayor la preocupación acerca del impacto, tanto en los ecosistemas acuáticos como sobre la salud humana, de contaminantes orgánicos recalcitrantes procedentes de procesos agrícolas, aguas residuales urbanas y efluentes industriales. Puesto que estos productos y sus metabolitos son, normalmente, no biodegradables, los tratamientos convencionales para la eliminación de materia orgánica no son eficientes. Recientemente, los procesos de oxidación avanzada electroquímicos están despertando gran interés. Combinando tecnologías electroquímicas y fotocatalíticas (en lo que se denomina tecnología fotoelectrocatalítica) se puede aumentar la eficiencia de mineralización y la velocidad de degradación de los contaminantes recalcitrantes, así como reducir los costes del proceso. El objetivo de este Trabajo Final de Grado es sintetizar nuevos fotocatalizadores basados en nanoestructuras de WO3 para la destrucción de contaminantes orgánicos recalcitrantes mediante la irradiación con luz. Este estudio aborda un problema de vital importancia, como es la contaminación de las reservas de agua y el enorme impacto que este hecho tiene sobre el medioambiente y sobre la sociedad en general, y se enmarca dentro de uno de los grandes retos de la sociedad identificados por la Estrategia Española de Ciencia y Tecnología y de Innovación. Además de contribuir a plantear soluciones prácticas a este reto, en este trabajo dichas soluciones se basan en Tecnologías Facilitadoras Esenciales, como la nanotecnología y los materiales avanzados.

[CA] L’aigua és essencial per a la vida i resulta indispensable per a la salut i el benestar de les persones, així como per a la preservació del medi ambient. L’escasseig de l’aigua dolça que pot emplearse per a l’ús humà constitueix un dels principals reptes del segle XXI al que se està enfrentant nombroses societats de tot el món, i a això contribueix de forma decisiva la contaminació dels aqüífers degut a la acció del ésser humà. Cada vegada es major la preocupació sobre l’impacte, tant als ecosistemes aquàtics com sobre la salut humana, de contaminants orgànics recalcitrants procedents de processos agrícoles, aigües residuals urbanes y efluents industrials. Ja que aquestos productes i els seus metabolits són, normalment, no biodegradables, els tractaments convencionals per a l’el.liminació de materia orgánica no són eficients. Recentment, els processos d’oxidació avançada electroquímics són de gran interés. Combinant tecnologies electroquímiques i fotocatalítiques (en allò que es denomina tecnología fotoelectrolítica) es pot aumentar l’eficiència de mineralització i la velocitat de degradació dels contaminants recalcitrants, així com reduir els costos dels processos. L’objectiu d’aquest Treball Fi de Grau és sintetitzar nous fotocatalitzadors basats en nanoestructures de WO3 per a la destrucció dels contaminants orgànics recalcitrants mitjançant la irradiació de llum. Aquest estudi aborda un problema de vital importància, com és la contaminació de les reserves d’aigua i l’enorme impacte que aquest fet té sobre el medi ambient i sobre la societat en general, i se enmarca dins de un dels grans problemas de la societat identificats per l’Estrategia Espanyola de Ciència i Tecnologia i de Innovació. A més de contribuir a plantear noves solucions pràctiues aquest repte, en aquest treball ixes solucions es basen en Tecnologies Facilitadores Essencials, com la nanotecnología i materials avançats.

[EN] Water is essential for life and is indispensable for health and well-being of people, as well as for the preservation of the environment. The shortage of fresh water that can be used for human use is one of the main challenges of the 21st century that many societies around the world are already facing, and this contributes decisively to the pollution of aquifers due to the action of human beings. There is increasing concern about the impact of recalcitrant organic pollutants from agricultural processes, urban wastewater and industrial effluents on both aquatic ecosystems and human health. Since these products and their metabolites are normally nonbiodegradable, conventional treatments for the removal of organic matter are not efficient. Recently, advanced electrochemical oxidation processes are arousing great interest. Combining electrochemical and photocatalytic technologies (in what is called photoelectrocatalytic technology) can increase the mineralization efficiency and rate of degradation of recalcitrant pollutants, as well as reduce the costs of the process. The objective of this Final Grade Work is to synthesize new photocatalysts based on WO3 nanostructures for the destruction of recalcitrant organic pollutants by irradiation with light. This study addresses a problem of vital importance, such as the contamination of water reserves and the enormous impact that this has on the environment and on society in general, and it is framed within one of the great challenges of society identified by The Spanish Strategy for Science and Technology and Innovation. In addition to contributing to practical solutions to this challenge, in this work these solutions are based on Essential Facilitating Technologies, such as nanotechnology and advanced materials.