AIDIMME y AIJU desarrollan un reactor para degradar contaminantes en agua mediante grafeno y óxidos fotocatalíticos
Diseño de un reactor catalítico de alta eficiencia basado en grafeno y óxidos fotocatalíticos dopados para el tratamiento de contaminantes refractarios en aguas, es el objetivo de este ambicioso proyecto que coordina el Instituo Tecnológico AIDIMME.
En el proyecto FOTOGRAFENO se está diseñando, para su posterior fabricación, un prototipo de reactor basado en fotocatalizadores más eficientes que se empleará en la degradación de aguas industriales contaminadas provenientes de diferentes sectores industriales, como cartonajes, químico, o procesado de metales y tratamiento de aguas residuales, entre otros. La eficiencia de los fotocatalizadores se está mejorando mediante la modificación de fotocatalizadores de TiO2 y ZnO con iones metálicos y derivados de grafeno, según los primeros resultados en laboratorio.
La investigación de AIDIMME se centra en la síntesis de los fotocatalizadores y en la fijación de los mismos sobre soportes mediante métodos químicos (tecnología sol-gel, etc.), mientras que AIJU desarrolla la fijación del fotocatalizador sobre monolitos mediante métodos de fabricación aditiva para así producir un reactor con el fotocatalizador inmovilizado.
AIDIMME y el Centro Tecnológico AIJU colaboran en el desarrollo de esta iniciativa con el diseño y posterior construcción de este reactor fotocatalítico gracias a la financiación de la Generalitat Valenciana a través del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional de la Unión Europea.
Fotocatálisis y fabricación 3D
Hasta el momento se han sintetizado y caracterizado mediante diferentes técnicas (microscopía electrónica, difracción de rayos-X, espectroscopía de reflectanica UV-visible, FTIR, etc.) fotocatalizadores de TiO2 y ZnO modificados con óxido de grafeno y/o Fe3+.
Se han conseguido mejores resultados modificando los fotocatalizadores con óxido de grafeno. El óxido de grafeno es reducido posteriormente a óxido de grafeno reducido, lo que consigue aumentar la conductividad del material varios órdenes de magnitud.
La conductividad de los derivados del grafeno favorece la deslocalización del electrón sobre su superficie cuando se genera el par electrón/hueco en el proceso fotocatalítico. De esta forma se evita la recombinación del par electrón/hueco y por tanto la eficiencia del proceso fotocatalítico aumenta al tener un mayor tiempo de vida estas especies reactivas. La imagen muestra una micrografía de una lámina de óxido de grafeno reducido recubierta con nanopartículas de TiO2 y ZnO.
También se han modificado nanopartículas de ZnO provenientes de un proceso de valorización de residuos con óxido de grafeno reducido. Con la modificación mediante óxido de grafeno reducido se ha conseguido aumentar la actividad fotocatalítica de estas nanopartículas valorizadas; dando utilidad a un residuo proveniente de la industria de transformación de metales no férreos.
Por otra parte, con todas las formulaciones desarrolladas, se han realizado diferentes ensayos para estudiar su eficacia como reactivo fotocatalítico, demostrándose que el óxido de grafeno mejora considerablemente su eficacia fotocatalítica. Además, se han sintetizado mediante técnicas de fabricación aditiva diferentes soportes (monolitos) con y sin base cerámica (cordierita).
Del mismo modo, se han realizado pruebas de fijación de los fotocatalizadores sobre monolitos de cordierita mediante tecnología sol-gel como uno de los posibles métodos de fijación de los fotocatalizadores sobre los monolitos. De otro lado, se han fijado algunos de los parámetros de diseño del reactor (longitud de onda de emisión de los LEDs, etc.).
En la actualidad se continúa con la síntesis y caracterización de los fotocatalizadores, pruebas de actividad fotocatalítica, así como su fijación sobre diferentes soportes. Finalmente, se ultimará el diseño del reactor fotocatalítico y se construirá el mismo. Está previsto empezar con las primeras pruebas de degradación de aguas contaminadas provenientes de las empresas involucradas en el proyecto a principios del próximo año 2019.
Para más información contacte con AIDIMME.
