Descontaminación Solar Catalítica del Agua Alternativas Energéticas para la Remediación Medioambiental Dra. Fabiola Méndez-Arriaga Dr. Rafael Almanza Coordinación de Mecánica y Energía INSTITUTO DE INGENIERÍA Universidad Nacional Autónoma de México Congreso Nacional de Investigación sobre Cambio Climático Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla Departamento de Ciencias Sociales Escuela de Relaciones Internacionales Escuela de Derecho Escuela de Ingeniería Ambiental Octubre 21-2011

Dos temas principales → remediación medioambiental con energías alternas Alternativas energéticas Problema Medioambiental

Fuentes renovables de energía : 13% Informe del Grupo Intergubernamental de expertos sobre el cambio climático: Fuentes renovables de energía : 13% Biomasa 10.2% Hidráulica 2.3% Energía solar 0.1% Eólica 0.2% Geotermica 0.1% Oceánica 0.002%

Fuentes renovables de energía Energía SOLAR: 0.1% Fotovoltáico Térmico Aplicaciones Químicas Solares Fase de Investigación Mundial Desarrollo muy escaso

Contaminación Causa principal: Cambio Climático Suelo Agua Aire Contaminación El agua no se ceea ni se destruye, sólo se contamina Causas no visibles aún: “Contaminantes emergentes”

Encontramos “nuevos”

Productos Farmacéuticos y de Cuidado Personal Contaminantes “Emergentes” Quiénes son los contamiantes emergentes? Miles de distintas entidades químicas Compuestos Perfluorados Compuestos retardantes de flama (brominados u organofosforados) Sufractantes (productos de acción desengrasante: detergentes de lavadora, lavavajillas, suavizantes textiles, etc.) P P C P Cuidado personal Bloqueadores solares Complementos alimenticios Cosméticos Fragancias Lo”light” Farmacéuticos (de uso humano y veterinario) Drogas ilícitas (Pharmaceutical and Personal Care Products) Productos Farmacéuticos y de Cuidado Personal

Contaminantes Farmacéuticos Han tenido una alta visibilidad mediática (en Europa y EUA)

No desarrolló extremdidades inferiores y tuvo malformaciones Daños en el medioambiente Existen reportes sobre el daño irreversible que ya han causado al medioambiente Feminización de los peces Antiandrógenos: inhiben la función de la testosterona Estrógenos femeninos: provoca infertilidad masculina 57 días de crecimiento: No desarrolló extremdidades inferiores y tuvo malformaciones Pero, por qué y cómo llegaron estos productos hasta allí????

NATURAL PUFIRICATION IS NOT REACHED DURING THE NATURAL CYCLE OF WATER Por qué?, Cómo?, Cuándo?, Cuánto? NATURAL PUFIRICATION IS NOT REACHED DURING THE NATURAL CYCLE OF WATER

TEMA de SEGURIDAD NACIONAL Por qué?, Cómo?, Cuándo?, Cuánto? Efectos en la salud humana? Aún es desconocido TEMA de SEGURIDAD NACIONAL

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Pero para el medioambiente resultó peor el “remedio que la enfermedad” Los medicamentos en retrospectiva Surgieron para “hechar una manita” y resolver males de la humanidad y mejorar su calidad de vida Pero para el medioambiente resultó peor el “remedio que la enfermedad”

Cutzamala y pozos del Valle En México también están siendo detectados? Cuencas del Lerma y Cutzamala y pozos del Valle Consumo *Menos del 10% se trata en 10-15 plantas de tratamiento. *Sistema General del Desagüe (Gran Canal, Emisor del Poniente y el Emisor Central) *Rio Tula, el Salado y el Salto. Presa Endhó y de allí se emplea para riego agrícola. ......también en muchas partes del mundo....pero no para alfalfa, maíz, trigo, avena, frijol, jitomates, Chiles, betabel, lechuga, col, cilantro, rábano, zanahoria, espinacas y perejil, etc!!!!! *Problemas de salud importantes en aquel estado: infecciones intestinales –niños- y contaminación por metales.

Procesos de Tratamiento Fotoquímico Solar Qué vamos a hacer?! “Falsos dilemas” Remediación Alternativas energéticas Problema Medioambiental Procesos de Tratamiento Fotoquímico Solar

●OH Técnicas de Tratamiento del agua Tecnologias de Tratamiento de Agua Aiislamiento Separación Transformation Los Procesos de Oxidación Avanzada son aquellos aplicados a la degradación de compuestos contaminantes presentes en aire, suelo o agua basados en la presencia y reactividad del radical hidroxilo (•OH) generado en condiciones normales, super o subcríticas de presión y temperatura con o sin catalizador y/o energía química reactiva (Méndez-Arriaga, 2009). Transformación Convencionales Oxidación Avanzada Conventional oxidation Biologicos Químicos ●OH

¿Que hace diferente las POA´s de las convencionales? Técnicas de Tratamiento del agua Qué tiene de particular el radical hidroxilo ●OH? ¿Que hace diferente las POA´s de las convencionales? Segundo más oxidante sólo después del flúor (2.80 eV) Tiempo de vida medio corto (70 ns) No se puede almacenar No se puede transportar Reacciona in situ Convencionales → Separación Avanzados → Transformación •OH •OH •OH ? A B H2O •OH H2O H2O Subproductos biodegradables Ácido carbónico H2CO3, carbonatos Iones inorgánicos

Técnicas de Tratamiento SOLAR del agua PyT Catalizador Agente oxidante Fuente reactiva energía

Fotocatálisis Heterogénea con TiO2 Banda de Conducción Reducción Ox1+ne- Red1 e- O=O - O=O l≤ 400 nm Ebg Superficie TiO2 Oxidación Red2 Ox2+ ne- •O• H• •H H+ h+ e- e- •OH Adsorción Banda de Valencia Subproductos biodegradables Ácido carbónico H2CO3, carbonatos Iones inorgánicos

Fotocatálisis Heterogénea: Reactores PC-1.5 CPC-6 pH and temperature display Peristaltic Pump 6.5 Batch Tank 1.5 L Sample Point - - - - 25 ºC 25.5 ºC Stirrer 10 3 2 1 4 5 8 7 6 9 Bath Temperature-control 25ºC PC (One axis Parabolic Concentrator) Tubular Duran Photoreactor 0.080 L

Fotocatálisis Heterogénea: Reactores PC-1.5 CPC-6 Mechanical Stirrer Batch tank Pump

Fotocatálisis Heterogénea: Caso Ibuprofeno 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1 2 3 4 500 1000 1500 TOC/TOCo Days IBP/IBPo Experimental Time (min) Volumen total 35 L 100% 95% 80% biodegradabiliadad

Fotocatálisis Heterogénea: Caso Naproxeno Diseño de Reactores Matrices complejas Sistema móvil: hospitales, industrias farmacéuticas Impacto mediombiental comparado con los sistemas biológicos actuales

Conclusiones Qué queda por hacer??? Los contaminantes Farmacéuticos y de Cuidado Personal han causado ya efectos irreversibles en el planeta Tierra Soluciones muchas: Químicas: Queda mucho por investigar Fotocatálisis Heterogénea con TiO2 ha demostrado eliminar contaminantes farmacéuticos La FH es un proceso sustentable al emplear la energía solar para fotoactivar la degradación Personales  quizá las más importantes para reducir de forma inmediata la emisión de esos contaminante Pensar en los productos que nos rodean y modificar hábitos de consumo (lee la etiqueta!) Hábitos sanos nuestros, son sanos para el Planeta Reflexionemos

Descontaminación Solar Catalítica del Agua Alternativas Energéticas para la Remediación Medioambiental ¡ ¡ G R A C I A S P O R S U A T E N C I O N ! ! Dra. Fabiola Méndez-Arriaga fmendeza@iingen.unam.mx Congreso Nacional de Investigación sobre Cambio Climático Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla Departamento de Ciencias Sociales Escuela de Relaciones Internacionales Escuela de Derecho Escuela de Ingeniería Ambiental Octubre 21-2011