Desarrollan una nueva técnica para la eliminación de microcontaminantes clorados en aguas de consumo

La eliminación de los microcontaminantes clorados supone un gran desafío para las estaciones de tratamiento de agua potable debido a su alta persistencia. Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) proponen el empleo de la hidrodecloración catalítica como una alternativa eficiente y respetuosa con el medioambiente para la completa degradación de estos contaminantes.

La calidad del agua se garantiza principalmente mediante el uso de estaciones de tratamiento de agua potable (ETAPs) que eliminan la materia orgánica, la turbidez y los microorganismos, a la vez que controlan el sabor, el olor y la apariencia del agua. Sin embargo, estas plantas no están diseñadas para garantizar la eliminación de microcontaminantes, compuestos derivados de la actividad humana que aparecen en concentraciones muy bajas.

La degradación de este tipo de compuestos químicos es uno de los principales desafíos dentro del campo del tratamiento y acondicionamiento de aguas, ya que una de las principales fuentes de vertido de los microcontaminantes son las propias estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs).

En concreto, los microcontaminantes clorados, caracterizados por una alta toxicidad y un fuerte potencial de bioacumulación, representan un importante problema ambiental. Pero ahora un grupo del departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) muestra que la hidrodecloración catalítica podría ser una alternativa prometedora.

“Esta tecnología es eficiente y respetuosa con el medio ambiente para la eliminación de microcontaminantes clorados del medio acuoso”, apunta la investigadora de la UAM Julia Nieto-Sandoval.

El proceso que se basa en la reacción de los compuestos clorados con hidrógeno en presencia de un catalizador de paladio (Pd), soportado en alúmina. “La reacción transcurre en condiciones de operación suaves, presión y temperatura ambientales. Debido a que el catalizador empleado está constituido por un metal precioso como es el Pd, uno de los objetivos claros en el proceso es evitar la desactivación del catalizador durante la reacción”, detalla Nieto-Sandoval.

Como parte del trabajo, publicado en la revista Separation and Purification Technology, los investigadores estudiaron la eliminación de un grupo representativo de microcontaminantes clorados, así como la mezcla de estos en matrices acuosas reales para acercarse más a la forma habitual en la que aparecen en el medio: agua de río, agua mineral y agua del grifo.

El equipo también estudió la evolución de los intermedios generados durante el proceso, así como la ecotoxicidad de los efluentes. Además, se evaluó la estabilidad del sistema mediante el empleo del catalizador en ciclos sucesivos de reacción. Por último, los investigadores establecieron en qué etapa del proceso de una ETAP convencional sería más conveniente la integración de este sistema.

Resultados efectivos

De acuerdo con el trabajo, todos los microcontaminantes clorados fueron completamente eliminados de manera rápida mediante la hidrodecloración catalítica utilizando el catalizador de Pd/Al2O3. Y se obtuvieron en todos los casos compuestos hidrogenados sin cloro en los efluentes finales, reduciendo así la ecotoxicidad hasta valores despreciables.

“La versatilidad del sistema fue demostrada con notable efectividad en matrices acuosas reales, eliminando todos los contaminantes en tiempos cortos de reacción. Así mismo, el catalizador mostró una alta estabilidad en el proceso, manteniendo su actividad catalítica tras ser reutilizado en cinco ciclos consecutivos de reacción”, afirman los autores.

Una vez demostrada la efectividad del sistema, los investigadores evaluaron en qué etapa de una ETAP convencional se podría integrar el proceso. Teniendo en cuenta que en muchas ETAPs la primera etapa de tratamiento es la precloración, en la que se forman subproductos clorados (halometanos) que resultan perjudiciales para la salud, analizaron la eficacia del proceso para la eliminación de estos compuestos, resultando también altamente efectivo para su degradación.

En base a estos resultados, el equipo estableció que la hidrodecloración catalítica se podría integrar como una etapa adicional en la ETAP debiendo ubicarse tras la etapa de precloración y de filtración, previamente al ajuste de pH y la etapa final de desinfección. “Resulta importante mantener la desinfección como tratamiento final del agua para que los productos generados en ella, que garantizan la ausencia de microorganismos patógenos, no sean eliminados por el tratamiento de hidrodecloración”, concluyen los autores.

Referencia bibliográfica:

Julia Nieto-Sandoval, Macarena Munoz, Zahara M. de Pedro, Jose A. Casas. “Catalytic hydrodechlorination as polishing step in drinking water treatment for the removal of chlorinated micropollutants”. Separation and Purification Technology, 227, 115717 (2019).