Desarrollo de Compuestos Tridimensionales de Carbono/N-TiO2 a Partir de Desechos Agroindustriales para su Aplicación en el Proceso de Remoción de Colorantes Mediante un Mecanismo Híbrido de Adsorción-Fotocatálisis

Abstract

En el marco del desarrollo sostenible propuesto por la Organización de Naciones Unidas (ONU) se han promovido investigaciones que abarcan dos áreas de impacto ambiental: El uso de residuos agroindustriales y el tratamiento de aguas residuales. Este trabajo abarcó ambos campos a través del desarrollo de nuevos materiales carbonosos 3D obtenidos mediante el método de plantilla de sacrificio, utilizando pseudotallo de banano y melaza de caña panelera. El resultado de la síntesis fue un material de Carbón Vítreo Reticulado (CVR) con extraordinarias propiedades para la remoción de colorantes en aguas sintéticas y reales. El CVR fue modificado con un recubrimiento de N-TiO2, el cual le otorgó propiedades híbridas de adsorción-fotocatálisis para el tratamiento de aguas. Las espumas CVR y CVR/N-TiO2 demostraron una capacidad de adsorción superior al 95% de los colorantes naranja de metilo (NM) y Rodamina (RD), el azul de metileno (AM) fue removido en un 70%, lo cual fue sorprendente teniendo en cuenta que son colorantes de tipo aniónico, zwitteriónico y catiónico, respectivamente. La degradación de colorantes fue ratificada mediante ensayos de reutilización de las espumas, demostrando una desorción del NM inferior al 1% tras ser irradiadas con luz visible, mientras que sin irradiación se lograron desorciones superiores al 98%. Las espumas también exhibieron la capacidad de remover contaminantes en aguas residuales reales de la industria textil, demostrando una diminución de carbono orgánico total (COT), sulfatos y cloruros presentes en el efluente industrial. Por todo lo anterior, los CVR y CVR/N-TiO2 desarrollados en este proyecto ofrecen dos opciones: la primera, es la recuperación del colorante (mediante desorción en etanol) y la segunda, la degradación del colorante (mediante irradiación de luz), Por otra parte, las espumas CVR y CVR/N-TiO2 son reutilizables (más de seis ciclos) y son de fácil recuperación gracias a su estructura 3D.