Modificación de biocarbones 3D con nanoflores de TiO2-N para su potencial aplicación en la degradación de cianuro presente en aguas provenientes de la industria minera

Abstract

La presencia de cianuro en los efluentes generados por la actividad minera constituye un problema ambiental debido a su alta toxicidad y al riesgo que representa para los ecosistemas y la salud humana. Aunque existen diferentes tecnologías para su tratamiento, muchas presentan limitaciones asociadas con elevados costos, baja eficiencia o la generación de residuos secundarios. En este contexto, los materiales carbonosos modificados con semiconductores representan una alternativa promisoria al combinar procesos de adsorción y fotocatálisis. En este trabajo se desarrollaron biocarbones tridimensionales modificados con TiO₂-N mediante síntesis hidrotérmica, empleando diferentes relaciones volumétricas de HCl–H₂SO₄ en la solución precursora, con el fin de controlar la formación de los recubrimientos depositados sobre la superficie del biocarbón. Los biocarbones obtenidos se caracterizaron mediante Microscopía Óptica Confocal (MOC), FESEM, EDS, DRX, Raman, XPS, voltamperometría cíclica, ECSA y Mott-Schottky. Posteriormente, se evaluó la capacidad de adsorción y fotodegradación de las espumas empleando naranja de metilo como molécula modelo y una solución sintética de aguas cianuradas, además de la desorción del cianuro adsorbido. Los resultados evidenciaron la formación de TiO₂ en fases anatasa y rutilo en la espuma obtenida mediante síntesis hidrotérmica durante 3 h utilizando una solución precursora compuesta únicamente por HCl, mientras que la muestra sintetizada empleando una mezcla de 80 % HCl y 20 % H₂SO₄ (3 h) presentó señales características de anatasa en Raman pero no en DRX y las composiciones con mayor contenido de H₂SO₄ favorecieron la formación de titanatos mixtos, silicatos y fases asociadas con Ca, Mg, K y S. En la evaluación con naranja de metilo, el biocarbón de referencia alcanzó una remoción del 99,73 %, mientras que la muestra modificada con 100 % HCl (3 h) obtuvo una remoción del 60,90 %, atribuida a la disminución de sitios de adsorción tras el recubrimiento superficial. En los ensayos con cianuro, esta misma muestra alcanzó una degradación del 71,84 % bajo irradiación, superior a la obtenida por el biocarbón sin modificar (54,24 %). Asimismo, los ensayos de desorción mostraron una menor liberación del cianuro adsorbido en presencia de luz (16,70 %) respecto a oscuridad (32,64 %), confirmando el aporte de la fotocatálisis en la degradación del contaminante y el potencial de estos materiales para el tratamiento de aguas cianuradas.