Fotocatálisis heterogénea para el tratamiento de agua contaminada

Resumen

La contaminación ambiental ha pasado a ocupar un lugar importante en cuanto a las problemáticas contemporáneas. Esta se da a causa de la globalización inminente y al mayor desarrollo tecnológico de las últimas décadas, acarreando consecuencias no solo en la salud humana, sino también en la salud ambiental.

Fue con el objetivo de resolver estas cuestiones que se propusieron métodos para el saneamiento, específicamente de agua, tratando el control de microorganismos patógenos y compuestos químicos.

El mecanismo seleccionado fue la fotocatálisis heterogénea con TiO2 y ZnO como catalizadores, probados en dos fotocatalizadores diferentes: Concentrador Cilindro Parabólico (CCP) y Reactor Plano Estático (RPE). La razón de la elección fueron las múltiples ventajas comparativas con respecto a otros procedimientos, por ejemplo: bajos costos, no presenta subproductos, fácil adaptación, entre otras.

Se llevó a cabo la construcción de ambos fotorreactores para comprobar su efectividad en conjunto con la actividad de los catalizadores.

Se arribó finalmente a la conclusión de que para el control bacteriológico el CCP funciona mejor con ambos catalizadores dejando el agua apta para consumo humano. Mientras que para el control químico, fue el RPE, actuando con ambos catalizadores, quien permitió obtener agua apta para uso recreativo pero no para consumo humano.

Introducción

En este último siglo, las poblaciones del mundo han sido espectadores de grandes desarrollos a nivel tecnológico, los cuales han provocado modificaciones en ecosistemas y en la naturaleza en general.

Estas modificaciones pueden traducirse como la tan conocida contaminación ambiental. Generalmente se dan en suelos, aire y cuerpos de agua que son utilizados por la mayoría de las personas para regar cultivos y como consumo propio o de animales. Debido a sus efectos en la salud, es inminente la necesidad de encontrar una solución para la contaminación.

Mas allá de las características nocivas y desagradables que aportan algunos contaminantes hídricos, también se manifiestan muchos problemas de salud (enfermedades infecciosas, cancerígenas, etc.) y económicos.

El agua es un recurso, si bien potencialmente renovable, esencial para la vida. A medida que pasa el tiempo hay cada vez más escasez de esta, sumado a que las sociedades han incrementado su demanda por aguas más seguras.

Si bien existen variados métodos para eliminar la contaminación; generalmente son poco accesibles, bastante costosos y requieren mucha complejidad en su utilización.

Todo proceso para limpiar ya sea agua o suelo, tiene por objetivo destruir o modificar el agente contaminante para disminuir o anular su nivel de peligro. Como alternativa de los tratamientos convencionales para el saneamiento de aguas contaminadas, surge la fotocatálisis. Lo más destacable es que implica una solución sencilla y barata para el tratamiento de aguas a nivel doméstico con el uso de sustancias catalizadoras que absorben la energía solar para inactivar microorganismos presentes. Al mismo tiempo, y debido a la presencia de un catalizador, trata los contaminantes no biodegradables. Como presenta una selectividad escasa o nula, puede usarse en mezclas complejas de compuestos orgánicos.(4)

Es un proceso muy eficiente cuando los contaminantes están en concentraciones bajas o medias. La aplicación práctica de este método, necesita del diseño y construcción de un foto-reactor, que reúna las condiciones que permitan optimizar los resultados.

Actualmente, existen diferentes sistemas fotocatalíticos solares, que se utilizan a gran escala. Estos se clasifican según el modo de absorción de luz solar y la disposición del catalizador en:

Actualmente es conocido por todos que la contaminación de suelos y cuerpos de agua es provocada por diversas actividades antrópicas, algunas de estas son: minería, explotación de petróleo, actividades agrícolas, actividades industriales, instalaciones de servicios, uso de aguas residuales en irrigación de campos agrícolas, basureros a cielo abierto, etc.

Cuando hablamos de contaminación del agua, nos referimos a la acción o al efecto de introducir algún material o inducir condiciones sobre el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación a sus usos posteriores o sus servicios ambientales.

Según la Organización Mundial de la Salud, el agua está contaminada cuando su composición se haya alterado de modo que no reúna las condiciones necesarias para en el consumo humano y de los animales. Las diversas sustancias contaminantes se pueden agrupar según su origen:

Físicos: partículas de polvo, cenizas volcánicas o sal marina.

Químicos: desechos industriales, radioactivos, combustión de motores e incendios forestales.

Biológicos: microbios, bacterias, granos de polen y hongos.

Hoy en día, las cantidades de desechos generados por nuestra sociedad es cada vez mayor, especialmente aguas residuales cargadas de contaminantes químicos y de productos de desecho procedentes de la industria, la agricultura, la actividad doméstica, residuos radiactivos y contaminantes biológicos. Una de las principales causas de la contaminación es la descarga en ríos y arroyos de las aguas servidas o cloacales provenientes de los pueblos y ciudades. Un pequeño volumen de aguas cloacales que se descarga en el curso caudaloso puede actuar como fertilizante incrementando la cantidad total de vida al proveer materiales que favorecen el desarrollo de organismos productores; pero si la cantidad es muy grande, la mayoría de los organismos resultan afectados desfavorablemente. Esto se debe a que los descomponedores para llevar a cabo su trabajo de desintegración de la materia orgánica requieren grandes cantidades de oxígeno. Por consiguiente, el oxígeno que queda disponible para los demás organismos es escaso. La escasez de oxígeno puede favorecer a los protistas anaerobios, pero es desastrosa para todos los organismos que necesitan oxígeno para vivir.

La contaminación del agua por excrementos humanos o animales constituye el mecanismo más común para la transmisión de microorganismos patógenos. La presencia de dichos organismos indica la existencia de materia fecal, o sea la posibilidad de que estén presentes organismos coliformes. El grupo de los coliformes incluye bacterias en forma de bacilo, Gram negativos y está formado por los siguientes géneros:

• Escherichia

• Klebsiella

• Enterobacter

• Citrobacter

Son anaeróbicos facultativos, se multiplican a mayor rapidez a temperatura entre 30 y 37 º C, crecen a gran abundancia en medios corrientes, como caldo y agar.

Las bacterias del grupo de los coliformes totales que son capaces de fermentar lactosa a 44-45 °C se conocen como coliformes termotolerantes. En la mayoría de las aguas, el género predominante es Escherichia, pero algunos tipos de bacterias de los géneros Citrobacter, Klebsiella y Enterobacter también son termotolerantes.

A su vez, las coliformes totales se encuentran en el grupo de las heterótrofas mesófilas. Estas son bacterias aerobias o facultativas que requieren de carbono orgánico para su crecimiento. Dichos microorganismos no tienen efectos directos sobre la salud y su determinación permite estimar la efectividad de los sistemas de tratamiento desinfectantes. Las características técnicas del agua de bebida en general permiten HMTs de 100 UFC/ml a 500 UFC/ ml (Unidades formadoras de colonias por mililitro de agua).

Los medios de cultivos como el agar, poseen los nutrimentos necesarios para la reproducción de estas bacterias, facilitando la medición de sus niveles de reproducción y crecimiento.

Las principales sustancias que se consideran causantes fundamentales de problemas de contaminación, tanto en agua como en suelo son, dentro de los metales: Pb, Cd, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Mo, Sn, Ba, y Hg; así también compuestos inorgánicos, compuestos aromáticos, poliaromáticos, hidrocarburos clorados y agroquímicos.

Algunos de los metales pesados, como el mercurio y el plomo, junto con el cadmio y el arsénico, son contaminantes graves, pues penetran en las cadenas alimentarias y a través de ellas, se concentran. Los COPs (Compuestos Orgánicos Persistentes) se dividen en dos subgrupos: los hidrocarburos polisacáridos y los halogenados. En este último grupo, la mayoría contienen uno o más átomos de halógenos unidos a unos átomos de carbono. El halógeno puede ser cloro o bromo, pero por lo común en los COPs predomina el cloro.

El proceso de fotocatálisis con el que se desarrolló la investigación fue aplicado al tratamiento de Cloroformo.

• Cloroformo: La mayor parte de la producción de cloroformo (CHCl3) se utiliza para fabricar monoclorodifluorometano (CFC22) que se aplica como frigorígeno. También encuentra aplicación en la fabricación de colorantes, productos farmacéuticos y pesticidas. El cloroformo se forma en grandes cantidades cuando se blanquea la celulosa con cloro. También se forman considerables cantidades por cloración del agua. Se estima que el promedio de asimilación diaria de cloroformo asciende a unos 10 mg por persona.

En los seres humanos, el cloroformo afecta el sistema nervioso central, el hígado y los riñones si las personas inhalan aire o beben líquidos que contienen grandes cantidades de cloroformo. La inhalación de 900 partes de cloroformo en un millón de partes de aire (900 ppm) durante un breve lapso de tiempo causa fatiga, mareos y dolor de cabeza. Si la piel entra en contacto con una concentración grande de cloroformo puede producir llagas. (1)

Esta es una sustancia comúnmente encontrada en el agua y que puede ser tratada a través de la fotocatálisis heterogénea con gran efectividad.

Propiedades físicas

Estado de agregación: Líquido

Apariencia: Incoloro

Densidad: 1483 kg/m3; 1,483 g/cm3

Masa molar: 119,38 g/mol

Punto de fusión: 209,5 K (-63,65 °C)

Punto de ebullición: 334,2 K (61,05 °C)

Propiedades químicas

Solubilidad en agua 0,8 g/100 ml 293,15 K (20 °C)

El cloroformo es considerada como sustancia peligrosa de modo que está regulada y se puede conocer su concentración máxima permisible (valores límites que nunca puede superar en el amiente) y su DL50 (dosis letal). Esto es importante para tener en cuenta al trabajar con este tipo de sustancias, tomando las adecuadas medidas de higiene.

CMP: 50 ppm

DL50 (rata): 1g/ kg- 0,14g/kg (humanos).

El proceso de catálisis consiste en la alteración de la velocidad de una reacción química, producida por la presencia de una sustancia adicional llamada catalizador, que no resulta químicamente alterada en el transcurso de la reacción.

Cuando se habla de fotocatálisis se hace referencia a una reacción catalítica que involucra la absorción de luz por parte de un catalizador. Y aun más específicamente, se dice que el proceso es de fotocatálisis heterogénea cuando las fotoreacciones transcurren en la superficie del catalizador.

Este último proceso permite la degradación e incluso mineralización de contaminantes orgánicos recalcitrantes presentes en el agua o en el aire tanto biológicos como no biodegradables. Esto se logra a través de la excitación de un sólido fotocatalizador sumergido en una solución, mediante la absorción de energía radiante (visible o UV), lo que origina reacciones simultáneas de oxidación y reducción en diferentes zonas de la región interfacial. Se trata básicamente de la transferencia de carga a través de la interfaz formada entre el semiconductor iluminado y la solución acuosa.

En el caso de la descontaminación de compuestos orgánicos como el cloroformo, este sistema permite la desintegración de la molécula, generando distintas formas de cloro residual, que se pueden encontrar como cloro libre o cloro combinado. La efectividad del proceso se puede medir por la cantidad de CLR durante el tratamiento.

Cloro Residual Libre (CLR): es ácido hipocloroso e iones hipocloritos obtenidos por disociación del cloro en agua, y que no reacciona con las especies existentes en el agua.

Cloro Residual Combinado (CCR): Se trata de subproductos de la fotólisis, como cloraminas, clorofenoles, otros trihalometanos. Las cloraminas son resultado de la reacción del cloro con distintas formas de amoníaco procedentes de materia orgánica (desechos).

Cloro Total Residual (CTR): Es la suma de la totalidad de formas de cloro existentes en el sistema (CCR y CLR).

Por su parte la desinfección solar del agua permite destruir los microorganismos patógenos que causan enfermedades, ya que son vulnerables a dos efectos de la luz solar: la radiación ultravioleta en el espectro de luz UV-A (longitud de onda de 315 – 400 nm) y el calor (aumento de la temperatura del agua). Se produce una sinergia entre estos dos ya que el efecto combinado de ambos es mucho mayor que la suma de cada uno de ellos independientemente.

La radiación UV-A reacciona con el oxígeno disuelto en el agua y produce formas altamente reactivas (radicales libres de oxígeno y peróxidos de hidrógeno). La acción sinérgica entre la radiación UV cercana y H2O2 en bacterias es letal; el cual afecta a nivel de la membrana ocasionando graves daños irreversibles y provocando desorden en la permeabilidad celular, descomposición de la pared y efecto microbicida sobre microorganismos patógenos. La formación de radicales específicamente OH (hidróxidos) elimina los nutrientes y su sistema reproductor, eliminando así su tasa de crecimiento y generando inactivación entre las bacterias

A pesar de tener mayor efectividad que otros tipos de procesos al descontaminar agua o aire, hay ciertas situaciones en las que la fotocatálisis heterogénea tiene el máximo de posibilidades de aprovechamiento:

• Cuando hay concentración máxima orgánica: son más eficientes cuando la concentración de los contaminantes es baja o media, si bien el límite varía dependiendo del contaminante. Normalmente no es una opción conveniente si las concentraciones superan el valor de 1g/L.

• Cuando los contaminantes no son biodegradables: ya que es el único método capaz de tratar este tipo de contaminantes, los tratamientos biológicos no funcionan en este caso.

• Contaminantes peligrosos en mezcla de orgánicos complejos: esto se debe a que al trabajar con mezclas complejas se aprovecha su característica de nula o escasa selectividad.

• Contaminantes cuyo tratamiento convencional es difícil: es una alternativa eficiente en casos donde los métodos convencionales son muy costosos o complejos.

Para elegir este método se tuvieron en cuenta sus ventajas comparativas con respecto a otros procedimientos:

• La facilidad para el tratamiento en mezcla de compuestos

• Tiempos cortos para la remoción

• La obtención de efluentes de optima calidad

• Sus bajos costos de operación

• La fácil adaptación a diferentes condiciones

• No se forman subproductos de reacción

• Consume menos energía que otros métodos

Todo este proceso químico de descontaminación, debe ser llevado a cabo en un foto-reactor, que permita el óptimo desarrollo de la fotocatálisis. Entre los que existen y está comprobada su efectividad, se pueden describir:

Reactores solares de media concentración:

• Captadores cilíndrico-Parabólicos (CCPs): Soportan una superficie altamente reflectante y concentradora de la luz UV con forma de parábola. Tiene uno o dos motores controlados de seguimiento solar en uno o dos ejes respectivamente. Se encargan de que el plano de apertura del captador sea siempre perpendicular a los rayos solares.

Fig. 1: Esquema de CCP con seguimiento en un eje (izquierda) y foto de CCP con seguimiento en dos ejes (derecha) modificado para procesos de fotocatálisis solar. El foto-reactor está situado en el foco de la parábola formada por la superficie reflectora. (4)

• Captadores Holográficos: El haz objeto es el que está situado en la región focal (línea focal del concentrador) y el haz de referencia es la imagen virtual del sol como fuente Una vez creado el elemento óptico holográfico, la luz solar incidente sobre este elemento reproducirá la región focal que sirvió para crear el holograma, ya sea por transmisión o reflexión, dependiendo si el haz de referencia utilizado para la creación del holograma incide sobre el material difractivo desde la misma dirección o en la dirección opuesta a la del haz objeto

Fig. 2: Concentración holográfica de la luz solar. Existen dos posibilidades de concentración, según esta tenga lugar en la misma dirección que la fuente de luz (A) o en la opuesta (B). (4)

Reactores solares no concentradores: son sistemas estáticos sin mecanismos de seguimiento solar

• Reactores planos estáticos:

• Reactor de flujo de película: basado en una placa inclinada sobre la que cae lentamente el agua. El catalizador está fijo sobre la superficie inclinada y el fluido está generalmente al aire libre.

• Placa cerrada: Dos placas entre las cuales circula el flujo utilizando una pared de separación

• Tubular: serie de tubos de tamaño variable conectados en paralelo para hacer circular el flujo más rápido que en la superficie plana.

• Estanque solar: Sistema que consiste en una especie de piscina con poca profundidad donde el agua puede tener agitación o no.

Fig. 3: Izquierda: captador solar estático de placa inclinada (cerrada) con catalizador (4)

(TiO2) soportado para aplicaciones fotocatalíticas (Plataforma Solar de Almería). Derecha: prototipo de captador tubular (National Renewable Energy Laboratory, USA).

• Concentradores Cilindro-parabólico compuestos: es una combinación entre concentradores parabólicos y sistemas planos estáticos y constituyen una buena opción para aplicaciones de fotocatálisis solar.

Fig. 4: Reflexión sobre un reactor CPC: toda la luz solar que llega a la apertura del captador será reflejada alrededor del reactor si el ángulo de incidencia es menor que el ángulo de aceptancia del CPC.(4)

Los principios de la física que rigen sobre este tipo de reactor son las leyes ópticas. Una superficie cóncava (espejo o placa de aluminio) reflejará la luz desde su superficie interna generando un foco (F). Esto se produce por un haz de un rayo luminosos inciden paralelamente a su eje.

Fig. 6: Ventajas y desventajas de los reactores concentradores y no concentradores.

Según lo estudiado y comprobado de estos tipos de foto-reactores, aquél más óptimo sería el que combine las ventajas de ambos tipos de sistemas. Este es el concentrador cilíndrico parabólico compuesto, cuyas ventajas son:

• Pueden aprovechar tanto la radiación solar directa como la difusa con alta eficiencia, sin necesidad de seguimiento solar

• Tienen bajo costo.

• No hay vaporización de posibles compuestos volátiles.

• No hay calentamiento del agua.

• El flujo es turbulento, dentro de un reactor tubular.

Los catalizadores utilizados en este proceso, son sustancias químicas, simples o compuestas, que modifican la velocidad de una reacción química, interviniendo en ella pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma. Los utilizados en este tratamiento fotoquímico son semiconductores, que se caracterizan por tener una banda de valencia completa de electrones y una banda de conducción con estados energéticos vacíos. A partir de la radiación ultravioleta, que posee suficiente energía, se provocan pares electrón-hueco. Los huecos se forman por el paso de un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, y es esta característica la que facilita las reacciones de oxidación-reducción que son propias de la fotocatálisis heterogénea. Estos catalizadores (capaces de absorber energía radiante) junto con agentes oxidantes, generan las especies altamente reactivas que llevan a la destrucción de contaminantes.(12)

Se caracterizan además porque no se modifican durante la reacción y los fotosensibilizadores de interés ambiental son los que absorben la energía de la luz por encima de 290 nm (nanómetros), cantidad menor a la radiación solar que llega a la superficie terrestre.

Los catalizadores son compuestos inorgánicos u orgánicos (ácidos húmicos). Dentro de los primeros mencionados el TiO2 (Dióxido de Titanio) y ZnO (Óxido de Zinc)) son los más económicamente accesibles, fácilmente detectables en la naturaleza y pueden excitarse con luz de no muy alta energía, absorbiendo parte de la radiación solar que incide sobre la superficie terrestre.

TiO2: El Dióxido de Titanio es conocido en tres formas de cristal: rutilo, anatasa y broquita; todos existentes en la naturaleza. La forma más común es el cristal rutilo. Esta sustancia es de forma octaedral. Es usualmente coloreado, y en ocasiones presenta el color negro debido a la presencia de impurezas de hierro. Puede ser activado con radiación menor de 387.5 nm. Es insoluble y su actividad catalizadora se realiza en suspensión, en fase heterogénea. Se usa comercialmente como un pigmento blanco. Absorbe ondas entre 390 y 415 nm (dentro del espectro visible para el ojo humano).

ZnO: El óxido de zinc o zinc blanco no tiene un olor característico y su principal uso a nivel cotidiano es como astringente ya que cierra los poros de la piel protegiéndola contra los agentes externos. Absorbe ondas UVA I (340 – 400 nm), mientras que no absorbe UVA II (320 – 400 nm) y UVB (por ser de onda corta).

A partir de lo investigado se espera que las sustancias conocidas como catalizadores pueden ser efectivas en el tratamiento de las aguas contaminadas con el proceso fotoquímico mencionado, mediante la construcción y utilización de un sistema fotocatalítico que reúna las propiedades de los sistemas existentes logrando la obtención de agua apta para el consumo debido a una optima mineralización de los contaminantes.

Es el objetivo general de este trabajo es construir un dispositivo fotocatalítico como unidad portable de uso domiciliario, con bajo costo y tecnología disponible de poca complejidad.

Los objetivos específicos de este trabajo son:

• Probar la eficacia de dos conceptos técnicos distintos: un captador cilíndrico parabólico concentrador y otro reactor plano estático no concentrador.

• Probar la efectividad del TiO2, y ZnO como fotocatalizadores para descontaminar aguas con compuestos orgánicos clorados y organismos coliformes.

• Sanear aguas con presencia de compuestos clorados y organismos coliformes y medir la concentración final de éstos luego de la acción del fotocatalizador.

Materiales y Métodos

Se construyeron dos fotorreactores diferentes previamente optimizados, para probar la eficacia de distintos catalizadores en el tratamiento de aguas contaminadas.

Se determinó cuál es el fotorreactor que permitió eliminar mayor cantidad de contaminante.

A partir de esto se probó la efectividad de todos los catalizadores en el sistema elegido.

Etapa I: Prueba piloto

Objetivo: Comprobar la viabilidad o factibilidad del tratamiento fotocatalítico sobre aguas contaminadas exponiendo al sol tres sistemas fotocatalíticos simples y extrayendo muestras.

Procedimiento:

• 1. Se filtró el agua de la muestra colocando el papel de filtro en el embudo.

• 2. Se colocó 0.5 L de agua filtrada en una de las botellas y se cerró con un tapón con termómetro.

• 3. Se colocó TiO2 disuelto en una pequeña cantidad de agua en una botella y se agitó hasta que se impregnó a las paredes. Se enjuagó retirando el excedente. Se repitió en otra botella con ZnO.

• 4. Se colocó 0.5 L de agua en cada botella con catalizador.

• 5. Se extrajeron 5 ml de agua filtrada al inicio del tratamiento (T0) con la jeringa y se vertió en un tubo de ensayo previamente esterilizado (Apéndice II). Se conservó la muestra en la heladera.

• 6. Se registró la temperatura inicial del agua y se expuso al sol.

• 7. Se extrajo con la jeringa una muestra de cada botella vertiéndola en un tubo de ensayo y conservándola en la heladera. Se repitió cada dos horas. Se obtuvo, como mínimo, dos extracciones de cada botella. Se registró la temperatura de cada extracción.

• 8. Se efectuó el recuento bacteriano de las muestras obtenidas (técnica de recuento en placa):

• a. Se secaron en la estufa las cápsulas preparadas con el medio Agar Triptosoya (Apéndice IV) por 20" sin superar los 40 ºC.

• b. Se efectuaron diluciones de 1/10 y 1/100 de las muestras de agua contaminada (Apéndice Iii).

• c. Se extrajeron 0,15 ml de muestra diluida con la jeringa y se vertió en las Cápsulas de Petri previamente secadas.

• d. Se diseminó el líquido en el agar con el rastrillo previamente esterilizado de forma pareja.

• e. Se colocaron las cápsulas a incubar boca abajo en la estufa a una temperatura constante de 35 ºC aproximadamente, durante un período entre 24 y 48 hs.

• f. Luego de este período se realizó el recuento en placa y se determinaron las UFC/ml.

Etapa II: Construcción de los dispositivos para fotocatálisis.

Fase 1:

Objetivo: Desarrollo de un Captador Cilindro Parabólico (CCP).

Procedimiento:

• 1. Se armó la parábola según indica la figura (Apéndice V).

• 2. Una vez armada la estructura de la parábola, se colocó el cartón con el contact adherido y se fijó con tachuelas.

• 3. Se colocaron las dos varillas en los orificios A y B.

Nota: los cálculos para realizar la parábola se encuentran en el Apéndice V.

Fase 2:

Objetivo: Desarrollo de un Reactor Plano Estático (RPE) de flujo laminar y recirculación.

Procedimiento:

• 1. Se armó pegando las placas según indica la figura (Apéndice VI).

• 2. Se conectó la manguera a la bomba.

• 3. Se colocó la bomba en el recipiente colector inferior.

Etapa III: Pruebas comparativas de la eficacia de los dispositivos fotocatalíticos.

Objetivo: Determinar la eficacia de los sistemas fotorreactores en el control bacteriológico.

Fase 1: Determinar el procedimiento de exposición al sol del captador cilindro-parabólico.

Procedimiento:

• 1. Se colocó agua de la muestra en tres botellas: con ZnO, TiO2 y muestra pura, como se explicó en la Etapa I.

• 2. Se ató la botella a las varillas en forma horizontal, en la línea focal.

• 3. Se ubicó el fotorreactor orientado al sol de modo que absorba la mayor radiación.

• 4. Se realizaron las experiencias y se obtuvieron las muestras cada 1 y 2 horas aprox.

• 5. Se sembraron las muestras tanto en Agar Triptosoya como en Agar Mc. Conkey (Apéndice II).

• 6. Se obtuvieron resultados como se explicó en la Etapa 1 a través de la técnica de recuento en placa. Se controló la actividad de las colonias bacterianas.

Fase 2: Determinar el procedimiento de exposición al sol del reactor plano estático.

Procedimiento:

• 1. Se diseminó una solución saturada de catalizador (ZnO o TiO2) sobre la placa. Se retiró el excedente.

• 2.  Se colocaron entre 5 – 6 L de agua de la muestra en el recipiente colector inferior y se puso en funcionamiento la bomba.

• 3. Una vez que se llenó el recipiente colector superior se levantó la compuerta que permitió la circulación del agua.

• 4. Se obtuvieron resultados igual que en la fase anterior.

Nota: ambos procedimientos se realizan en paralelo para comparar la eficacia.

Etapa IV: Prueba y elección de catalizador.

Objetivo: Comprobar la eficacia de los distintos catalizadores sobre aguas contaminadas con organismos coliformes utilizando el fotorreactor previamente elegido, el CCP, según el respectivo procedimiento.

Ensayo 1: Prueba de TiO2 en la muestra.

Ensayo 2: Prueba de ZnO en la muestra.

Etapa V: Pruebas comparativas de la eficacia de los dispositivos fotocatalíticos.

Objetivo: Determinar la eficacia de los sistemas fotorreactores en el control químico con agua destilada.

Fase 1: Determinar el procedimiento de exposición al sol del captador cilindro-parabólico.

Procedimiento:

• 1. Se colocó agua destilada en una botella. Se contaminó con 0,68ml/L de cloroformo.

• 2. Se ató la botella a las varillas en forma horizontal, en la línea focal.

• 3. Se ubicó el fotorreactor orientado al sol de modo que absorba la mayor radiación.

• 4. Se realizaron las experiencias y se obtuvieron las muestras cada 1 y 2 horas aprox.

• 5. Se determinó el Cloro Libre y el Cloro Total Residual (Apéndice VIII).

Fase 2: Determinar el procedimiento de exposición al sol del reactor plano estático.

Procedimiento:

• 1. Se contaminó agua destilada con 0,68ml/L de cloroformo. Se colocaron entre 5 – 6 L de agua destilada en el recipiente colector inferior y se puso en funcionamiento la bomba.

• 2. Una vez que se llenó el recipiente colector superior se levantó la rendija que permitió la circulación del agua.

• 3. Se determinó el ángulo óptimo de inclinación de la placa de modo que recibió la mayor radiación solar posible.

• 4. Se obtuvieron resultados igual que en la fase anterior.

Nota: ambos procedimientos se realizan en paralelo para comparar la eficacia.

Etapa VI: Prueba y elección de catalizador.

Objetivo: Comprobar la eficacia de los distintos catalizadores sobre aguas contaminadas con cloroformo utilizando el fotorreactor previamente elegido, el RPE, según el respectivo procedimiento.

Ensayo 1: Prueba de TiO2 en la muestra.

Ensayo 2: Prueba de ZnO en la muestra.

Resultados

Reactores Solares

Fig.8: Captador Cilindro-Parabólico (CCP)

Control bacteriológico: Prueba Piloto

TO:22°C

TI:45°C

T2:43°C

Fig.9: Prueba Piloto de control poblacional porcentual de Heterótrofas Mesófilas Totales en CCP (Medio Triptosoya)