Degradación fotocatalítica de Clorhidrato de tetraciclina usando nanopartículas de ZnO y N-ZnO, y radiación de luz visible

Abstract

El aumento en la esperanza de vida de humanos y animales debido al desarrollo de fármacos, ha conllevado a un aumento en la ingesta y por lo tanto en el desecho de productos farmacéuticos a los efluentes acuíferos. Esta acumulación de contaminantes en el agua ha generado una preocupación en diferentes sectores debido a las potenciales consecuencias nefastas para la salud humana y para el medio ambiente. En el caso específico de los antibióticos, la preocupación se extiende a una resistencia bacteriana que se ha evidenciado en los últimos años y que puede seguir avanzando con la presencia cada vez más acumulada de estos contaminantes en el medio ambiente, especialmente en el medio acuático. Es bien sabido que muchos productos farmacéuticos, incluidos, los antibióticos, son refractarios a procesos de degradación biológica o tratamientos primarios y secundarios de depuración de aguas. Por esta razón, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) se han convertido en una herramienta fundamental en la intención de eliminar contaminantes en el agua, especialmente, aquellos de difícil degradación. La fotocatálisis heterogénea es una opción muy popular para la degradación de fármacos debido a su acción rápida y su posibilidad de hacer uso de energías renovables como la luz solar. Para ello, es importante tener en cuenta un fotocatalizador funcional, especialmente si se va a trabajar con luz visible. El Óxido de Zinc (ZnO), se presentan como una gran opción como fotocatalizador debido a sus propiedades ópticas y eléctricas, además de su facilidad de funcionalización para el uso con luz visible. En este trabajo de fin de máster se sintetizaron y usaron nanopartículas de ZnO (ZnONPs) y Nanopartículas de ZnO dopadas con nitrógeno (N-ZnONPs) para fines de degradación fotocatalítica con luz visible del clorhidrato de tetraciclina, un antibiótico altamente usado en medicina humana y veterinaria. Para ello, se realizó un diseño de experimentos clásico preliminar donde se comparó, a diferentes valores de pH, los fotocatalizadores de ZnONPs y N-ZnONPs sintetizados y un fotocatalizador de ZnO de una casa comercial. Adicionalmente, y usando el fotocatalizador con mejores resultados en los estudios preliminares, se realizó un diseño de experimentos tipo factorial multinivel variando tres parámetros claves en la reacción de fotocatálisis: pH, irradiancia de la fuente de luz visible y concentración de fotocatalizador. Los resultados reflejaron el potencial del ZnO como fotocatalizador en procesos con luz visible logrando una remoción del antibiótico de hasta un 90%.