Tratamiento Fotocatalítico de compuestos orgánicos volátiles en fase gas – 2º Parte

Esta tecnología por si sola, o asociada como tratamiento final a un proceso puramente catalítico, permite la destrucción total de una gran variedad de compuestos: Aromáticos, Tolueno, xileno.., clorados, TCE, PCE…, alcoholes etc.

Como puntos a destacar merecen citarse:

• Los compuestos orgánicos son destruidos en el mismo lugar en que se producen, eliminandose los problemas asociados a su recogida y transporte para posterior tratamiento.
• El TiO2 es un producto limpio, fotoestable y barato sin repercusión negativa sobre el medio ambiente.
• Se produce realmente una destrucción de los compuestos tóxicos y no un trasvase de un medio a otro (del aire al sólido en el caso del carbón activo generandose un problema posterior con ese sólido, etc.).
• El sistema de tratamiento no se ve afectado negativamente por la humedad.
• La temperatura de trabajo está próxima a la ambiental.
• El consumo energético es bajo o inexistente en el caso de colectores solares.
• Un sistema fotocatalítico no genera óxidos de nitrógeno

Actualmente se viene realizando un gran esfuerzo de investigación en este campo, sin embargo hasta la fecha la mayoría de la investigación no ha pasado de los sistemas de tratamiento a escala de laboratorio, estando la comercialización de esta tecnología en un momento incipiente.

Esta tecnología es aplicable tanto al tratamiento de aire como agua y suelos contaminados como demuestran los ensayos llevados a cabo en el Savannah River a partir de la extracción de los distintos contaminantes por desorción térmica y posterior tratamiento fotocatalítico.

Las últimas investigaciones [3-5] apuntan hacia las posibilidades que los procesos fotocatalíticos presentan en el tratamiento de bajas concentraciones de contaminantes como las existentes en hospitales, el interior de oficinas, edificios públicos y viviendas en general.

Tradicionalmente la respuesta a esta problemática en ambientes con exigencias marcadas en la limpieza de interiores como es el caso de zonas sanitarias ha venido dada mediante ventilación, filtración por carbón activo, filtros HEPA, ionización del aire y ozonación. Sin embargo, además del posible riesgo que la dosificación de estos últimos representan y su incidencia negativa en el medio ambiente tanto interior como exterior, su eficiencia no es completa.

La combinación de oxidante más filtros microbiológicos en el tratamiento de microorganismos, partículas o finas gotitas líquidas definidos todos ellos como aerosoles presentan una gran desventaja adicional en la destrucción de los mismos suponiendo en el mejor de los casos un mero traslado del problema ya que el filtro de carbón activo debe ser tratado posteriormente como residuo tóxico. Una técnica que los fabricantes de dichos sistemas filtrantes recomiendan para reducir la concentración de aerosoles (ASHRAE) es diluir el contaminante incrementando el flujo de aire a través de los filtros, lo que presenta limitaciones técnicas por perdidas de cargas, ruido ambiental, además de suponer un incremento en los costos energéticos del sistema.

En ambientes sanitarios se han determinado concentraciones significativas de compuestos alifáticos (C9-C14); aromáticos (benceno, tolueno, xileno, estireno, etc.); halogenados (tricloroetano, dicloro y triclorobenceno etc.), además de anestésicos ampliamente utilizados en forma líquida y vaporizados para ser usados por inhalación. Son compuestos halogenados alquénicos como el halotano (2-bromo-2 cloro-1,1,1-trifluoroetano); o halogenados metil etil éteres como el Enfluorano (2-cloro-eter-1,1,2-trifluoroetil difluorometilico), Isofluorano (difluorometil 1-cloro-2,2,2-trifluoro etil éter) y el Sevofluorano (fluorometil 2,2,2-trifluoro-1- (trifluorometil) etil éter) Las recomendaciones como salud ocupacional sobre estos compuestos – referidas al isofluorano que junto con el N2O es uno de los agentes anestésicos más usados- para una exposición de 8h se cifra en un máximo 2 ppmv o 0.5 ppmv en caso de encontrarse junto a óxido nitroso (NIOSH, 1997).

Igualmente, aparecen colonias de gérmenes saprófitos que deben ser controladas en previsión de su posible paso a patogenicidad: Bacterias patógenas, Hongos como Asperguillus, Micobacterias y Legionella causante esta última de un episodio reciente en Alcalá de Henares (España) o los brotes aparecidos en Filadelfia demuestran los posibles riesgos que conllevan.

La oxidación fotocatalítica en fase gaseosa (PCO) es una de las tecnologías de oxidación avanzada (AOTs) que parece ser particularmente adecuada para corrientes de aire con bajos niveles de contaminantes (< de 100, ppmv) y de bajos a moderados flujos de trabajo (< 200 L/min). Esta característica puede hacer que esta tecnología sea menos atractiva para el tratamiento de altos volúmenes de aire frente a procesos como la oxidación térmica, oxidación catalítica y la adsorción sobre carbón activo. Sin embargo el bajo coste de operación de la PCO y la capacidad de destrucción completa de contaminantes en condiciones ambientales de temperatura y presión es una ventaja clave frente a las tecnologías antes citadas.

Cuando se compara con otras tecnologías, la PCO tiene generalmente costes de capital similares o ligeramente superiores; sin embargo los costes de operación son los más bajos dentro de las tecnologías de control de COVs. Por ello cuando se evaluan los costes anuales, la PCO (oxidación fotocatalítica) con luz solar o lámpara resultan competitivas sobre otras tecnologías desstructivas en el rango de las condiciones especificadas.

BIBLIOGRAFIA:
[1] Ollis, D.F. and Al-Ekabi, H., (eds.), TiO2 Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Elseiver, N.Y., (1994).
[2] Ollis, D.F., Pelizzetti, E. and Serpone, N., Environ.Sci.Technol., 25, 1522 (1991).
[3] Pelizzetti, E., and Serpone, N., (eds.), Homogeneous and Heterogeneous Photocatalysis, Riedel, Dordrecht, Netherlands, 1986
[4].Sánchez, B.; Romero, M.; Cardona, A.; Fabrellas, B.;.Avila, P. and Bahamonde, A. Photocatalytic treatment of VOCs in gaseous emissions, success and limitations. The third International Conference on TiO2 Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air. Orlando, Florida, USA. Sep 23-26, 1997.
[5]. Alberici. R.M.; Leao. D.D. and Jardim. W.F. Destruction of inhalational anesthetics using TiO2/UV. The third International Conference on TiO2 Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air. Orlando, Florida, USA. Sep 23-26, 1997.

Benigno Sánchez, Ana Cardona y Manuel Romero
CIEMAT Departamento de Energías Renovables.
Avda. Complutense,22. 28040. Madrid. España.