Durante las últimas décadas, factores como el aumento en la población mundial, la industrialización y el desarrollo tecnológico, ha traído un deterioro significativo de los recursos naturales, generando un daño ambiental progresivo y también afectaciones a la salud humana. Es por esto por lo que el desarrollo y crecimiento de las industrias y la falta de regulación en la disposición final de los residuos, ha dado como resultado la presencia de diversos productos químicos en el agua, el suelo y aire, produciendo daños que podrían llegar a ser irreversibles. Siendo los productos farmacéuticos y sus derivados, los primeros en ser detectados en fuentes de aguas de Estados Unidos en los años setenta, debido a su alto consumo y la venta no regulada para el uso humano y animal.
A partir de los años noventa se empezaron a desarrollar investigaciones relacionadas con la identificación y tratamiento de derivados industriales presentes en aguas residuales y potables hasta el día de hoy. Se ha identificado que los derivados farmacéuticos encontrados con mayor frecuencia son los antibióticos, presentando un alto grado de peligrosidad, dado que pueden producir resistencia bacteriana que conlleva a la no eliminación de microorganismos, además, presentan una baja biodegradabilidad, alta toxicidad, carcinogenicidad, por lo cual además de ser un problema ambiental se genera un riesgo de salud pública, ya que un efecto de estos es la alteración en el sistema endocrino de los seres vivos.
Teniendo en cuenta esto y el gran impacto generado al cabo de los años, se han desarrollado diferentes tecnologías para eliminar este tipo de contaminantes, donde los métodos biológicos, físicos y químicos se emplean en plantas de tratamiento de agua para la degradación de estos, encontrando que cada uno de los métodos convencionales presentan ventajas y limitaciones en el proceso y por ende la eliminación y/o degradación de los contaminantes no se da de manera completa, lo que conlleva a la búsqueda de nuevos métodos o tratamientos avanzados.
Uno de estos novedosos métodos se trata de la catálisis heterogénea que es una rama de la química con resultados prometedores y con un gran potencial para ser esta la solución definitiva para este problema de salud pública.
La catálisis heterogénea tiene un papel crucial en diferentes procesos industriales y ambientales, por lo cual en los últimos años ha llamado la atención de los científicos incentivando su uso en campos como la degradación de medicamentos, ya que se ha evidenciado que estos pueden ser degradados de manera eficiente y completa, logrando que estos compuestos que se caracterizan por tener una estructura química robusta y compleja se transformen en moléculas de menor tamaño y menos tóxicas y con un menor impacto para el medio ambiente. En cualquier proceso mediado por catálisis heterogénea se requiere de un catalizador sólido que permite acelerar cualquier reacción química en fase líquida o gaseosa, sin que este cambie o reaccione con alguna otra molécula. La composición de estos catalizadores puede ser completamente metálica, a partir de óxidos metálicos, materiales porosos, zeolitas, hidrotalcitas, entre otros.
Aplicación en la degradación de medicamentos
La presencia de diversos residuos farmacéuticos en las aguas potables, residuales y en el medio ambiente es un problema de salud pública, ya que afecta directamente a la salud humana y a la biodiversidad del medio ambiente. Por lo que la catálisis heterogénea es una solución prometedora para lograr que estos contaminantes se conviertan en sustancias y moléculas más amigables y con menor impacto hacía el medio ambiente.
Mecanismos de degradación
Teniendo en cuenta que los métodos convencionales no son tan efectivos en el tratamiento de estos contaminantes, surgen métodos alternativos como lo son los procesos de oxidación avanzadas, donde por medio de catalizadores heterogéneos se busca producir especies altamente oxidantes, como los radicales hidroxilos e hidroperoxilo, que son los encargados de oxidar no selectivamente a cualquier contaminante presente en agua. Los procesos de oxidación avanzada más empleados y reportados en diferentes investigaciones son la fotocatálisis, el proceso fenton, el proceso fotofenton, entre otros, debido a que pueden ser llevados a cabo usando equipos y materias primas de bajo costo.
Selección del catalizador
La elección del catalizador es una etapa clave en el proceso, dado que el tipo de catalizador y la composición de este debe ser precisa para que este sea selectivo para la reacción que se va a llevar a cabo, debe tener resistencia a la desactivación por la presencia de subproductos de la reacción que se sitúan en la superficie del catalizador y también debe ser estable a diferentes condiciones de trabajo para que la degradación se dé de manera eficiente.
Conclusiones y perspectivas
Por lo tanto, en un proceso de catálisis heterogénea es de suma importancia el tipo de catalizador y su composición, debido a las reacciones en la superficie del sólido con los medicamentos, que harán de este un proceso de degradación eficiente, alcanzando resultados muy buenos en comparación con los métodos convencionales, lo que hará que esta problemática de salud pública algo más llevadero para el ser humano y los ecosistemas involucrados. Además, nos permite a nosotros como científicos en formación proponer diferentes alternativas experimentales para llevar a cabo cualquier proceso de remediación que contribuya a la preservación del medio ambiente.
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