Aplicación de la fotocatálisis heterogénea en la eliminación de bacterias entéricas presentes en afluentes del Alto Chicamocha en Boyacá

Abstract

El agua utilizada para el riego de cultivos en la zona rural del municipio de Firavitoba, en el departamento de Boyacá contiene una elevada carga de bacterias entéricas que pueden generar problemas de salud pública, dando lugar a enfermedades transmitidas por alimentos (ETAs) y enfermedad diarreica aguda (EDA). Por esta razón, en la presente investigación se empleó la fotocatálisis heterogénea como una metodología eficiente en la eliminación de bacterias. Las muestras de agua a tratar fueron tomadas del afluente del Alto Chicamocha. El proyecto se desarrolló a través de cuatro etapas que comprenden la síntesis de los fotocatalizadores, su caracterización, la toma de muestras del afluente y la evaluación de la actividad de los materiales fotocataliticos en la eliminación de E. coli, coliformes totales y otras enterobacterias. La síntesis de los materiales fotocatalíticos se realizó por el método hidrotermal asistido por microondas, y la modificación se llevó a cabo mediante la fotodeposición de metales nobles sobre la superficie del TiO2(F), utilizando plata (Ag) y oro (Au) en dos proporciones 0.125% y 0.25%, con el propósito de obtener materiales con mayor fotoactividad en el rango de la luz visible, para su uso en la eliminación de microorganismos patógenos. La caracterización se realizó utilizando técnicas, como la Difracción de rayos X (DRX), la Espectrofotometría Ultravioleta-Visible de Reflectancia Difusa (UV-Vis DRS), Fisisorción de Nitrógeno y Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) para analizar las características estructurales, morfológicas y superficiales de los materiales sintetizados. El fotocatalizador que presentó eliminación total de E. coli fue el TiO2(F)-Ag (0.25%), atribuido al efecto sinérgico del fotocatalizador y la acción de las nanopartículas de Ag, al inhibir el crecimiento y causar la muerte de la bacteria. La modificación del TiO2 con metales nobles condujo a mejorar las propiedades fotoquímicas al actuar como trampas de electrones, evitando la recombinación del par electrón-hueco, reduciendo el ancho de banda o agregando nuevos niveles de energía para absorber la luz visible. Sin embargo, debido a la resistencia intrínseca por las propiedades bacterianas de inactivación y al mecanismo de bloqueo por parte de los coliformes totales y otras enterobacterias, no fue posible su eliminación total.