Defensa de Tesis Doctoral, “Ing. Anabela Natalia Dwojak"

El día 29 de septiembre de 2023 se llevó a cabo el Acto de Defensa de la Tesis Doctoral del Ing. Anabela Natalia Dwojak, en el marco de la Carrera del Doctorado en Ciencias Aplicadas en de la Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales de la Universidad Nacional de Misiones.

El tema de la Tesis Doctoral fue «Síntesis y Caracterización de Fotocatalizadores de TIO2 Modificado para el Desarrollo de Sistemas de Tratamiento de Agua», bajo la Dirección del Dr. Carlos Enrique Schvezov (IMAM-CONICET-UNaM) y de Dra. Marta Irene LITTER (IIIA-CONICET-UNSaM)

El Jurado estuvo compuesto por la Dra. María Gabriela LAGORIO (INQUIMAE-UBA), la Dra. María Cristina AREA (IMAM-FCEQyN-UNaM) y el Dr. Pedro Darío ZAPATA (INBIOMIS-FCEQyN-UNaM)

RESUMEN

La creciente demanda de la sociedad para la remediación de aguas contaminadas de diversos orígenes, materializada en regulaciones cada vez más estrictas, ha impulsado, en las últimas décadas, el desarrollo de nuevas tecnologías de purificación, como los Procesos Avanzados de Oxidación/Reducción. Estos procesos y, entre ellos, en particular, la Fotocatálisis Heterogénea (FH), constituyen alternativas promisorias para el tratamiento de efluentes complejos y recalcitrantes. En la FH, la utilización del dióxido de titanio (TiO₂) nanoparticulado como fotocatalizador se encuentra ampliamente difundida. Sin embargo, requiere de costosas técnicas de recuperación del catalizador para su reutilización en el proceso. En este sentido, uno de los mayores desafíos tecnológicos es la utilización de fotocatalizadores inmovilizados que mantengan la actividad fotocatalítica y la estabilidad mecánica suficiente, favoreciendo su recuperación y reutilización.

En la presente Tesis Doctoral, se desarrollaron recubrimientos nanoestructurados de TiO₂ de diferentes morfologías, puros y dopados con nitrógeno, empleando la técnica electroquímica de oxidación anódica sobre placas de Ti grado 2 (TiG2), con el objetivo de su uso como fotocatalizadores en la descontaminación de aguas.

Se evaluó la influencia de las variables de síntesis sobre la formación, morfología, estructura, composición y bandgap de los recubrimientos, entre ellas: preparación superficial del sustrato (pulido, decapado químico, desengrasado, desbaste), medio orgánico utilizado (glicerol, etilenglicol), concentración de NH₄F (0,06 a 0,27 M), contenido de agua (1 a 50% v/v), voltaje de anodización (10 a 100 V), tiempo de anodización (0,5 a 4 h), temperatura del electrolito (25 a 50 °C), y fuente de nitrógeno (urea, sulfato de hidracina, hidróxido de amonio), y técnica de dopado (en electrolito o por inmersión). Todos los recubrimientos se caracterizaron utilizando microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, espectroscopía de energía dispersiva y reflectancia difusa.

La actividad fotocatalítica de los materiales se evaluó con el contaminante modelo cromo hexavalente (Cr(VI)) en presencia de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). Además, se analizó la resistencia mecánica de los recubrimientos (adherencia y resistencia a la erosión). Se seleccionó el recubrimiento que reunía elevada actividad fotocatalítica y buenas propiedades mecánicas, y se replicó la síntesis sobre anillos de TiG2, no encontrándose diferencias significativas en sus propiedades frente a los sintetizados en placa. Con los anillos desarrollados, se diseñó, construyó y operó un fotorreactor anular a escala de banco, obteniéndose un excelente desempeño.

Estos resultados indican que los recubrimientos nanotubulares de TiO₂ anódico son robustos y reproducibles, y que la eficiencia de transformación del Cr(VI) se mantiene constante en diferentes configuraciones y escalas de sustrato. Por lo tanto, se los considera muy convenientes para su empleo como fotocatalizadores inmovilizados para la descontaminación de aguas por fotocatálisis heterogénea.

Palabras Clave: Dióxido de titanio, Oxidación anódica, Recubrimientos, Nanoestructuras, Fotocatálisis Heterogénea, Cromo hexavalente, Fotorreactores.