El Poder del Titanio

Por L. Barrientos, A. Ruiz, H. Lozano-Zartos, E. Benavente y G. González
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología, Cedenna.

La utilización de sustancias toxicas inorgánicas y orgánicas en los suelos agrícolas –como plaguicidas, fertilizantes, enmendantes, residuos urbanos y subproductos de transformación de industrias agroalimentarias, entre otras– ha ido agravando en las últimas décadas los problemas de contaminación de suelos y aguas. A esta realidad ha contribuido también el vertido accidental de residuos o su entierro en lugares inapropiados.

Actualmente, por la elaboración de una gran cantidad de productos y materias primas, se arrojan a los cauces públicos una multitud de sustancias contaminantes que quedan disueltas en el agua o retenidas por las partículas en suspensión y sedimentos. Los ecosistemas terrestres y acuáticos se contaminan además por la liberación de xenobióticos del suelo, por acción de las aguas de lluvia y riego que los movilizan y transportan a otros suelos, ríos, lagos y aguas subterráneas.

Dentro de los principales contaminantes del agua, como se muestra en la figura 1, destacan los compuestos orgánicos, que son moléculas orgánicas de estructuras complejas, como petróleo, gasolina, plásticos, plaguicidas, disolventes, detergentes… Y también los microorganismos patógenos, como bacterias, virus y otros organismos que transmiten enfermedades como el cólera, gastroenteritis y hepatitis.

La protección y recuperación de suelos y aguas contaminadas por efecto de estas sustancias ha demandado en los últimos años un gran esfuerzo para el desarrollo de técnicas y compuestos para remediación y prevención, así como en la búsqueda de materiales susceptibles de utilizarse como adsorbentes de materiales específicos.

Material Fascinante

En este contexto, el dióxido de titanio (TiO2) ha emergido como uno de los materiales más fascinantes en la era moderna. La abundancia y estabilidad de estos óxidos metálicos ha permitido su uso como materiales fotocatalíticos, aumentando la velocidad de una reacción química mediante la luz del sol. Esto, principalmente, en remediación ambiental de compuestos orgánicos y microorganismos patógenos, y en procesos de conversión de energía.

Además, desde que en 1972 Fujishima y Honda descubrieron su actividad fotocatalítica bajo luz ultravioleta, para separar el hidrógeno y el oxígeno del agua, el interés por desarrollar materiales nanoestructurados basados en TiO2 ha crecido exponencialmente. Debido a sus propiedades eléctricas y ópticas, junto con su gran estabilidad química, bajo costo y abundancia, han surgido nuevas aplicaciones para este material. Estas van desde su empleo como nanoelectrodo en celdas solares, en la degradación de compuestos contaminantes producidos principalmente por la industria química, y en procesos  fotoelectrocrómicos y sensores, entre otras.

Tales propiedades se relacionan con la actividad superficial de las partículas de TiO2. De ahí que mejorar la superficie de estas nanoestructuras, a través de nuevos métodos de obtención y una mejor comprensión de la cinética de la transferencia de carga de la interface, es importante para diseñar fotocatalizadores más eficientes.

Lea este artículo completo en Revista N° 131, páginas 82 a 84.