El Dr. Héctor Valdés, académico de la Facultad de Ingeniería, lideró un estudio donde se establecen las propiedades que podría aportar la zeolita natural chilena modificada con cobre, ofreciendo una solución para eliminar compuestos orgánicos volátiles clorados en emisiones industriales.
El uso de un material natural de costo mucho menor al carbón activado, no inflamable y disponible a nivel nacional, propone la investigación “Eliminación de compuestos orgánicos volátiles clorados (COV-Cls) utilizando zeolita natural y zeolita natural modificada con cobre: Rol de las características químicas superficiales en el mecanismo de adsorción” (disponible aquí), que lideró el académico de la Facultad de Ingeniería UCSC, Dr. Héctor Valdés.
La iniciativa propone una nueva alternativa para la remoción de COV-Cls presentes en emisiones industriales: la zeolita natural chilena. Según explicó el investigador, “entre los procesos convencionales para controlar las emisiones de COV-Cls se incluye la adsorción, que se ha utilizado ampliamente como un proceso alternativo confiable para reducir los COV-Cls de las emisiones industriales debido a la flexibilidad, el bajo consumo de energía y los bajos costos de operación. Los carbones activados se usan comúnmente como adsorbentes por muchas industrias debido a sus altas capacidades de adsorción. Sin embargo, son relativamente caros y difíciles de regenerar debido a su sensibilidad a las altas temperaturas y la posibilidad de inflamarse”.
Es por lo anterior que en la investigación se utilizó zeolita natural chilena, conformada por una mezcla de clinoptilotita y mordenita, extraída en la Región del Maule. La zeolita es un material microporoso que actúa como un reservorio gaseoso donde el COV-Cl es retenido.
El Dr. Héctor Valdés agregó que los resultados obtenidos sirven de base para el desarrollo y aplicación de un nuevo proceso de recuperación de compuestos orgánicos volátiles de emisiones industriales basado en el uso de materiales zeolíticos naturales que incluyen no sólo a los COV clorados sino también a toda la familia de COVs, “de esta manera empresas con problemas de contaminación por olores desagradables también se pueden ver beneficiadas”.
Técnica novedosa
El estudio se centró en modificar química y térmicamente a la zeolita natural con el objetivo de mejorar su capacidad adsortiva. De esta manera, se obtuvo una zeolita natural modificada con cobre que es capaz de eliminar una mayor cantidad de compuestos orgánicos volátiles clorados (COV-Cls).
“En particular se utilizaron dos contaminantes modelos representativos de los COV-Cls emitidos al ambiente, el percloroetileno y el clorobenceno. En la investigación se evaluó la naturaleza y la fuerza de los sitios ácidos de la superficie de la zeolita natural y modificada con cobre a través de espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) utilizando piridina y acetonitrilo deuterado como moléculas de sonda”, sostuvo el académico de la UCSC.
Para ello se utilizó una técnica muy novedosa que es la espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier de reflectancia difusa (DRIFTS) en modo operando, la que permitió identificar a nivel molecular la interacción de los COV-Cls con los sitios activos superficiales de las zeolitas estudiadas y establecer el mecanismo a través del cual tiene lugar el proceso de adsorción.
“Cabe destacar que el presente trabajo fue realizado en el Laboratorio de Tecnologías Limpias de la Facultad de Ingeniería de la UCSC y fue parte de la Tesis de Magíster en Ingeniería Industrial del Sr. Andrés Riquelme. El estudio realizado estuvo enmarcado dentro los objetivos planteados en un proyecto que investigó el uso de zeolitas naturales chilenas modificadas en la remoción de COV-Cls de emisiones industriales utilizando un proceso combinado de adsorción y regeneración financiado por Fondecyt y contó con la colaboración internacional de investigadores del Laboratoire Catalyse et Spectrochimie de la Normandie Université, Caen, Francia y la Maison Française d’Oxford en el Reino Unido”, añadió el Dr. Héctor Valdés.
Efecto de los COV-Cls
La idea de investigar este tema surgió de la búsqueda de una solución a los problemas de contaminación que causan los COV-Cls, que son irritantes, tóxicos, carcinógenos e inflamables, además de resistentes a la biodegradación y, por tanto, persistentes en el ambiente. Las emisiones de estos compuestos a la atmósfera contribuyen a la destrucción de la capa de ozono, a la formación de smog fotoquímico y al calentamiento global.
“Lamentablemente, aproximadamente 1,5 millones de toneladas de compuestos orgánicos clorados se liberan a la atmósfera cada año. Los COV-Cls se utilizan en una gran variedad de industrias, donde se usan principalmente como disolventes y reactivos. Se emplean en aerosoles, adhesivos y desengrasantes en muchos procesos de fabricación industrial. Dentro de los COV-Cls más conocidos por la población se encuentra el percloroetileno, compuesto químico utilizado en lavado en seco de la ropa”, señaló el investigador.
