Desarrollo de una metodología para evaluar la respuesta fotocatalítica de recubrimientos de TiO₂ incorporando hidroxiapatita obtenida de residuos de pescado y nanoparticulas metálicas, en la remediación de aguas superficiales de Tumaco
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Español
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Resumen
La contaminación de las fuentes hídricas es una problemática mundial creciente, afectada por diversos contaminantes como pesticidas, antiparasitarios y metales pesados, provenientes de actividades como la ganadería. Aunque el Pacífico colombiano es rico en recursos naturales, municipios como Tumaco enfrentan graves problemas medioambientales debido a la contaminación de sus océanos, ríos y suelos, causada por derrames de crudo, mala gestión de desechos y contaminación biológica. La investigación y el desarrollo científico y tecnológico son clave para abordar estos desafíos. Ante esta situación, surge la necesidad de investigaciones como esta, que tiene como objetivo, evaluar la respuesta fotocatalítica de recubrimientos de dióxido de titanio (TiO2) incorporando iones de hidroxiapatita obtenida de residuos de pescado, en conjunto con la incorporación de nanopartículas metálicas, para su aplicación en la remediación de cuerpos superficiales como es el caso del río Rosario, perteneciente a la región de Tumaco, Colombia.
La metodología utilizada comprendió cuatro etapas principales: (i) La síntesis de los recubrimientos TiO2 por oxidación electrolítica por plasma incorporando iones de hidroxiapatita proveniente de residuos de pescado y nanopartículas metálicas de oro – cobre, la cual contempla la obtención de NPs metálicas por ablación laser, la síntesis de la HAp a partir de escamas de pescado y finalmente obtener diferentes tipos de recubrimientos TiO2, TiO2/HAp, TiO2/NPsmetálicas y TiO2/HAp/ NPsmetálicas. (ii) Caracterización de los recubrimiento y materiales empleados en los mismos mediante técnicas físicoquímicas, con el fin de obtener información estructural mediante difracción de rayos X , grupos funcionales mediante Espectroscopia Infrarroja (FTIR), morfológica mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) con análisis elemental por espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS), química por Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X y adicionales como Absorción Atómica (AA) y Dispersión Dinámica de la Luz (DLS). (iii)Simulación de las propiedades estructurales y energéticas de los recubrimientos, mediante modelos computacionales basadas en la Teoría del Funcional de la Densidad electrónica (DFT). y finalmente, (iv) evaluación de los recubrimientos en la remediación de aguas superficiales (Texto tomado de la fuente).
Abstract
Contamination of water sources is a growing global concern, driven by the presence of various pollutants such as pesticides, antiparasitic agents, and heavy metals originating from activities such as livestock farming. Although the Colombian Pacific region is rich in natural resources, municipalities such as Tumaco face serious environmental problems due to the contamination of oceans, rivers, and soils caused by oil spills, inadequate waste management, and biological pollution. Scientific and technological research and development are essential to address these challenges. In this context, there is a need for studies such as the present research, which aims to evaluate the photocatalytic response of titanium dioxide (TiO₂) coatings incorporating hydroxyapatite ions obtained from fish waste, together with metallic nanoparticles, for their application in the remediation of surface water bodies, specifically the Rosario River located in the Tumaco region of Colombia.
The methodology comprised four main stages: (i) synthesis of TiO₂ coatings by plasma electrolytic oxidation, incorporating hydroxyapatite ions derived from fish waste and gold–copper metallic nanoparticles. This stage included the production of metallic nanoparticles by laser ablation, the synthesis of hydroxyapatite (HAp) from fish scales, and the subsequent preparation of different types of coatings: TiO₂, TiO₂/HAp, TiO₂/metallic NPs, and TiO₂/HAp/metallic NPs; (ii) characterization of the coatings and constituent materials using physicochemical techniques to obtain structural information through X-ray diffraction (XRD), identify functional groups by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), assess morphology by scanning electron microscopy (SEM) coupled with elemental analysis by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and determine surface chemical composition by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), complemented by atomic absorption spectroscopy (AA) and dynamic light scattering (DLS); (iii) simulation of the structural and energetic properties of the coatings using computational models based on Density Functional Theory (DFT); and finally, (iv) evaluation of the coatings for the remediation of surface waters.
Descripción
ilustraciones, fotografías, graficas, tablas