Nanocompuestos basados en biochar como catalizadores para tecnologías electroquímicas fotoasistidas: soluciones sostenibles para la degradación de contaminantes de preocupación emergente.

El presente proyecto se centra en el desarrollo de nanocompuestos innovadores basados en biochar como catalizadores para tecnologías electroquímicas asistidas por luz. Se producirán materiales de biochar derivados de biomasa nativa y abundante de Chile (cáscara de avellana chilena y cuesco de cereza) en diseños de heterounión para reducir los costos de producción del sistema de tratamiento, convirtiéndolo en una opción económicamente más viable para el tratamiento a gran escala. Se sintetizarán compuestos sostenibles basados en biochar como ZnO@ZnFeO4@HSBC, ZnO@ZnFeO4@CPBC, ZnO@MgFeO4@HSBC y ZnO@MgFeO4@CPBC, los cuales se utilizarán como catalizadores fotoactivos en el proceso híbrido de adsorción/fotocatálisis/(solar) fotoelectro-Fenton para la eliminación de diversos CECs en diferentes matrices de agua.
El proyecto se ejecutará a través de cuatro paquetes de trabajo (WPs) interconectados, cada uno de ellos funcionando de forma simultánea:

• WP1: Se centrará en la síntesis y caracterización de nanocompuestos basados en biochar mediante diversas técnicas.
• WP2: Se concentrará en la degradación de una mezcla de CECs modelo y en pruebas de inactivación bacteriana en agua sintética y efluentes reales de aguas residuales municipales, utilizando los nanomateriales del WP1.
• WP3: Se identificarán las principales especies activas e intermediarios generados durante los tratamientos del WP2.
• WP4: Evaluará la viabilidad de las tecnologías híbridas desarrolladas mediante el escalamiento y la evaluación técnico-económica.

Los experimentos de degradación a escala de laboratorio se llevarán a cabo en una celda de vidrio de forma troncocónica, sin división, abierta a la atmósfera y de 150 mL. Los parámetros experimentales de síntesis y tratamiento se optimizarán variando condiciones operacionales clave como la concentración del catalizador, el pH inicial, la densidad de corriente y la matriz de agua. El escalamiento a una planta prepiloto de 10 L de capacidad y la evaluación técnico-económica abordarán el paso crucial hacia la futura implementación de las tecnologías de adsorción/fotocatálisis/(solar) fotoelectro-Fenton utilizando nanomateriales basados en biochar en instalaciones industriales o públicas.

En el presente proyecto, se espera que la integración de procesos de adsorción, fotocatálisis y procesos electroquímicos basados en Fenton asistidos por luz (solar) utilizando catalizadores de biochar mejore significativamente la eficiencia y eficacia del tratamiento de aguas residuales, logrando tasas de eliminación de contaminantes superiores y tiempos de tratamiento reducidos. Por otro lado, el uso de materiales de biochar sostenibles derivados de biomasa nativa y abundante de Chile en el diseño de heterouniones reduciría los costos de producción, convirtiéndolo en una opción más viable económicamente. Además, permitirían superar las limitaciones técnicas actuales de las tecnologías electroquímicas, mostrando buenas perspectivas para aplicaciones industriales.