Nuevo modelo de fotorreactor para tratamiento de aguas residuales

Tratamiento de aguas residuales

(Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo inicial de construir un aparato para pruebas de laboratorio sobre tratamiento de agua, estudiantes de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrollaron un prototipo de fotorreactor con diseño innovador.

Mediante este nuevo modelo de fotorreactor, alumnos de la carrera de ingeniería física ofrecen una alternativa de bajo costo que, hasta el momento, arroja resultados prometedores para el tratamiento de aguas residuales de la industria textil.

Este tipo de innovación tiene gran relevancia en un estado de clima semidesértico como Coahuila y en un país donde dos terceras partes del territorio se consideran áridas o semiáridas, con precipitaciones anuales menores a los 500 milímetros, de acuerdo con las Estadísticas del agua en México, edición 2016.

Estos estudiantes crearon un prototipo con potencial de patentamiento que podría convertir un material de laboratorio en un equipo de bajo costo para transferir a la industria relacionada con el tratamiento de aguas residuales y, con esto, fomentar la conservación de este líquido, elemento indispensable para la vida y desarrollo socioeconómico de la región.

Como resultado de sus procesos de producción, diversos tipos de industria —principalmente la textil— generan gran cantidad de aguas residuales con contaminantes como materia orgánica y diferentes tipos de colorantes. Estos residuos no pueden tratarse de forma convencional, debido a que generan contaminantes secundarios que continúan dañando el medio ambiente. Por lo tanto, estas aguas residuales requieren procesos especiales para su tratamiento como la fotocatálisis.

El prototipo de fotorreactor consta de dos parte principales: la carcasa, que contiene el reactor y sus aditamentos; y la caja de circuitos, donde se monitorea y controla todo lo que ocurre dentro del aparato. Tiene un diseño en forma tubular para tener una configuración más óptima para trabajar con la radiación en el interior del prototipo, de acuerdo con la literatura especializada en el tema.

“Tratamos de aprovechar todo lo posible el espacio y la estética, nos apoyamos en la impresión 3D para algunos acabados, pensado para que haya una buena ventilación y no haya un aumento de la temperatura. Nuestro fotorreactor puede ser montable, en su interior tenemos aditamentos que nos ayudan con el control de temperatura, manejado desde el control de circuitos”, añadió Eduardo Castor Parra, estudiante de ingeniería física de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec y colaborador del proyecto.

Los desarrolladores del proyecto subrayaron que el fotorreactor cuenta con perforaciones especiales para mayor ventilación y las fuentes de radiación están colocadas de cierta forma, con la finalidad de que exista mejor flujo de radiación y en esa configuración se trabajen las cuatro longitudes de onda.

“Fue importante controlar la temperatura dentro del fotorreactor, porque comúnmente se pone una solución acuosa con algún catalizador a utilizar, esta solución no queremos que se evapore, por este motivo la temperatura debe estar controlada y no debe de alcanzar los 100 grados Celsius. Tratamos de que el diseño del reactor sea de la mejor manera para que, en caso de un error o que algo se descomponga dentro, podamos desmontar, quitar rápido y solucionarlo de la mejor manera sin que se dañe todo el reactor”, puntualizó Jorge Cruz González, colaborador del proyecto y alumno de la carrera de ingeniería física de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec.

Respecto a la caja de circuitos, los estudiantes añadieron que también tiene métodos de ventilación y fue desarrollada con el objetivo de ahorrar mucho espacio y pueda adaptarse en laboratorios de cualquier tamaño, al montar ciertos componentes unos sobre otros, conservando su adecuado funcionamiento.

“En este diseño, utilizamos sensores de temperatura para estar monitoreando la muestra en tiempo real, también utilizamos sensores lumínicos para saber cuánto o cómo va a ir evolucionando la muestra. En todo esto utilizamos un potenciómetro (medidor de pH) y la calibración de estos sensores con apoyo del doctor Ochoa”, detalló Iván Cuevas García, colaborador del proyecto y estudiante de la carrera de ingeniería física de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec.

El prototipo maneja sensores para mantener mayor control en el fotorreactor y tener una reproducción del experimento más sencilla si fuera necesario. El aparato maneja un circuito único que controla todos los aditamentos como sensores, los conecta al software y envía la información al display (visualizador) en la caja de control.

“Estuvimos trabajando sensor por sensor, hasta que no tuvimos todas las pruebas ya empezamos a construir el circuito. Una vez que tuvimos el circuito, comenzamos a trabajar con todos los sensores a la par, para ver que no estuvieran haciendo ‘ruido’ entre ellos mismos y pudiera afectar el experimento”, puntualizó el alumno Fernando de Jesús Ramírez Cardona, de la carrera de ingeniería física de la FCFM de la Uadec y colaborador del proyecto.

Para monitorear los sensores en tiempo real en una pantalla LCD, los desarrolladores crearon un software para cada sensor y emplearon un microcontrolador para los sensores. Al tener listo este sistema, los estudiantes realizaron múltiples pruebas de funcionamiento y caídas de voltaje, hasta que los sensores y, en consecuencia, el fotorreactor funcionaran de forma óptima.