El problema de la contaminación ambiental se ha acrecentado drásticamente en las últimas décadas. Particularmente, la contaminación del agua es un problema que afecta al mundo entero. Las descargas de aguas residuales a los ríos han aumentado y la mayoría de las veces no reciben un tratamiento adecuado. Uno de los sectores que registra mayores desechos de agua contaminada es la industria textil, pues se emplean diferentes tipos de colorantes que son poco biodegradables. Recientemente se han propuesto métodos alternativos a las técnicas convencionales para el tratamiento de aguas. Tal es el caso de la fotocatálisis heterogénea, en la que el material más utilizado es el óxido de titanio (TiO2) en polvo. Este tipo de procesos han mostrado excelentes resultados. Sin embargo, para efectos de tratamiento de aguas residuales y contaminadas, el polvo representa un paso adicional en el proceso: debe separarse el catalizador del agua limpia. Lo anterior requiere de sistemas de filtración que eleva los costos y el tiempo de operación. Es por ello que el objetivo principal de este proyecto es producir TiO2 en película delgada adherida a un substrato con la cualidad de degradar contaminantes disueltos en agua. De esta manera, se obtendrá directamente agua limpia sin necesidad de procesos de separación posteriores. Para lograr este objetivo se depositarán películas nanoestructuradas de TiO2 con actividad fotocatalítica. Se utilizarán dos técnicas sencillas y de bajo costo para la producción de las películas, la de rocío pirolítico y la de depósito por giro del substrato (spin-coating). Se optimizarán las características microestructurales, superficiales y químicas que proporcionen una buena actividad fotocatalítica del material. Esto permitirá producir recubrimientos en superficies diversas que puedan tener propiedades de descomposición de materia orgánica, degradación de colorantes orgánicos, como el anaranjado de metilo, así como alta capacidad oxidativa que permita disminuir otros contaminantes por efecto de la radiación ultravioleta del sol. Se estudiará también el efecto de la superficie y el tamaño de partícula en la actividad fotocatalítica del material. Por otro lado, se espera disminuir el ancho de la brecha prohibida del TiO2 mediante la impurificación de las películas con elementos como Fe, C y N. Con ello se podrá lograr que con luz visible se activen los procesos fotoquímicos del TiO2, lo que representaría, además, un ahorro extra de energía. El presente proyecto es de alto impacto ambiental, pues plantea un camino viable para el tratamiento de aguas residuales y la reducción de contaminantes en general.

En la actualidad, las descargas de agua provenientes de la industria deben recibir un tratamiento para reducir los contaminantes presentes en ella. Uno de estos procesos consiste en el empleo de catalizadores en polvo. Una vez que el catalizador en polvo actúa, para reducir los niveles contaminantes, debe ser removido. Este último paso representa un mayor costo y tiempo. Debido a lo anterior, es necesario encontrar procesos que permitan revertir la contaminación del agua en menor tiempo y costo. La originalidad de este proyecto consiste en producir películas delgadas nanoestructuradas de TiO2, con gran actividad fotocatalítica. Esta característica permite la degradación de compuestos orgánicos que contaminan el agua. El depósito de este tipo de películas se realizará mediante técnicas sencillas –rocío pirolítico y depósito por giro–. De esta manera el material catalizador queda fijo en un substrato y permite la obtención de agua limpia sin la necesidad de procesos posteriores de separación. El empleo de las películas nanoestructuradas de TiO2 son una nueva alternativa de bajo costo para eliminar contaminantes orgánicos en el agua. Este proyecto no sólo contribuye con el conocimiento científico sino también con el mejoramiento ambiental.