Rama de Conocimiento 1
Ingeniería y Arquitectura
Líneas de Investigación
Tratamientos naturales de Aguas Residuales: En Canarias el agua ha sido motivo de preocupación para sus habitantes, llegando a tener para una sociedad eminentemente rural, más valor que la propia tierra. En poblaciones de medio o pequeño tamaño surgen los sistemas de tratamiento naturales o de bajo coste como alternativas viables y sostenibles. Las ventajas de estos sistemas de depuración son los bajos consumos energéticos, reducción de los microorganismos indicadores de contaminación fecal, bajos costes de mantenimiento y explotación, así como impacto ecológico y visual positivos. El requerimiento de terreno es una desventaja de estos sistemas de tratamiento de aguas residuales. Nuestro grupo tiene como objetivos: Determinar la aplicabilidad de esos sistemas en la depuración de aguas residuales en Canarias, gestionando y estudiando una depuradora natural ubicada en el Campus de Tafira de la ULPGC. Determinar su capacidad para el tratamiento de residuos peligrosos, aguas contaminadas con disolventes y compuestos orgánicos. Colaborar con grupos de investigación, combinando técnicas de tratamiento naturales con técnicas avanzadas de oxidación (fotocatálisis solar) al objeto de aumentar su eficiencia.
Química Teórica aplicada a la Catálisis y a los procesos de síntesis dentro de la Química verde (sostenible): 1) Diseño asistido por ordenador de nuevos catalizadores
Incorporación, optimización y desarrollo de técnicas físico-químicas instrumentales: El objetivo de esta línea es la incorporación, adaptación, optimización y desarrollo, de técnicas instrumentales apropiadas, tanto para la caracterización de materiales de interés fotocatalítico, así como para el seguimiento y determinación de contaminantes orgánicos e inorgánicos en el medio-ambiente, y sus intermedios derivados de la aplicación fotocatalítica.
Espectroscopía Aplicada al Medio Ambiente: La Espectrofotometría Infrarroja por Transformadas de Fourier, FTIR, constituye una técnica que permite el seguimiento de las interacciones quimicofísicas que se dan en en la superficie del fotocatalizador, entre los contaminantes y el sólido semiconductor. La técnica se basa en el empleo de la radiación infrarroja que excita los niveles vibro-rotacionales a nivel molecular. El análisis de los interferogramas obtenidos, nos permiten detectar cómo se distribuyen las especies contaminantes en la superficie del semiconductor, y cuál es la naturaleza química o física de la interacción. El análisis nos permite observar, así mismo, los cambios producidos en éstas, cuando aplicamos luz, es decir, cuando realizamos los procesos fotocatalíticos. Con esta información superficial se controla el proceso de degradación de contaminantes, en el sólido, que complementa la información que se extrae en el seno del líquido o del gas, dependiendo si la técnica avanzada de oxidación, se aplica a contaminantes vehiculados en fase líquida o gaseosa.
Fotocatálisis en procesos ambientales: La Fotocatálisis utiliza la luz (espectros UV) absorbida por un semiconductor, el cual está en contacto con una disolución gaseosa o acuosa con contaminantes orgánicos o metales pesados, en presencia de oxígeno, para provocar una reacción de oxidación-reducción capaz de mineralizar éstos contaminantes hasta CO2 y agua y/o recuperar el metal. Una característica de este proceso es la presencia de un fotocatalizador (semiconductor) que absorba la radiación solar aprovechándola para producir especies oxidantes y reductoras (electrones y huecos libres superficiales). El dióxido de titanio (TiO2) es el semiconductor mas utilizado, es un producto no tóxico, químicamente estable, barato y abundante, utilizado como pigmento en fabricación de pinturas. La destoxificación fotocatalítica es irradiar el sistema del semiconductor que está en contacto con la disolución que contiene los agentes tóxicos. El TiO2 tiene el inconveniente de que aprovecha una pequeña parte del espectro solar, la radiación UV (λ=380 nm). Nuestro grupo investiga la mejora del fotocatalizador (TiO2) para, aprovechar al máximo la luz natural y mejorar la decantabilidad para recuperlo y reutilizarlo.
Síntesis y caracterización de materiales para la producción de hidrógeno por fotocatálisis heterogénea: Síntesis de materiales mediante procesos solvotermales, sol-gel, impregnación y fotodeposición. Caracterización de estos materiales mediante las técnicas disponibles por el grupo FEAM (DRX, SEM-EDX, Raman y FTIR) y las de acceso a través del Instituto de Ciencias de Materiales de Sevilla (BET, TG-DTA, TEM, XPS). Ensayo de estos materiales en producción de hidrógeno en sistemas en continuo con detección y cuantificación mediante microcromatografía de gases.
Desarrollo y caracterización de materiales adsorbentes y su aplicación medioambiental: Esta línea se centra en: (1) Obtención de materiales en base carbono como biochar y carbones activados a partir de la transformación de residuos con objeto de ser revalorizados, de restos de biomasa o de cualquier precursor apto para su transformación; (2) Aplicación de estos materiales en procesos de interés medioambiental, solos en procesos de adsorción o combinados con otros materiales para otros procesos como son los procesos fotocatalíticos; (3) La caracterización de este tipo de materiales. Proyectos que acreditan la línea: https://accedacris.ulpgc.es/cris/project/pj00533, https://accedacris.ulpgc.es/cris/project/pj02325, https://accedacris.ulpgc.es/cris/project/pj02650 y https://accedacris.ulpgc.es/cris/project/pj02269. Publicaciones que acreditan la línea: http://hdl.handle.net/10553/46310, http://hdl.handle.net/10553/46432 y http://hdl.handle.net/10553/46334
Palabras Clave
Aguas residuales
Humedales
Química computacional
Quimiometría
Fotocatálisis heterogénea
TiO2
Síntesis de semiconductores
Síntesis
Producción de hidrógeno
Adsorción
Materiales carbonáceos
Síntesis de carbones
Biochar
Eliminación de contaminantes
Eliminación de contaminantes
Producción de hidrógeno
Tratamientos Oxidación
Fotocatálisis Heterogénea
Caracterización de materiales
Research Lines
Tratamientos naturales de Aguas Residuales: In the Canary Islands, water has been a cause of concern for its inhabitants, and has become more valuable to an eminently rural society than the land itself. In medium and small populations, natural or low-cost treatment systems emerge as viable and sustainable alternatives. The advantages of these purification systems are low energy consumption, reduction of microorganisms that indicate faecal contamination, low maintenance and operating costs, and positive ecological and visual impact. The land requirement is a disadvantage of these wastewater treatment systems. Our group has the following objectives: To determine the applicability of these systems in wastewater treatment in the Canary Islands, managing and studying a natural wastewater treatment plant located in the Tafira Campus of the ULPGC. To determine its capacity for the treatment of hazardous waste, water contaminated with solvents and organic compounds. Collaborate with research groups, combining natural treatment techniques with advanced oxidation techniques (solar photocatalysis) in order to increase their efficiency.
Química Teórica aplicada a la Catálisis y a los procesos de síntesis dentro de la Química verde (sostenible): Theoretical Chemistry applied to Catalysis and synthesis processes within Green Chemistry (sustainable)
Incorporación, optimización y desarrollo de técnicas físico-químicas instrumentales: The objective of this line of research is the incorporation, adaptation, optimisation and development of appropriate instrumental techniques for the characterisation of materials of photocatalytic interest, as well as for the monitoring and determination of organic and inorganic pollutants in the environment and their intermediates derived from photocatalytic application.
Espectroscopía Aplicada al Medio Ambiente: Fourier Transform Infrared Spectrophotometry (FTIR) is a technique that allows the monitoring of chemical-physical interactions that occur on the surface of the photocatalyst between contaminants and the semiconductor solid. The technique is based on the use of infrared radiation that excites the vibro-rotational levels at the molecular level. The analysis of the obtained interferograms allows us to detect how the contaminating species are distributed on the surface of the semiconductor, and what is the chemical or physical nature of the interaction. The analysis also allows us to observe the changes produced in them, when we apply light, that is, when we carry out photocatalytic processes. This surface information controls the process of contaminant degradation in the solid, which complements the information extracted from the liquid or gas, depending on whether the advanced oxidation technique is applied to contaminants carried in the liquid or gas phase.
Fotocatálisis en procesos ambientales: The Photocatalysis uses light (UV spectra) absorbed by a semiconductor, which is in contact with an aqueous or gaseous dissolved organic pollutants or heavy metals in the presence of oxygen, to cause an oxidation-reduction reaction that can mineralize these pollutants to CO2 and water and / or recover the metal. A feature of this process is the presence of a Photocatalyst (semiconductor), which absorb solar radiation to produce oxidizing and reducing species (electrons and holes free surface). Titanium dioxide (TiO2) is the semiconductor most used, it is nontoxic, chemically stable, cheap and abundant and commonly used as a pigment in paint manufacture. The photocatalytic detoxification system is composed by an irradiated semiconductor which is in contact with the solution containing toxic agents. The TiO2 has the disadvantage that it takes a small part of the solar spectrum, UV radiation (λ = 380 nm). Our group investigates the improvement of Photocatalyst (TiO2) in order to maximize natural light and improve the decantability for recovery and reuse.
Síntesis y caracterización de materiales para la producción de hidrógeno por fotocatálisis heterogénea: Synthesis of materials by solvothermal processes, sol-gel, impregnation and photodeposition. Characterization of these materials using the techniques available by the FEAM group (XRD, SEM-EDX, Raman and FTIR) and those of access through the Institute of Materials Science of Seville (BET, TG-DTA, TEM, XPS). Testing of these materials in hydrogen production in continuous systems with detection and quantification by gas microchromatography.
Desarrollo y caracterización de materiales adsorbentes y su aplicación medioambiental: This line focuses on: (1) Obtaining carbon-based materials such as biochar and activated carbons from the transformation of waste to be revalued, from biomass remains or from any precursor suitable for transformation; (2) Application of these materials in processes of environmental interest, alone in adsorption processes or combined with other materials for other processes such as photocatalytic processes; (3) Characterisation of this type of materials.
Keywords
Wastewaters
Wetlands
Computational chemistry
Chemometry
Heterogeneous photocatalysis
TiO2
Semiconductor synthesis
Synthesis
Hydrogen production
Adsorption
Carbonaceous materials
Synthesis of carbons
Biochar
Removal pollutants
Pollutants removal
Hydrogen production
Advanced Oxidation
Heterogeneous Photocatalysis
Materials characterisation
Áreas de conocimiento
Química Física
Ingeniería Química
Didáctica de las Ciencias Experimentales
Economía Financiera y Contabilidad