Síntesis de materiales carbonosos a partir de lodos de depuradora y su aplicación en procesos de adsorción para la eliminación de pesticidas neonicotinoides

• Autores: Eva Sanz Santos
• Directores de la Tesis: José Antonio Delgado Dobladez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 226
• Tribunal Calificador de la Tesis: M. Concepcion Monte Lara (presid.), María Martín Martinez (secret.), José Luís Díaz de Tuesta Triviño (voc.), Carmen Belén Molina Caballero (voc.), Miguel Angel Martínez Casanova (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Química por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Química
    • Química física
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
      • Regeneración del agua
      • Tecnología de aguas residuales
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    Los lodos de depuradora son el principal subproducto de las plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el mundo. Se estima que debido al crecimiento de la industrialización y de la urbanización, la necesidad de tratar las aguas residuales va a ser cada vez mayor y, en consecuencia, también aumentará la cantidad de lodos de depuradora producidos en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Los procesos habituales de gestión final de este subproducto incluyen el depósito en vertedero, la incineración y su uso en la agricultura. Sin embargo, debido a que se trata de un residuo rico en metales pesados y patógenos, su gestión se está convirtiendo en uno de los grandes problemas asociados al tratamiento de las aguas residuales, al ser cada día la normativa medioambiental más estricta (Méndez et al., 2005). Por lo tanto, es necesario buscar de manera urgente alternativas más respetuosas con el medio ambiente y que permitan valorizar este residuo.

    En este trabajo se propone una vía de valorización dentro del concepto de economía circular que consiste en aprovechar los lodos de depuradora como materia prima de bajo coste para su transformación en productos de alto valor añadido como son los materiales carbonosos porosos con propiedades adsorbentes.

    Por otro lado, el agua es el recurso natural más importante de todo el planeta, ya que sin ella no habría vida. Sin embargo, se trata de un recurso escaso, sometido a un alto nivel de consumo y contaminación debido al desarrollo de la industria y de la población en los últimos siglos. Los contaminantes emergentes y prioritarios están atrayendo un gran interés por parte de la comunidad científica, al tratarse de compuestos que, a pesar de ser detectados a bajas concentraciones, presentan un riesgo para la salud y el medio ambiente y, además, no pueden ser eliminados adecuadamente por los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales (Rodriguez-Narvaez et al., 2017).

    En la Lista de Observación de 2018 de la Unión Europea (Decisión de Ejecución (UE) 2018/840, 2018) fueron incluidos cinco pesticidas neonicotinoides. Estos compuestos se caracterizan por emplear la nicotina como agente activo y ser más selectivos hacia los invertebrados, por lo que, actualmente son los pesticidas más empleados a nivel mundial. A pesar de ello, son muy solubles en agua y son los más estudiados debido al efecto nocivo que provocan sobre las abejas y sobre el sistema endocrino y reproductivo de los animales (Pietrzak et al., 2019).

    La investigación realizada en esta Tesis Doctoral ha consistido en la síntesis de un amplio número de materiales carbonosos porosos a partir de lodos de depuradora y su aplicación en la eliminación de las aguas de tres pesticidas neonicotinoides, concretamente, el acetamiprid (ACT), el imidacloprid (IMD) y el tiametoxam (THM) mediante el proceso de adsorción. Dicha Tesis Doctoral queda recogida en un total de 4 publicaciones diferentes. Las Publicaciones 1 y 2, recogen resultados experimentales que ya fueron revisados y publicados en Applied Sciences y Journal of Environmental Management, respectivamente. La Publicación 3 consiste en una revisión bibliográfica sobre la preparación de carbones activados a partir de biomasa para la eliminación de pesticidas de las aguas por adsorción. Esta fue publicada como capítulo del libro Advanced Materials for Sustainable Environmental Remediation por la editorial Elsevier. Por último, la Publicación 4 muestra los resultados experimentales que no han sido publicados y, por ello, se han desarrollado cada uno de los epígrafes en formato artículo.

  • English

    Sewage sludge is the main by-product of wastewater treatment plants worldwide. It is estimated that, due to the growth of industrialisation and urbanisation, the need for wastewater treatment will increase and consequently, the amount of sewage sludge produced in wastewater treatment plants (WWTPs) will also increase. The usual processes for the final management of this by-product include landfilling, incineration and use in agriculture. However, it is a waste rich in heavy metals and pathogens, and its management is becoming one of the major problems associated with wastewater treatment, as environmental regulations are becoming stricter daily. Therefore, it is necessary to urgently look for environmentally friendly alternatives that allow the valorisation of this waste.This work proposes a valorisation route within the concept of circular economy, which consists of taking advantage of sewage sludge as a low-cost raw material for its transformation into high-added-value products such as porous carbonaceous materials with adsorbent properties...