Eliminan líquidos iónicos de aguas residuales mediante electrólisis

Los líquidos iónicos (LIs) son sales constituidas por un catión orgánico y un anión inorgánico u orgánico con un gran potencial como sustituyentes de los disolventes orgánicos tradicionales. Presentan una baja presión de vapor y una elevada estabilidad térmica y química, por lo que son considerados “disolventes verdes”.

Estos líquidos se pueden diseñar en función de su uso, lo que explica que se hayan sintetizado en torno a un millón de LIs diferentes en la última década. Debido a su alta solubilidad y estabilidad en agua, los LIs pueden aparecer en corrientes acuosas generadas en el lavado de los equipos e instalaciones necesarias para su síntesis.

La reducida biodegradabilidad de estos compuestos, junto con su elevada toxicidad, puede originar problemas medioambientales, especialmente en el medio acuático, donde podrían llegar a acumularse. En concreto, los LIs basados en el catión 1-Butil-3-metilimidazolio (Bmim⁺) destacan por ser ampliamente estudiados en diferentes aplicaciones industriales, como disolventes y catalizadores, así como en baterías ion-Li, condensadores o celdas de combustible.

Ahora, un trabajo llevado a cabo por investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y la Universidad de Castilla La Mancha (UCLM), se ha centrado en el estudio de la degradación de líquidos iónicos basados en Bmim⁺ y dos aniones diferentes, cloruro (Cl^–) y acetato (Ac^–), mediante procesos de electrolisis, sonoelectrolisis (ultrasonidos de alta frecuencia, US) y fotoelectrólisis (radiación de luz UV), obteniendo la completa eliminación de Bmim⁺ y un elevado grado de mineralización.

Los tratamientos electrolíticos son efectivos en la eliminación de líquidos iónicos presentes en efluentes acuosos. (Foto: UAM-UCLM)

La electrólisis es un método efectivo para el tratamiento de aguas contaminadas con compuestos orgánicos refractarios al tratamiento biológico, mediante la generación de radicales hidroxilo en la superficie del ánodo.

Entre los ánodos empleados destacan los de diamante dopado con boro, empleados en la oxidación de potenciales contaminantes de las aguas, desde ácidos carboxílicos a moléculas orgánicas complejas. A su vez, la electrólisis se puede mejorar mediante la aplicación de luz ultravioleta (UV), favoreciendo la activación de especies formadas en la superficie del electrodo, o ultrasonidos (US), mejorando la transferencia de materia y la formación de radicales en el medio de reacción.

En el trabajo, publicado en Journal of Hazardous Materials, los investigadores estudiaron la degradación de BmimCl y BmimAc por electrólisis, sonoelectrólisis  y fotoelectrólisis con ánodos de BDD, sin  adición de sales al medio (electrolitos) debido a la alta conductividad que presentan estos LIs en disolución acuosa.

“La electrólisis asistida con US o luz UV aumentó la velocidad de degradación de los LIs estudiados. Como principales productos de reacción de la oxidación de Bmim⁺ se detectaron compuestos hidroxilados, ácidos de cadena corta como ácido acético y oxálico, nitrito, nitrato y amonio. También se observaron clorato y perclorato como compuestos de oxidación de cloruro”, afirman los autores.

De acuerdo con los resultados, la sonoelectrólisis resultó ser el tratamiento más efectivo para la eliminación de BmimAc, mientras que la fotoelectrólisis fue ligeramente más eficiente en el caso de BmimCl, debido a la formación de radicales cloruro en el medio de reacción. La oxidación de sendos LIs alcanzó valores de mineralización entre el 80 y el 95 %, convirtiendo la electrolisis en un tratamiento muy eficaz para la eliminación de estos contaminantes en fase acuosa. (Fuente: UAM)