En diversas corrientes de aguas residuales industriales y municipales, se encuentran contaminantes orgánicos refractarios como fenoles, compuestos perfluorados y antibióticos, representando amenazas significativas para el medio ambiente y la salud humana. La eliminación completa de estos contaminantes es crucial para mejorar la calidad ambiental y promover el progreso económico sostenible.

Los procesos de oxidación avanzados (POA), especialmente los heterogéneos, son atractivos para el tratamiento descentralizado de aguas residuales, pero a menudo requieren una energía excesiva. La fotocatálisis heterogénea se presenta como una estrategia sostenible y prometedora, y los investigadores han abordado desafíos clave en esta área.

Los fotocatalizadores inorgánicos comunes tienen limitaciones, como una banda prohibida ancha y baja capacidad de adsorción. Por otro lado, los semiconductores orgánicos, como g-C3N4, ofrecen un espectro extendido y alta capacidad de adsorción, pero enfrentan obstáculos en la separación eficiente de portadores. Un equipo de investigación de la Universidad Tsinghua ha avanzado en el tratamiento fotocatalítico de aguas residuales mediante el desarrollo de sistemas fotocatalíticos orgánicos poliméricos y supramoleculares. Modulando la estructura del monómero, lograron absorción en la región del infrarrojo cercano, permitiendo la mineralización bajo luz solar.

Además, revelaron el papel de los dipolos y el orden cristalino en la mejora de la migración de carga, aumentando las tasas de degradación y mineralización. Introdujeron un enfoque innovador para la mineralización foto-auto-Fenton, combinando la generación in situ de H2O2 con la reacción in situ de Fenton, logrando una mineralización del 90% bajo luz visible. Estos avances ofrecen perspectivas para mejorar la eficiencia de los procesos fotocatalíticos en el tratamiento de aguas residuales, superando limitaciones y contribuyendo al desarrollo sostenible.

En resumen, este estudio liderado por el Prof. Yongfa Zhu y su equipo destaca avances significativos en la aplicación práctica del tratamiento fotocatalítico de aguas residuales. La introducción de sistemas fotocatalíticos orgánicos poliméricos y supramoleculares ha ampliado la eficiencia de utilización de la luz, abordando las limitaciones de los fotocatalizadores convencionales. La comprensión del papel de los dipolos y el orden cristalino en la mejora de la migración de carga representa un avance fundamental en la optimización de la degradación y mineralización de contaminantes orgánicos. Además, el enfoque novedoso de mineralización foto-auto-Fenton ofrece una solución eficaz para aumentar la capacidad de tratamiento bajo luz visible. Estos resultados no solo contribuyen al conocimiento científico, sino que también ofrecen perspectivas prácticas para avanzar hacia soluciones más sostenibles y eficientes en el tratamiento de aguas residuales a nivel global.