Purificación de aire mediante oxidación fotocatalítica de gases contaminantes NOₓ: estudio de los fotocatalizadores TiO₂ y ZnO

Los óxidos de nitrógeno (NOx) son gases contaminantes que afectan al medio ambiente al ser responsables de la formación de smog fotoquímico, lluvia ácida, ozono troposférico, reducción de la capa de ozono, además de participar en el efecto invernadero en la forma de N2O. Adicionalmente, la exposición a estos gases provoca daños a la salud de los seres humanos. Una propuesta tecnológica para abordar esta problemática ambiental es su eliminación mediante un proceso fotooxidativo, lo cual requiere del empleo de óxidos semiconductores con alta actividad fotocatalítica. En el presente trabajo de investigación se valoró el alcance de la tecnología de fotocatálisis heterogénea para la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOx. Para este propósito, en una primera parte del trabajo se construyó un reactor fotocatalítico de acuerdo a la norma internacional ISO 22197-1 con el fin de realizar las pruebas fotocatalíticas en condiciones estándar a las establecidas por la regulación internacional y dar así consistencia a los resultados obtenidos. La segunda parte del trabajo consistió en la síntesis y caracterización de los óxidos semiconductores TiO2 y ZnO por el método sol-gel para lo cual en cada caso se aplicó un diseño de experimentos con el fin de encontrar las condiciones experimentales que permitieran la obtención del mejor fotocatalizador de cada sistema en base a sus propiedades fisicoquímicas. La actividad fotocatalítica de las muestras de TiO2 y ZnO se determinó en la reacción de fotooxidación de óxido nítrico (NO) en aire bajo radiación UV. Los mejores fotocatalizadores fueron seleccionados para pruebas de desempeño variando las condiciones experimentales de la reacción fotocatalítica como el caudal volumétrico que entró al reactor, la irradiancia y la cantidad de humedad presente en el medio de reacción, evaluando además el efecto de diversas variables experimentales de la reacción fotocatalítica en sus respectivos valores. Asimismo, el seguimiento de los productos de reacción confirmó la presencia iones nitrato (NO3-) como producto mayoritario de la fotooxidación de NO, lo que dota al proceso de eliminación de NO de un carácter sustentable. En una tercera parte del trabajo se probó la actividad fotocatalítica del fotocatalizador TiO2 cuando fue incorporado en un prototipo de material de construcción. El desempeño fue probado bajo condiciones simuladas y reales de exposición a la intemperie. Los resultados obtenidos indicaron la potencial aplicación de los materiales para el desarrollo comercial de productos fotocatalíticos. En la parte final del trabajo se presentan resultados obtenidos con óxidos semiconductores alternos a los convencionales como Bi2Mo3O12 y TiO2/WO3 cuyo principal propósito fue el de desarrollar fotocatalizadores cuya activación fuera mediante absorción en la porción visible del espectro solar.

Growth, feed intake, survival, and histological response of white shrimp Litopenaeus vannamei fed diets containing grains naturally contaminated with aflatoxin = Crecimiento, consumo de alimento, supervivencia y respuesta histológica del camarón blanco Litopenaeus vannamei alimentado con dietas de granos contaminados naturalmente con aflatoxinas

Two feeding trials were carried out to evaluate the effect of diets containing corn or peanut grains naturally contaminated with aflatoxins on the growth, feed intake, survival, and histological response of the white shrimp Litopenaeus vannamei. In trial 1, four experimental diets were formulated to contain 0, 500, 1000, and 2000 g kg–1 of total aflatoxins (TA) and fed to L. vannamei juveniles for 28 days. In trial 2, six experimental diets were formulated to contain 0, 10, 20, 40, 60, and 120 g kg–1 TA and fed to L. vannamei juveniles for 64 days. Feed intake and weight gain were significantly affected by the presence of aflatoxins from naturally contaminated grains. Feed conversion rate increased significantly from a level of inclusion of 60 g kg–1. Survival was significantly reduced only for shrimp fed diets supplemented with 1000 and 2000 g kg–1 TA. Shrimp exposed to higher aflatoxin inclusion levels presented significantly lower lipid vacuole levels in R-cells (12–28%), lower B-cell activity, and lower mitotic E-cell activity. Tubular epithelial atrophy increased from the inclusion level of 20 g kg–1. Hepatopancreatocyte sloughing was significantly higher in shrimp fed diets supplemented with 1000 and 2000 g kg–1 TA. It is worth noting that shrimp fed 40 g kg–1 TA presented a high hepatopancreatocyte sloughing coefficient. Based on these results we conclude that the presence of aflatoxins, even at low levels, reduces feed intake and weight gain, and alters the cells of the hepatopancreas. RESUMEN. Se llevaron a cabo dos bioensayos para evaluar el efecto de granos de maíz y maní contaminados naturalmente con aflatoxinas sobre el crecimiento, consumo de alimento, supervivencia y daños histológicos de juveniles del camarón blanco Litopenaeus vannamei. Para el bioensayo 1, se formularon cuatro dietas con 0, 500, 1000 y 2000 g kg–1 de aflatoxinas totales (AT) y se proporcionaron a juveniles de L. vannamei durante 28 días. Para el bioensayo 2, se formularon seis dietas con 0, 10, 20, 40, 60 y 120 g kg–1 AT y se proporcionaron a juveniles de L. vannamei durante 64 días. El consumo de alimento fue significativamente afectado por la presencia de aflatoxinas. La tasa de conversión alimenticia incrementó significativamente a partir de un nivel de inclusión de 60 g kg–1. La supervivencia fue significativamente reducida solamente en los camarones que fueron alimentados con las dietas suplementadas con 1000 y 2000 g kg–1 AT. Los camarones expuestos a los niveles de inclusión altos presentaron un menor nivel de vacuolas lipídicas en las células R (12–28%), y una menor actividad de las células B y de la actividad mitótica de las células E. La atrofia de los túbulos del epitelio se incrementó a partir de un nivel de inclusión de 20 g kg–1. La descamación de las células del hepatopáncreas fue significativamente mayor en camarones alimentados con las dietas suplementadas con 1000 y 2000 g kg–1 AT, mientras que para las dosis bajas no se observaron diferencias significativas, aunque en camarones alimentados a partir de 40 g kg–1 AT se observa un coeficiente de descamación alto. Con base en los resultados, se concluye que la presencia de aflatoxinas, incluso a niveles bajos, reduce el consumo de alimento y el aumento de peso y altera las células del hepatopáncreas.