En el presente proyecto de investigación se propone el desarrollo de sistemas fotocatalíticos heteroestructurados (ZnWO₄/ZnO, WO₃/AgBr, WO₃/TiO₂, Bi₂WO₆/TiO₂, ZnBi₂O_4/ZnO, BixTiyOz) acoplados o soportados sobre biocarbones (procedentes de la pirólisis de restos de poda de olivo, cascarilla de arroz y hueso de aceituna y que permiten una vía de revalorización de estos residuos), el estudio de las diferentes variables y métodos de síntesis, su optimización, y su comportamiento fotocatalítico evaluado en la desinfección de aguas y eliminación de contaminantes emergentes. En los últimos años se han estudiado nuevos fotocatalizadores basados en materiales heteroestructurados, donde se desarrollan heterouniones de semiconductores para conseguir una mejor separación espacial de electrones y huecos fotogenerados, obteniendo mayores tiempos de vida de estos portadores, aumentando así la eficiencia de los sistemas. Aunque estos materiales han mostrado buena actividad fotocatalítica en diferentes sustratos estudiados, generalmente presentan valores de superficie específica moderados o bajos, y algunos tienen problemas de estabilidad tras pocos ciclos de reacción.
El proyecto propone el acoplamiento o soporte de estos fotocatalizadores heteroestructurados con biocarbones de diferentes características, con el objetivo de dotarlos de mayor área superficial y aumentar su eficacia y estabilidad para sus aplicaciones como fotocatalizadores; mejorando la capacidad de absorción, estrechando el bad-gap donde el biocarbón puede actuar como fotosensibilizador, mejorando el transporte de electrones, permitiendo una mejor separación de los portadores fotogenerados prolongando su vida útil y proporcionando estabilización y fotoestabilización a los sistemas.
Los biocarbones son materiales ricos en carbono que se obtienen mediante la calcinación de la biomasa en ausencia de oxígeno (pirólisis) y presentan interesantes propiedades, como gran área superficial y alta porosidad, y pueden ser modulados, mediante el control de las condiciones de operación, para obtener la cantidad y el tipo de grupos funcionales deseados en la superficie, hidrofobicidad o hidrofilicidad o diferentes pH superficial.
Los objetivos del proyecto incluyen la caracterización físico-química completa y la optimización de los fotocatalizadores
heteroestructurados/biocarbón para las aplicaciones propuestas bajo diferentes condiciones de operación, como iluminación solar o visible. Se evaluará la eficacia de cada sistema en la eliminación de contaminantes emergentes (antibióticos) y en la inactivación de microorganismos potencialmente patógenos habitualmente presentes en aguas.
La presencia de microorganismos patógenos en las aguas es un tema de especial preocupación debido al riesgo potencial de transmisión de enfermedades y, en consecuencia, es necesario el control microbiano en las aguas. Asimismo, los productos farmacéuticos y de higiene son ampliamente usados hoy en día, llegando hasta las aguas. Sus potenciales efectos adversos sobre la salud humana han llevado a catalogarlos como contaminantes ambientales relevantes de la clase de contaminantes emergentes El proyecto se aborda desde un punto de vista interdisciplinar y en el contexto de la economía circular, revalorizando un residuo (biomasa) para desarrollar fotocatalizadores que den solución a un problema (descontaminación y desinfección de aguas) mediante procesos respetuosos con el medio ambiente (fotocatálisis heterogénea).