Degradación del herbicida quinclorac mediante métodos de oxidación avanzada

Abstract

En muchos países y culturas los cultivos de arroz forman parte de su principal fuente de alimentación y esto incide en las formas de cosecha, métodos de siembra y procesos adecuados creando estrategias para su desarrollo patrimonial. En el año Internacional del arroz, celebrado en el 2004, se examinó las escalas de necesidad y hambre mundiales, tratándose además sobre el medio ambiente y el modo de vida de la población. El uso de herbicidas debido a la presencia de malezas para mantener cultivos sanos y obtener una impecable producción ha sido intenso, porque estas malas hierbas son difíciles de eliminar, perjudican los cultivos y dañan las plantaciones, de ahí la búsqueda de herbicidas más potentes que permanecen en el suelo por largos períodos, y lo que es peor, son arrastrados por los ríos. Debido al tipo de contaminación que provocan los herbicidas se ha recurrido al uso de las TAOs (técnicas avanzadas de oxidación), conjunto de métodos fotoquímicos basados en la producción y aplicación de sustancias muy oxidantes, principalmente por la presencia del radical HO•, que actúa químicamente con cualquier espécimen de compuesto orgánico o inorgánico. Las TAOs tienen la ventaja de que durante la degradación se puede utilizar alternativamente la presencia de luz solar, disminuyendo los costos. Se puede hacer también uso de variedad de agentes oxidantes, catalizadores y condiciones de reacción. Por otro lado tienen el inconveniente que solo son aplicables en III materia orgánica disuelta, porque si no es así obstaculizan la transmisión de la radiación al centro de la solución. Además se aplican cuando la contaminación es baja porque si es alta la sustancia se vuelve resistente al proceso oxidativo. El propósito de este trabajo es conseguir la degradación del herbicida Quinclorac (QCL) utilizado en las plantaciones de arroz, mediante métodos fotoquímicos, por catálisis heterogénea y homogénea, desarrollando una metodología analítica para la determinación de los niveles de mineralización y degradación. Para ambos procesos se utilizó una concentración inicial del herbicida (0.207 mM) y el uso del tiempo como variable independiente. En la fotocatálisis heterogénea se utilizó el catalizador TiO2 Evonik-P25, y un agente oxidante H2O2 en presencia de luz UV y un flujo de O2. En búsqueda de la mejor mineralización se manejó la variable pH, en los niveles de 3, 5 y 7, variando además las concentraciones del agente oxidante H2O2. Durante la fotocatálisis heterogénea la presencia del O2 es imprescindible debido a que actúa como aceptor de electrones evitando la recombinación. Por último se varió la concentración del herbicida a 0.041 mM y 0.103 mM encontrándose que la relación entre las concentraciones del contaminante y H2O2 juega un papel importante, produciendo un resultado de 96 % de mineralización con 0.103 mM de QCL. Durante la catálisis homogénea se utilizó en primera instancia el reactivo Fenton (Fe2+/H2O2) sin presencia de luz UV. Para este proceso se realizó la búsqueda y estudio de la concentración adecuada de ambos reactivos para degradar el herbicida, encontrándose que 0.90 mM de Fe2+ y 1.21 o 2.42 mM de H2O2 es la mejor relación. Al variar las temperaturas a 318 K, mejoró la velocidad de mineralización hasta un 70 %. La presencia de luz UV (reacción Foto-Fenton), IV mejora marcadamente la mineralización. Variando las concentraciones del herbicida se obtiene 85.32 % de mineralización. Se utilizó el equipo HPLC para la determinación de la concentración del herbicida durante los tiempos de reacción, es decir la degradación, encontrándose en el proceso de fotocatálisis un porcentaje del 99.5 % sin utilizar el agente oxidante, produciéndose ya a los 60 minutos de tratamiento el 99.9 % de degradación. Utilizando el agente oxidante el porcentaje llegó a 99.8 % a los 30 min. Comparando los dos métodos, ambos fueron capaces de eliminar en un alto porcentaje al herbicida presente en la solución acuosa (máx. 99.88 %). El proceso Fenton realiza la degradación en cuestión de segundos. Ambos métodos demostraron ser eficaces para degradar el herbicida Quinclorac.