Post on 25-Jun-2015
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Nanotecnología en la rehabilitación de suelos
degradados y contaminados
Rogelio Carrillo GonzálezMéxico
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EdafologíaQuímica de suelos y ambiental
• Nanotecnología• Escala nano• CCG-Degradación de
suelo• Aplicaciones•Prevención•Descontaminación
• Conclusiones
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Contenido
There's Plenty of Room at the Bottom.R. Feynman, 1959
Nanociencia y nanotecnología
• Entender y controlar la materia a escala menor a 100 nm
• 1nm = 0.000000001 m• Nanopartículas (NPs) =
tienen al menos 2 dimensiones con tamaño < 100 nm
• Nanomateriales (NMs) = tienen al menos un dimensión con tamaño < 100 nm
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¿Qué tan grande es nano?
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NanopartículasNanopartículas• NPs En forma
natural– Vulcanismo– Fuegos – Erosión– Acción de olas
Exposición natural a NPs
• NPs sintéticas– Combustión de
carbón– Combustión
petróleo y derivados
– Intemperismo de materiales (llantas de auto)
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Ingeniería: Nanotecnología
• Síntesis materiales a escala Nano se ha incrementado porque los nanomateriales se comportan de manera distinta
Granel Nano
Si Aislante Conductor
Cu Maleable y dúctil
Rígido
TiO2 Color blanco Sin color
Au Inerte Reactivo
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CdSe2 6 nm
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Tomalia, 2009
Sánchez et al., 2011
Carrillo, 20098
Suelos degradación física
Pérdida de capa arableCapas infértiles•Baja retención de humedad•Baja CIC: nutrientes•Fijación de Fósforo•Toxicidad por Al
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14% de suelos erosionados en Sudamérica
15% en México
Contaminación por hidrocarburos
Contaminación por hidrocarburos
Residuos generados por refinación y petroquímica anual, PEMEX.
Desperdicios Mg/año
Sólidos 4 250
Semisólidos 1 532 550
Líquidos 163 200
Residuos peligrosos
221 000
Residuos reciclados
1 700
Residuos c/uso potencial
187 000
Fuente: Saval, 1995
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51 sitios contaminados con hidrocarburos en México (SISCO, 2012) > Incidencia de
enfermedades
Contaminación: metales y metaloides
• > 580 sitios con residuos• 82 residuos de minería• > 6 millones toneladas por mes• > 6 zonas: agua con As
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Riesgos Exposición directa Cadena alimenticia
Riesgos Exposición directa Cadena alimenticia
Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Be, Hg, Co, Cr, Sb, Tc, Ta
As, Se, V
¿Cómo puede auxiliar la Nanotecnología?
¿Cómo puede auxiliar la Nanotecnología?
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Prevención
• Miniaturización de bienes de consumo: – disminución de materias prima, –menor consumo de energía (ahorro $100 b/a)
–menor producción de residuos (ahorro $200 b/a)
• Tecnología más eficiente
• Marzo 2011 había más de 1300 productos en el mercado a base de Nanotecnología
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Acondicionar: formación de suelo, uso eficiente plaguicidas, aportar nutrientesAcondicionar: formación de suelo, uso eficiente plaguicidas, aportar nutrientes
NMs: zeolita porosa, arcillas, poliester, humus
• Alta capacidad de absorber iones y agua
• Retención de nutrientes: fosfatos, nitrógeno de lenta liberación– nanoesferas, – NCs, – soluciones de NPs)
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Delgadillo, 2012
Descontaminar
Efluentes• Producen > 60 m3/seg• Metales (Cd, Pb, Ni)• Metaloides (As, Se, V)• Hidrocarburos recalcitrantes• Colorantes, fármacos, antib.• Alto costo de tratamiento• Una fracción es tratada
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Remoción de metales por adsorción
• Hg por NPs-Au-citrato• As en NPs Fe3O4
• Mo en Fe2O3
• Cr en TiO-Ag• Pb en NPs de Ti
16Sánchez et al., 2011
Reducción química de:• Tetracloroetano en NPs de
FeS• Cromato, As5+, U4+, Se4+
sobre NPs de Fe 0
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Fe0 CrO42 4H2O Cr(OH)3(s) Fe(OH)3(s) 2OH
Xu y Zhao, 2007 Liu y Lal, 2012 Mu et al ., 2012
Remoción del 99% de As sobre Fe-polimero, según la Universidad de Brighton , Cundy, 2008
Oxidación y fotocatálisisOxidación y fotocatálisis
o Halogenuros
• Carbofuran y azul de metileno en ZnO
• Atrazina en TiO2
• Dicloroetano en TiO2
Zhang et al 2011, Tungittiplkorn et al ., 2004, Zhang 2006 18
Fe0 RCl H2O Fe2 RH Cl H2O
C2Cl4 4Fe0 4H C2H4 4Fe2 4Cl
Oxidación de lindano
Secuestro: contaminantes del sueloSecuestro: contaminantes del suelo
• Adsorbentes en solución• Lixiviación del suelo • Extracción de
contaminantes• Estabilización• Tratamiento ex situ
19Cundy et al., 2008Sánchez et al., 2011
¿Hay Riesgos?
ConclusionesConclusiones
• Nanotecnología es alternativa para ayudar a rehabilitar suelos
• Reducción química, adsorción de contaminantes; degradación orgánicos
• Mayor avance en captura y descomposición de contaminantes en solución, pero algunos experimentos muestran se puede aplicar a suelos para remover tóxicos.
• Se necesita escalar los procedimientos a casos reales y hacer el rastreo del destino de las NPs usadas en el procedimiento.
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Concentración
de quitosan
(%)
Concentración de acido
metracrílico (%)
Delgadillo, 2012