Diseño de un reactor catalítico de alta eficiencia basado en grafeno y óxidos fotocatalíticos dopados para el tratamiento de contaminantes refractarios en aguas - FotoGRAFENO

Este proyecto desarrollado por AIJU en colaboración con AIDIMME, pretende diseñar y fabricar un prototipo de reactor fotocatalítico basado en nuevos reactivos fotoactivos (nanopartículas de TiO2 y ZnO dopadas con iones metálicos (M) y soportadas sobre óxido de grafeno reducido (RGO)). El dopaje con iones metálicos reducirá el bandgap del fotocatalizador y aumentará el tiempo de vida del par electrón/hueco. El RGO tendrá varias funciones; actuará como soporte del catalizador gracias a su elevada superficie. Además, la conductividad eléctrica del RGO permitirá la deslocalización de los electrones generados mediante fotocatálisis, lo que aumentará el tiempo de vida del par electrón/hueco y la eficiencia del proceso fotocatalítico.

La fabricación de los catalizadores se llevará a cabo principalmente con la tecnología sol-gel que presentará ventajas como la producción de nanopartículas de alta área superficial. Por otra parte, se emplearán fotocatalizadores obtenidos de un proceso de valorización de residuos industriales (ZnO). Se dará por tanto una aplicación a un residuo recuperado de la industria de la transformación de metales no férreos.

Por otra parte, se desarrollarán diferentes tipos de soportes para fijar los catalizadores desarrollados, de modo que se emplearán técnicas avanzadas de fabricación avanzada para la fabricación de los soportes físicos (monolitos), así como otro tipo de tratamientos de adhesión superficial (esprayado, inmersión).

Posteriormente se creará un reactor de lecho fijo con el catalizador soportado sobre las paredes o elementos adosados al mismo (p.ej.: monolitos,…), evitando así la etapa de filtrado del fotocatalizador. Adicionalmente, el sistema incluirá sistema de LEDs como fuente de radiación más eficiente que las lámparas convencionales, dos mejoras respecto a los productos convencionales. Finalmente, el sistema será testeado con aguas refractarias de varios sectores industriales: cartonaje, químicos, procesado de metales y aguas residuales.

RESULTADOS DEL PROYECTO

El resultado del proyecto pretende ser el desarrollo de un prototipo de reactor fotocatalítico con eficiencia mejorada, basado en catalizadores de TiO2 y/o ZnO depositados sobre óxido de grafeno reducido, dopados con iones metálicos y que empleará técnicas innovadoras para su soporte físico (fabricación aditiva, inmersión y esprayado). Dentro de los catalizadores a desarrollar de ZnO, se utilizará ZnO procedente de una valorización material de un residuo metálico no férreo (www.lifegreenzo.eu). La introducción de los iones metálicos en la estructura del fotocatalizador producirá una disminución del bandgap (energía necesaria para activar el fotocatalizador). Al disminuir el bandgap, se producirá un desplazamiento de la activación del catalizador desde el UV hacia el visible, absorbiendo un mayor rango de longitudes de onda y por tanto haciendo más eficiente al fotocatalizador. La presencia de los dopantes y del óxido de grafeno reducido aumentará el tiempo de vida del par electrón/hueco generado mediante fotocatálisis. Al aumentar el tiempo de vida de estas especies, aumentará la eficiencia del proceso fotocatalítico. La eficiencia del prototipo será probada con los efluentes contaminados de diferentes industrias (cartonaje, química, procesado de metales, aguas residuales).

Proyecto subvencionado por IVACE, Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial de la Generalitat Valenciana, cofinanciado en un 50% a través del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020, con expediente IMDEEA/2017/63

SECTORES DE APLICACIÓN:

  • Procesos Industriales.
  • Energía y Agua.

ÁREAS TECNOLÓGICAS

Área 1: Tecnologías del medio ambiente

Línea Tecnológica 1-1: Tecnologías del medio ambiente

Línea Tecnológica 1-2: Materiales composites

PROGRAMA IVACE

Programa: I+D EN COOPERACIÓN.

INSTITUTOS TECNOLÓGICOS PARTICIPANTES (Para proyectos en colaboración)

AIJU, AIDIMME

  • Fecha de inicio: 01/01/2017
  • Fecha de fin: 30/06/2018
  • Estado: En curso

CONTACTO COORDINADOR

Nombre: Enrique Añó Montalvá

Información adicional
Financiado por