<secondary-title/> </titles> <doi/> <pages/> <volume/> <number/> <keywords> <keyword>calidad de las aguas</keyword> <keyword>tecnología de aguas residuales</keyword> <keyword>alcantarillado y depuración de aguas</keyword> </keywords> <dates> <year>2025</year> <pub-dates> <date>2025</date> </pub-dates> </dates> <abstract>El crecimiento demográfico, el cambio climático y la expansión de las actividades agrícolas e industriales son las principales causas de la escasez de agua y la presencia de contaminantes emergentes. Estos compuestos afectan de manera crítica la seguridad de los recursos hídricos a nivel global. En particular, la presencia de antibióticos en ríos, lagos, arroyos, efluentes de plantas de tratamiento municipales e incluso en agua potable, debido a actividades agroindustriales y de atención sanitaria, es motivo de preocupación. Estos hallazgos son alarmantes no solo por el impacto ambiental de estos contaminantes, sino también por sus efectos en la salud humana. La exposición continua de microorganismos a sustancias antibióticas fomenta la generación de cepas súper-resistentes, lo que supone un problema de salud pública al limitar las opciones de tratamiento para enfermedades o infecciones causadas por bacterias patógenas. En el contexto de la economía circular y la reutilización del agua, especialmente de los efluentes de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), es, por tanto, evidente la necesidad de avanzar en el estudio tratamientos que garanticen la eliminación eficaz de estos contaminantes y que promuevan la remoción de la contaminación con agentes patógenos. Aunque los procesos convencionales de depuración cumplen su función, deben ser reevaluados para enfrentar los nuevos desafíos, como la presencia de sustancias perjudiciales como los antibióticos. Este trabajo de investigación evalúa procesos de oxidación avanzada (fotocatalíticos y electroquímicos) para eliminar contaminantes representativos y la actividad antibiótica asociada a estos o a sus productos de degradación. La evaluación se realiza tanto desde el punto de vista del conocimiento fundamental como de su aplicación en efluentes reales, bajo condiciones controladas de laboratorio. Para ello, se llevó a cabo inicialmente una revisión bibliográfica que permitió identificar a las fluoroquinolonas como moléculas representativas de la presencia de antibióticos en efluentes de estaciones de depuración de agua en España, siendo utilizadas como contaminantes modelo en este estudio. Los procesos de remediación se llevaron a cabo inicialmente mediante dos materiales basados en TiO₂ facetado (TiO₂ y Ag/TiO₂), que fueron tanto sintetizados como caracterizados para esta investigación. Se evaluó su capacidad para eliminar la levofloxacina, y su actividad antibiótica, así como para la inactivación de Escherichia coli, en presencia y ausencia de peroxodisulfato como agente oxidante. Los resultados fotocatalíticos mostraron que el material Ag/TiO₂ mejoró degradación de levofloxacina en comparación con TiO₂. Además, la combinación de Ag/TiO₂ con luz solar mejoró la activación del peroxodisulfato (PDS), lo que condujo a una eliminación más rápida de la actividad antibiótica. La degradación de levofloxacina se asoció a ataques de radicales hidroxilo, sulfato y oxígeno singlete. Asimismo, la inactivación de E. coli en el sistema Ag/TiO₂ y Ag/TiO₂- PDS alcanza valores de reducción elevados y tiene lugar mediante la acción de especies oxidantes (HO●, SO₄●- y ¹O₂), además de la acción directa de la luz solar sobre este microorganismo. Posteriormente, se investigó el uso de dos materiales basados en hierro (Wüstita y Iron Colombian Mineral) en procesos fotocatalíticos y electroquímicos. La capacidad de cada material para eliminar la actividad antibiótica fue evaluada utilizando moléculas de fluoroquinolonas. La caracterización de ambos materiales mostró propiedades prometedoras para promover procesos fotocatalíticos. Los resultados muestran que la combinación de luz solar simulada con cada material de hierro permitió disminuir la actividad antibiótica asociada a las fluoroquinolonas, y la adición de peróxido de hidrógeno al sistema que contenía materiales de hierro y luz promovió una foto-generación más rápida de especies reactivas de oxígeno (ROS), contribuyendo a una eliminación más eficiente de la actividad antibiótica. Mediante análisis de EPR se demostró que las especies reactivas de oxígeno participaron en la degradación de los antibióticos, y se elucidó la estructura de los productos de degradación generados en cada caso. Esta determinación, junto con el seguimiento de la actividad antibiótica, permitió correlacionar la presencia de grupos funcionales característicos con la persistencia de la actividad antibiótica. Los sistem s con mejores resultados basados en Wustita o Iron Colombian Mineral fueron empleados para evaluar tanto la capacidad para mineralizar los contaminantes orgánicos, así como sus potencialidades en procesos de desinfección utilizando E. coli como bacteria de referencia. En ambos casos, se demostró su efectividad, considerando los daños que las especies reactivas pueden causar en funciones vitales de estos microorganismos. También se determinó la capacidad de reutilización de cada material, así como su efectividad en la eliminación de la actividad antibiótica en efluentes reales de estaciones de depuración de aguas, confirmando que son capaces de lograr la eliminación total de la actividad antibiótica y ser utilizados en múltiples ocasiones. Finalmente, considerando las potencialidades del uso de materiales basados en hierro y la capacidad reconocida de los sistemas electroquímicos para la remediación de aguas, se promovió la degradación de la enrofloxacina y la eliminación de su actividad microbiana mediante procesos de electro-catálisis (EC) y fotoelectro-catálisis (PEC) utilizando Iron Colombian Mineral, un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) y un cátodo carbonoso capaz de producir H₂O₂ en procesos electroquímicos catalíticos. Estos métodos demostraron un buen desempeño en la remediación de contaminantespr esentes en agua desionizada y agua real contaminada con una sustancia antibiótica. Los hallazgos registrados en esta investigación contribuyen significativamente al conocimiento general al demostrar que los materiales basados en TiO₂ y óxidos de hierro son efectivos en la remediación de aguas, eliminando la actividad antibiótica asociada a un contaminante modelo. Además, se logró correlacionar la presencia de grupos funcionales específicos con la persistencia de la actividad antibiótica en ciertos productos de degradación generados, los cuales pueden tener efectos diferentes sobre microorganismos con distintas características morfológicas. De este modo, se estableció la actividad antibiótica (AA) como un parámetro crucial para el seguimiento y evaluación de tratamientos de agua contaminada con antibióticos. Esta investigación también contribuyó al desarrollo de un sistema viable que degrada eficientemente sustancias antibióticas y sus metabolitos, tanto en agua destilada como en matrices reales, y promueve procesos de desinfección. </abstract> </record> </records> </xml>

Mosteo Abad, Rosa Torres Palma, Ricardo Antonio <secondary-title/> </titles> <doi/> <pages/> <volume/> <number/> <keywords> <keyword>calidad de las aguas</keyword> <keyword>tecnología de aguas residuales</keyword> <keyword>alcantarillado y depuración de aguas</keyword> </keywords> <dates> <year>2025</year> <pub-dates> <date>2025</date> </pub-dates> </dates> <abstract>El crecimiento demográfico, el cambio climático y la expansión de las actividades agrícolas e industriales son las principales causas de la escasez de agua y la presencia de contaminantes emergentes. Estos compuestos afectan de manera crítica la seguridad de los recursos hídricos a nivel global. En particular, la presencia de antibióticos en ríos, lagos, arroyos, efluentes de plantas de tratamiento municipales e incluso en agua potable, debido a actividades agroindustriales y de atención sanitaria, es motivo de preocupación. Estos hallazgos son alarmantes no solo por el impacto ambiental de estos contaminantes, sino también por sus efectos en la salud humana. La exposición continua de microorganismos a sustancias antibióticas fomenta la generación de cepas súper-resistentes, lo que supone un problema de salud pública al limitar las opciones de tratamiento para enfermedades o infecciones causadas por bacterias patógenas. En el contexto de la economía circular y la reutilización del agua, especialmente de los efluentes de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), es, por tanto, evidente la necesidad de avanzar en el estudio tratamientos que garanticen la eliminación eficaz de estos contaminantes y que promuevan la remoción de la contaminación con agentes patógenos. Aunque los procesos convencionales de depuración cumplen su función, deben ser reevaluados para enfrentar los nuevos desafíos, como la presencia de sustancias perjudiciales como los antibióticos. Este trabajo de investigación evalúa procesos de oxidación avanzada (fotocatalíticos y electroquímicos) para eliminar contaminantes representativos y la actividad antibiótica asociada a estos o a sus productos de degradación. La evaluación se realiza tanto desde el punto de vista del conocimiento fundamental como de su aplicación en efluentes reales, bajo condiciones controladas de laboratorio. Para ello, se llevó a cabo inicialmente una revisión bibliográfica que permitió identificar a las fluoroquinolonas como moléculas representativas de la presencia de antibióticos en efluentes de estaciones de depuración de agua en España, siendo utilizadas como contaminantes modelo en este estudio. Los procesos de remediación se llevaron a cabo inicialmente mediante dos materiales basados en TiO₂ facetado (TiO₂ y Ag/TiO₂), que fueron tanto sintetizados como caracterizados para esta investigación. Se evaluó su capacidad para eliminar la levofloxacina, y su actividad antibiótica, así como para la inactivación de Escherichia coli, en presencia y ausencia de peroxodisulfato como agente oxidante. Los resultados fotocatalíticos mostraron que el material Ag/TiO₂ mejoró degradación de levofloxacina en comparación con TiO₂. Además, la combinación de Ag/TiO₂ con luz solar mejoró la activación del peroxodisulfato (PDS), lo que condujo a una eliminación más rápida de la actividad antibiótica. La degradación de levofloxacina se asoció a ataques de radicales hidroxilo, sulfato y oxígeno singlete. Asimismo, la inactivación de E. coli en el sistema Ag/TiO₂ y Ag/TiO₂- PDS alcanza valores de reducción elevados y tiene lugar mediante la acción de especies oxidantes (HO●, SO₄●- y ¹O₂), además de la acción directa de la luz solar sobre este microorganismo. Posteriormente, se investigó el uso de dos materiales basados en hierro (Wüstita y Iron Colombian Mineral) en procesos fotocatalíticos y electroquímicos. La capacidad de cada material para eliminar la actividad antibiótica fue evaluada utilizando moléculas de fluoroquinolonas. La caracterización de ambos materiales mostró propiedades prometedoras para promover procesos fotocatalíticos. Los resultados muestran que la combinación de luz solar simulada con cada material de hierro permitió disminuir la actividad antibiótica asociada a las fluoroquinolonas, y la adición de peróxido de hidrógeno al sistema que contenía materiales de hierro y luz promovió una foto-generación más rápida de especies reactivas de oxígeno (ROS), contribuyendo a una eliminación más eficiente de la actividad antibiótica. Mediante análisis de EPR se demostró que las especies reactivas de oxígeno participaron en la degradación de los antibióticos, y se elucidó la estructura de los productos de degradación generados en cada caso. Esta determinación, junto con el seguimiento de la actividad antibiótica, permitió correlacionar la presencia de grupos funcionales característicos con la persistencia de la actividad antibiótica. Los sistem s con mejores resultados basados en Wustita o Iron Colombian Mineral fueron empleados para evaluar tanto la capacidad para mineralizar los contaminantes orgánicos, así como sus potencialidades en procesos de desinfección utilizando E. coli como bacteria de referencia. En ambos casos, se demostró su efectividad, considerando los daños que las especies reactivas pueden causar en funciones vitales de estos microorganismos. También se determinó la capacidad de reutilización de cada material, así como su efectividad en la eliminación de la actividad antibiótica en efluentes reales de estaciones de depuración de aguas, confirmando que son capaces de lograr la eliminación total de la actividad antibiótica y ser utilizados en múltiples ocasiones. Finalmente, considerando las potencialidades del uso de materiales basados en hierro y la capacidad reconocida de los sistemas electroquímicos para la remediación de aguas, se promovió la degradación de la enrofloxacina y la eliminación de su actividad microbiana mediante procesos de electro-catálisis (EC) y fotoelectro-catálisis (PEC) utilizando Iron Colombian Mineral, un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) y un cátodo carbonoso capaz de producir H₂O₂ en procesos electroquímicos catalíticos. Estos métodos demostraron un buen desempeño en la remediación de contaminantespr esentes en agua desionizada y agua real contaminada con una sustancia antibiótica. Los hallazgos registrados en esta investigación contribuyen significativamente al conocimiento general al demostrar que los materiales basados en TiO₂ y óxidos de hierro son efectivos en la remediación de aguas, eliminando la actividad antibiótica asociada a un contaminante modelo. Además, se logró correlacionar la presencia de grupos funcionales específicos con la persistencia de la actividad antibiótica en ciertos productos de degradación generados, los cuales pueden tener efectos diferentes sobre microorganismos con distintas características morfológicas. De este modo, se estableció la actividad antibiótica (AA) como un parámetro crucial para el seguimiento y evaluación de tratamientos de agua contaminada con antibióticos. Esta investigación también contribuyó al desarrollo de un sistema viable que degrada eficientemente sustancias antibióticas y sus metabolitos, tanto en agua destilada como en matrices reales, y promueve procesos de desinfección. </abstract> </record> </records> </xml>