nanoburbujas de ozono (O3Las nanoburbujas (NB) combinan el fuerte poder oxidante del ozono con la estabilidad física de las nanoburbujas, creando un potente agente para procesos de oxidación avanzada (POA).
Mecanismo: Generación de radicales hidroxilo
- Formación de radicales: El colapso de O3Los NB, estimulados por estímulos o autodescomposición, generan diversas especies reactivas de oxígeno (ROS), predominantemente radicales hidroxilo (•OH). Estos radicales poseen un potencial de oxidación más alto (2,80 V) que el ozono molecular (2,07 V), lo que permite la degradación no selectiva de compuestos orgánicos recalcitrantes. Takahashi y otros, 2007; Hu y Xia, 2018.
- Transferencia de masa: A diferencia de las macroburbujas que se elevan y estallan rápidamente, O3-Las nanopartículas tienen una superficie específica elevada y una baja flotabilidad, lo que conlleva un tiempo de residencia prolongado y una eficiencia de transferencia de masa significativamente mayor del ozono en la fase acuosa. Fan y otros, 2020; Khuntia y otros, 2012.
Seguridad alimentaria: Control de plaguicidas y patógenos
- Eliminación de pesticidas: O3-Los NB han demostrado una alta eficacia en la degradación de pesticidas residuales en productos frescos. Por ejemplo, el tratamiento eliminó eficazmente los residuos de fenitrotión, clorpirifos y clorotalonil de verduras como las espinacas y el repollo tierno, superando significativamente los métodos de lavado convencionales. Ikeura y otros, 2011; .
- Inactivación de patógenos: El fuerte estrés oxidativo inducido por O3-NBs interrumpe las membranas celulares microbianas. Esta tecnología ha demostrado ser eficaz contra patógenos transmitidos por alimentos y en acuicultura, incluyendo: Escherichia coli y Vibrio parahaemolyticus, ofreciendo un método de desinfección sin productos químicos que preserva la calidad de los alimentos. Ahmed y otros, 2023; Jhunkeaw y otros, 2021.
Tratamiento de aguas: Degradación de sustancias recalcitrantes
- Degradación de contaminantes: O3-Los biorreactores de banda ancha se utilizan para degradar contaminantes orgánicos complejos en las aguas residuales.
- Productos farmacéuticos: En aplicaciones de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) a gran escala, O3Los sistemas MNB lograron altas eficiencias de eliminación de productos farmacéuticos como el ibuprofeno (99%), utilizando dosis de ozono y costos de energía más bajos en comparación con la ozonización convencional. Ponce-Robles y otros, 2023.
- Antibióticos y colorantes: Esta tecnología mejora la fotodegradación de antibióticos como la oxitetraciclina y los colorantes azoicos (por ejemplo, el naranja de metilo), atribuyendo la mayor eliminación al efecto sinérgico de la alta solubilidad del ozono y la generación de radicales. Wang y otros, 2020; Xia y Hu, 2018.
- Remediación de aguas subterráneas: Las aplicaciones de campo han demostrado que O3-Los NB pueden remediar eficazmente las aguas subterráneas contaminadas con tricloroetileno (TCE) y benceno, logrando tasas de eliminación superiores al 99% debido a la capacidad de penetración profunda de los NB en las matrices del suelo. Hu y Xia, 2018; Cao y Hu, 2023.