Síntesis verde de óxido cuproso Cu2O y su evaluación en la fotodegradación de contaminantes emergentes en aguas

Abstract

La contaminación del agua por contaminantes emergentes, como la atrazina, representa una problemática ambiental debido a su persistencia y dificultad de eliminación mediante tratamientos convencionales. En esta línea, la fotocatálisis heterogénea ha surgido como una alternativa prometedora para la degradación de estos compuestos utilizando materiales semiconductores activables con luz visible. La presente investigación tuvo como objetivo desarrollar un fotocatalizador a base de óxido cuproso (Cu₂O) mediante una ruta de síntesis verde empleando residuos agroindustriales del procesamiento del café conocido como aguamiel como agentes reductores naturales, así como evaluar su desempeño en la degradación fotocatalítica de atrazina bajo irradiación solar simulada. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mediante UV-Vis, DRX, SEM y FTIR. Los resultados confirmaron la formación de Cu₂O con absorción en la región visible y una banda prohibida cercana a 1.53 eV para el material sintetizado por vía verde. Asimismo, se observaron estructuras cristalinas estables, dentro de su morfología su estructura destaca por su homogeneidad respecto al material sintetizado. Durante la evaluación fotocatalítica se observó actividad frente a la atrazina; el cual realizó una degradación incompleta del contaminante, identificándose una degradación parcial y la posible formación de intermediarios de degradación. Esta investigación demuestra la viabilidad de utilizar residuos del procesamiento del café para la síntesis sostenible de materiales fotocatalíticos, contribuyendo al aprovechamiento del beneficio del café y al desarrollo de alternativas alineadas con los principios de química verde y economía circular. Water pollution from emerging contaminants, such as atrazine, represents an environmental problem due to its persistence and the difficulty of its removal through conventional treatments. In this context, heterogeneous photocatalysis has emerged as a promising alternative for the degradation of these compounds using semiconductor materials activated by visible light. This research aimed to develop a cuprous oxide (Cu₂O)-based photocatalyst using a green synthesis route with agro-industrial waste from coffee processing, known as aguamiel, as natural reducing agents, and to evaluate its performance in the photocatalytic degradation of atrazine under simulated solar irradiation. The resulting materials were characterized using UV-Vis, XRD, SEM, and FTIR. The results confirmed the formation of Cu₂O with absorption in the visible region and a band gap close to 1.53 eV for the material synthesized via the green route. Furthermore, stable crystalline structures were observed; their morphology is notable for its homogeneity compared to the synthesized material. During the photocatalytic evaluation, activity was observed against atrazine; this resulted in incomplete degradation of the contaminant, with partial mineralization and the possible formation of degradation intermediates identified. This research demonstrates the feasibility of using coffee processing waste for the sustainable synthesis of photocatalytic materials, contributing to the utilization of coffee byproducts and the development of alternatives aligned with the principles of green chemistry and the circular economy.