El Bisfenol A preocupa a la ingeniería ambiental. Este compuesto, presente en plásticos y resinas, es uno de los microcontaminantes más persistentes en aguas residuales industriales y urbanas. Su capacidad de alterar el sistema endocrino lo convierte en un riesgo para la salud humana y la vida acuática. Los tratamientos convencionales no consiguen eliminarlo completamente, generando acumulación en lodos y subproductos. Investigadores de la Universidad de Glasgow han desarrollado un sistema de ultrasonidos dual que logra degradarlo con alta eficiencia. La sonoquímica, basada en cavitación acústica, se perfila así como alternativa sostenible para el tratamiento avanzado de aguas contaminadas.
Cavitación acústica aplicada al tratamiento de contaminantes
La cavitación acústica genera condiciones extremas. Cuando ondas ultrasónicas atraviesan un líquido, se forman burbujas microscópicas que colapsan violentamente. Este colapso produce temperaturas y presiones locales muy elevadas, creando “puntos calientes” reactivos. En estas microzonas, las moléculas de agua y oxígeno se fragmentan generando radicales oxidantes. Estos radicales, especialmente los hidroxilos, atacan estructuras complejas como el Bisfenol A hasta descomponerlas en fragmentos más biodegradables.
La frecuencia del ultrasonido condiciona la degradación. Las frecuencias bajas, como 20 kHz, generan burbujas grandes que colapsan intensamente. Las medias o altas, como 37 kHz y 80 kHz, crean burbujas más estables con diferente dinámica. Cuando se combinan dos frecuencias, se evita la coalescencia y se incrementa la densidad de cavitación. Este fenómeno potencia la disponibilidad de especies reactivas y mejora la eficacia global del proceso. En pruebas controladas, el régimen dual 20/37 kHz alcanzó mayores rendimientos.
La combinación 20/37 kHz optimiza la cavitación y maximiza la degradación
Eficiencia de los ultrasonidos duales en la eliminación de Bisfenol A
Los resultados experimentales validan la estrategia dual. En ensayos de laboratorio, una solución de 20 miligramos por litro de Bisfenol A fue tratada con diferentes configuraciones ultrasónicas. La combinación 20/37 kHz degradó el 94,2% del contaminante en 40 minutos, superando claramente al 20/80 kHz con 86,2%. La cinética observada correspondió a un modelo de pseudo primer orden, confirmando la progresión controlada del proceso. Además, el índice de sinergia alcanzó valores de 7,1 y 8,2, demostrando la mejora frente a frecuencias simples.
La reducción de materia orgánica fue también notable. La demanda química de oxígeno, un parámetro clave en ingeniería de aguas, se redujo en un 67,7% con 20/37 kHz. Este valor indica que la degradación no se limita a fragmentar moléculas, sino que avanza hacia mineralización parcial. En el caso de 20/80 kHz, la reducción alcanzó un 64,2%, evidenciando igualmente un efecto positivo. Estos resultados son comparables a procesos avanzados con peróxidos o sales, pero sin necesidad de añadir químicos externos. El carácter libre de aditivos otorga al sistema un perfil más sostenible.
El ultrasonido dual reduce un 67,7% la carga orgánica sin químicos adicionales
Mecanismos de degradación y subproductos observados
Los radicales atacan los anillos aromáticos del Bisfenol A. El primer paso consiste en hidroxilaciones sobre la estructura fenólica, generando derivados más polares. En paralelo, se fragmenta el puente propilideno que une los anillos. Estas rutas producen intermediarios como bisfenoles hidroxilados, quinonas y ácidos orgánicos. El análisis mediante espectrometría de masas confirmó la presencia de dichos compuestos, coherentes con degradaciones por oxidación avanzada.
Fuente: Fletcher, S., Yusuf, L. A., Ertekin, Z., & Symes, M. D. (2025). Sonochemical degradation of bisphenol A: A synergistic dual-frequency ultrasound approach. Ultrasonics Sonochemistry. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2025.107488
Los productos secundarios son más biodegradables y menos tóxicos. En contraste con otros procesos, no se detectaron fenoles libres ni subproductos altamente peligrosos. Esto sugiere que las condiciones de cavitación térmica favorecen la oxidación completa. Los ácidos de bajo peso molecular, como el maleico o fumárico, representan intermediarios fácilmente degradables en medios biológicos. La ausencia de acumulación de compuestos genotóxicos refuerza la viabilidad ambiental del método. En consecuencia, el ultrasonido dual combina eficiencia con seguridad en el tratamiento de aguas.
El ultrasonido dual genera subproductos más biodegradables y ambientalmente seguros
Potencial industrial y proyección de la sonoquímica
El sistema compite con tecnologías de oxidación avanzada. Procesos como Fenton-UV o tratamientos con peróxido alcanzan resultados similares, pero requieren reactivos adicionales y generan residuos secundarios. En cambio, los ultrasonidos duales logran eficacia comparable únicamente modulando parámetros acústicos. Esta simplicidad reduce costes, riesgos operativos y pasos de postratamiento. De esta manera, se facilita la integración en infraestructuras ya existentes de depuración.
La escalabilidad tecnológica es un reto en desarrollo. Actualmente, el equipo trabaja en adaptar el sistema a volúmenes mayores y otros contaminantes persistentes como PFAS. La eliminación simultánea de Bisfenol A y reducción de DQO lo hace atractivo para aguas industriales. La cavitación controlada mediante frecuencias duales ofrece flexibilidad frente a matrices complejas y variables. Con el abaratamiento de generadores ultrasónicos, la sonoquímica se perfila como tecnología emergente para el tratamiento selectivo de microcontaminantes.
La sonoequímica avanza hacia aplicaciones industriales y contaminantes persistentes como PFAS
Conclusión
Los ultrasonidos duales representan una innovación sostenible. Los resultados evidencian una degradación del 94,2% de Bisfenol A y una reducción del 67,7% de carga orgánica en menos de una hora. La ausencia de aditivos químicos convierte el proceso en alternativa limpia frente a tratamientos clásicos de oxidación avanzada. Su mecanismo combina oxidación radical y termólisis en microzonas, garantizando eficiencia y seguridad ambiental. Con perspectivas de escalado industrial, la sonoquímica podría convertirse en herramienta esencial para enfrentar contaminantes emergentes en aguas.
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