Las bioceldas han surgido como una estrategia de gestión de vertederos in situ que acelera la degradación de la materia orgánica a través de la recirculación de lixiviados y la inyección de aire, mejorando la actividad microbiana. Sin embargo, los lixiviados de vertederos suelen presentar composiciones químicas complejas, caracterizadas por altas concentraciones de DQO, nitrógeno amoniacal y metales pesados, así como compuestos orgánicos recalcitrantes como fenoles, productos farmacéuticos y contaminantes orgánicos persistentes (COP). Las PTAR convencionales no fueron diseñadas originalmente para eliminar dichos contaminantes persistentes o complejos y, como resultado, a menudo demuestran una eficiencia de eliminación limitada. Además, las altas cargas de contaminantes recalcitrantes en los lixiviados de bioceldas pueden interferir con los procesos de tratamiento biológico, comprometiendo en última instancia el rendimiento general del tratamiento.

Los procesos de oxidación avanzada (POA), como la fotocatálisis (PC), en particular cuando se combinan con la electrocoagulación (EC), han surgido como tecnologías eficaces para tratar efluentes complejos como los lixiviados de bioceldas. La EC promueve la eliminación de contaminantes mediante la generación in situ de coagulantes por disolución anódica. La fotocatálisis con TiO2 activado por radiación UVC permite la mineralización de materia orgánica recalcitrante mediante la generación de radicales hidroxilo, y la UVC proporciona una eficiencia cuántica mejorada en comparación con longitudes de onda más largas.

Estudios recientes han explorado fotocatalizadores híbridos y sistemas de TiO 2 modificados para mejorar la degradación de COP, incluyendo pesticidas y productos farmacéuticos. Por ejemplo, Yarbay et al. [ 15 ] informaron la degradación eficiente del insecticida neonicotinoide imidacloprid usando un material de sílice mesoporoso (SBA-15) dopado con cadmio, hierro y dióxido de titanio. El rendimiento fotocatalítico óptimo se logró con la formulación sin calcinar de 10% Cd/SBA-15. 

Este estudio investiga el rendimiento de un sistema de tratamiento híbrido de electrocoagulación-fotocatálisis (EC-PC) aplicado a lixiviados de bioceldas generados en condiciones controladas de laboratorio utilizando residuos verdes y biosólidos de EDAR. Se evaluaron configuraciones de fotocatalizador de TiO₂ suspendido e inmovilizado en arena, con parámetros operativos clave, incluyendo pH, concentración de TiO₂ , dilución de lixiviado y dosificación de H₂O₂ , optimizados sistemáticamente. Para respaldar la caracterización del fotocatalizador inmovilizado, se realizaron análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (EDS). Estas técnicas proporcionan información detallada sobre la morfología de la superficie, la porosidad y la distribución del titanio. El enfoque híbrido propuesto demostró una mayor eficiencia del tratamiento y puede representar una alternativa rentable y escalable en escenarios donde las tecnologías avanzadas como la ozonización o la filtración por membrana son económica y operativamente no viables. Este trabajo contribuye al desarrollo de soluciones de tratamiento accesibles y adaptadas al contexto para la gestión sostenible de lixiviados en regiones de bajos recursos.

La caracterización inicial reveló niveles críticos de contaminantes: DQO (1373 mg/L), DBO 5 (378 mg/L), fósforo total (90 mg/L), nitrógeno amoniacal (201 mg/L) y metales como los niveles de Ni, Pb y Mn, todos superiores a los establecidos en las regulaciones de vertido ecuatorianas. La EC optimizada logró eficiencias de eliminación del 62,6% para DQO, 44,4% para DBO 5, 89,8% para fósforo y 86,2% para color. Sin embargo, la contaminación residual requirió un paso fotocatalítico posterior. El TiO₂ suspendido bajo irradiación UVC eliminó hasta el 81,8 % de la DQO restante, el 88,7 % del nitrógeno amoniacal y el 94,4 % del fósforo. Los niveles de metales pesados ​​como Zn, Fe, Pb, Mn y Cu se redujeron en más del 80 %, mientras que el Cr₆⁺ se eliminó prácticamente por completo. El análisis SEM-EDS confirmó la inmovilización exitosa del TiO₂ sobre sustratos de arena, revelando una morfología rugosa y porosa que favorece la adhesión del catalizador; sin embargo, la distribución heterogénea del titanio sugiere la necesidad de mejorar la uniformidad del recubrimiento. Estos hallazgos confirman el potencial del sistema híbrido EC-TiO₂ / UVC como un enfoque eficaz y escalable para el tratamiento de lixiviados complejos de bioceldas con un menor consumo de productos químicos.

Los resultados resaltan la necesidad de perfeccionar la metodología de recubrimiento para garantizar una dispersión uniforme del TiO₂ , especialmente crucial para las configuraciones dinámicas de reactores.

La estrategia integrada de electrocoagulación-fotocatálisis demostró ser eficaz para el tratamiento complejo de lixiviados de bioceldas, abordando tanto contaminantes orgánicos como inorgánicos. Sin embargo, lograr una aplicación estable y escalable dependerá de una mayor optimización de los materiales de soporte del catalizador, la configuración del reactor y los parámetros operativos para garantizar un rendimiento consistente, rentable y conforme a la normativa en contextos reales.