RESUMEN
La calidad del aire en interiores es un problema crucial para la salud humana,
contribuyendo a enfermedades respiratorias y al "Síndrome del Edificio
Enfermo". La pandemia de COVID-19, resaltó la necesidad de sistemas eficaces
de desinfección del aire en espacios cerrados. Los sistemas actuales de
purificación aire son efectivos a corto plazo, pero no controlan completamente la
contaminación de aire de interiores. En este contexto, los procesos avanzados
de oxidación (PAOs) como la fotocatálisis heterogénea, se presenta como una
solución prometedora.
Este estudio se enfoca en la síntesis de fotocatalizadores basados en
oxihalogenuros de bismuto (BiOX, donde X = I o Cl) y sus compósitos con óxido
de grafeno (GO) y plata, para diseñar un filtro fotocatalítico de laboratorio para la
desinfección de aire de interiores. Los materiales fueron caracterizados mediante
varias técnicas, incluyendo microscopia electrónica de barrido–espectroscopia
de energía dispersiva de rayos X (SEM-EDS), microscopia electrónica de
trasmisión (HRTEM), microscopia de fuerza atómica (AFM), espectroscopia
infrarroja (FT-IR), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia UV-Vis con
reflectancia difusa (UV-DRS), y área de superficie especifica (SBET).
La actividad microbicida de los materiales fue evaluada empleando S. aureus
como organismo modelo. Los resultados mostraron que los compósitos con
óxido de grafeno (GO) tenían una actividad bactericida superior a los materiales
prístinos, lo que los convierte en buenos candidatos para sistemas de
desinfección de aire. La seguridad del material se confirmó mediante pruebas de
viabilidad celular con la línea celular de epitelio alveolar (A549), donde se
demostró que concentraciones menores a 100 µg/mL eran seguras.
Finalmente, se diseñó y fabricó un prototipo de filtro empleando los materiales
sintetizados soportados en perlita, se evaluó en una clínica de estomatología.
Este dispositivo logró eficiencias de remoción de microorganismos superiores al
90%, destacándose el BiOCl/GO con un 97% de desinfección.
ABSTRACT
Indoor air quality is a crucial issue for human health, contributing to respiratory
diseases and “sick building syndrome”. The COVID-19 pandemic emphasized
the need for effective indoor air disinfection systems. Current air purification
systems are effective in the short term but do not completely control indoor air
pollution. In this context, advanced oxidation processes (AOPs), such as
heterogeneous photocatalysis, emerge as a promising solution.
This study focuses on the synthesis of photocatalysts based on bismuth
oxyhalides (BiOX, where X = I or Cl) and their compounds with graphene oxide
(GO) and silver, to design a laboratory-scale photocatalytic filter for indoor air
disinfection. The materials were characterized by various techniques including
scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEMEDS), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), atomic force
microscopy (AFM), infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), UVVis spectroscopy with diffuse reflectance (UV-DRS), and specific surface area
analysis (SBET).
The microbicidal activity of the materials was evaluated using S. aureus as a
model organism. The results showed that graphene oxide (GO) composites had
superior bactericidal activity to pristine materials, making them the best
candidates for air disinfection systems. The safety of the material was confirmed
by cell viability testing using the alveolar epithelial cell line (A549), demonstrating
that concentrations below 100 µg/mL were safe.
Finally, a filter prototype was designed and manufactured using the synthesized
materials supported on perlite and evaluated in a dental clinic. This device
achieved microorganism removal efficiencies greater than 90%, with BiOCl/GO
standing out with 97% disinfection.
