Origen Y Desarrollo De La Tecnología De Aireación Con Burbujas Micro Y Nanométricas De Ozono

Origen y desarrollo de la tecnología de aireación con burbujas micro y nanométricas de ozono

El concepto de burbujas micro y nanométricas tiene sus orígenes en 1981, cuando Johnson et al. propusieron la hipótesis de la existencia de "burbujas nanométricas en fase bulk" (Bulk Nanobubble). En 1994, Parker et al., al estudiar las interacciones en superficies hidrofóbicas, profundizaron con la teoría de las burbujas nanométricas en interfaces. No fue hasta principios de la década de 2000, cuando Lou et al. e Ishida et al. observaron directamente por primera vez burbujas nanométricas mediante microscopía de fuerza atómica (AFM), que se sentaron las bases experimentales para esta tecnología.

Durante la década de 2000, se fueron revelando gradualmente las propiedades físicas de las burbujas micro y nanométricas (como su alta estabilidad y eficiencia en transferencia de masa), y sus aplicaciones se extendieron desde el limpieza industrial y la acuicultura hasta el tratamiento de agua. Investigadores japoneses comenzaron a explorar el potencial de las burbujas micro y nanométricas en el tratamiento de aguas residuales a principios de los años 2000.

La combinación de ozono y burbujas micro y nanométricas se inició en la década de 2010. Estudios mostraron que las burbujas micro y nanométricas pueden mejorar significativamente la solubilidad y la eficiencia oxidativa del ozono, especialmente a través de tecnologías de oxidación catalítica para degradar compuestos orgánicos difíciles de degradar (como nitrobenceno y hidrocarburos aromáticos policíclicos).

Los primeros estudios estuvieron liderados por Europa, Estados Unidos y Japón. La Universidad Keio de Japón ha llevado a cabo sistemáticamente investigaciones sobre el mecanismo de generación y aplicaciones de las burbujas micro y nanométricas desde los años 2000, abarcando áreas como el tratamiento de agua y la biomedicina. Los académicos de Europa y Estados Unidos se centraron en la estabilidad de las burbujas nanométricas y sus propiedades químicas en interfaces.

China aceleró su avance después de 2010, comenzando principalmente con la adopción de tecnologías extranjeras. Empresas chinas desarrollaron, basándose en tecnologías foráneas, máquinas de aireación con burbujas micro y nanométricas, aplicadas en la rehabilitación de ríos negros y hediondos. Universidades nacionales como la Universidad Tongji y la Universidad de Harbin comenzaron a realizar investigaciones, centrándose en la aplicación de burbujas micro y nanométricas de ozono en el tratamiento de agua potable y aguas residuales industriales.

Japón se mantiene en la vanguardia tecnológica en este campo. Los académicos japoneses han realizado un análisis profundo de los mecanismos de estabilidad de las burbujas nanométricas (como el control de carga superficial y la inhibición de la fusión de burbujas), con resultados publicados en revistas de primer nivel como Langmuir y Water Research.

Su aplicación en ingeniería es madura: la empresa japonesa IHI Corporation ha desarrollado múltiples generaciones de dispositivos de generación de burbujas micro y nanométricas, aplicados en la restauración de aguas subterráneas y la oxigenación en acuicultura, con una alta madurez técnica.

Además, el gobierno japonés ha integrado la tecnología de burbujas micro y nanométricas en el "Plan de Innovación Tecnológica Verde", promoviendo su aplicación a escala en la restauración ambiental.

Aplicaciones globales y avances posteriores en investigaciones

Tratamiento de agua

• Japón: Utiliza burbujas micro y nanométricas de ozono en las etapas pre y post ozono de plantas de agua potable, mejorando la tasa de eliminación de compuestos orgánicos (por ejemplo, la eliminación de UV254 aumenta un 31%).

• China: Desarrolla dispositivos de ozono con burbujas micro y nanométricas acoplados a membranas cerámicas, resolviendo problemas de COD (demanda química de oxígeno) y color en aguas residuales industriales.

• Europa y Estados Unidos: Se centran en la restauración in situ de aguas subterráneas, usando burbujas micro y nanométricas para prolongar el tiempo de transferencia de oxígeno e inhibir la actividad de bacterias anaerobias.

Agricultura y restauración ambiental

• Japón: Promueve el uso de agua con burbujas micro y nanométricas para la desinfección de suelos y el control de enfermedades en invernaderos, reduciendo el uso de pesticidas.

• China: Investiga su papel en la mejora de suelos salinos, fomentando la actividad de raíces de plantas a través de la oxigenación.