Evaluación de la bioadsorción de cobre, zinc y mercurio presente en agua sobre residuos de cáscara de plátano (Musa paradisiaca L.)

Abstract

Como consecuencia del auge industrial que se ha dado desde finales del siglo XIX, así como de la generación de residuos, producto de las múltiples actividades antropogénicas, las fuentes hídricas han sido contaminadas con un gran número de sustancias químicas, entre ellas, los metales pesados. Diversas alternativas para la eliminación de metales del agua han sido propuestas, entre ellas, la técnica de bioadsorción con materiales provenientes de residuos vegetales. Esta técnica ofrece eficiencia, bajo costo, facilidad de operación, posibilidad de recuperar el material bioadsorbente, uso de biomasa, convirtiéndose en una alternativa sostenible. Este trabajo plantea el estudio de la bioadsorción de los metales cobre, zinc y mercurio presentes en agua, empleando la cáscara de plátano (Musa paradisiaca L.), con la cual se han obtenido remociones satisfactorias para los metales cadmio y plomo. En este estudio se emplearon materiales provenientes de la cáscara de plátano molida a los que se realizaron pretratamientos consistentes en hidrólisis ácida, hidrolisis básica y material sin tratamiento. Se evaluó la capacidad de retención de cada metal en los tres tipos de materiales. Los mejores resultados se obtuvieron con el material sin tratamiento previo, con el cual se ejecutó un diseño experimental factorial 2ᵏ con k=3, con puntos estrella y réplica en el punto central, cuya variable de respuesta fue el porcentaje de remoción de cada metal en agua, con los factores pH, dosis del bioadsorbente y tiempo de contacto entre adsorbente y solución del ion metálico. Se llevó a cabo la caracterización de los 3 materiales utilizando la técnica de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT - IR). El material sin tratamiento se caracterizó antes y después de entrar en contacto con los iones metálicos mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Para determinar la eficiencia del proceso de adsorción de los metales en el material de la cáscara de plátano, se implementó una metodología por voltamperometría de onda cuadrada con electrodo de disco rotatorio de oro para la cuantificación de mercurio y polarografía de redisolución anódica por onda cuadrada para cobre y zinc. Se obtuvieron remociones satisfactorias para los 3 metales, con isotermas en el rango de concentración de 10 - 1000 mg/L, una máxima capacidad de adsorción de 20.81, 26.24 y 24.75 mg por cada gramo del material empleado para Cu, Zn y Hg respectivamente. Para cobre y zinc se definió un valor de 5.0 como pH óptimo y una dosis de adsorbente de 0.3300 g. En el caso de mercurio, se estableció un pH de 3.0 y una dosis de adsorbente de 0.3500 g, en cada caso, los valores reportados corresponden a 10 mL de solución. Las técnicas de voltamperometría cíclica (CV) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) permitieron estudiar el comportamiento en solución del bioadsorbente frente a la presencia de cada uno de los iones metálicos, por lo que fue posible establecer que el material presenta una buena capacidad extractiva. Por lo anterior, la cáscara de plátano constituye una alternativa eficiente para la remoción de cobre, zinc y mercurio en agua.