Quitosano obtenido de desechos de la industria pesquera y su aplicación como adsorbente de metales pesados

Abstract

El aprovechamiento de residuos para la obtención de productos de alto valor agregado constituye un camino hacia la economía sostenible. Se describen resultados sobre la obtención del biopolímero quitosano para la remoción de cromo hexavalente de aguas contaminadas. El Cr(VI) es soluble en agua y representa un gran riesgo para la salud, por ser tóxico, mutagénico y carcinogénico. El quitosano fue obtenido de desechos de la industria pesquera de crustáceos patagónicos, y caracterizado fisicoquímicamente determinando su grado de desacetilación y peso molecular. Se llevaron a cabo estudios de adsorción de Cr(VI) en sistemas batch utilizando partículas de quitosano bajo diferentes pH, tiempo de contacto y concentración Cr(VI) inicial. Asimismo, se analizó el comportamiento en columnas de adsorción de lecho fijo, no estacionarias, rellenas con partículas de quitosano. Se utilizaron diferentes modelos para describir matemáticamente las curvas de ruptura y se obtuvieron los parámetros correspondientes. Se realizó además la síntesis de micro/nanopartículas de quitosano utilizando tripolifosfato de sodio como agente reticulante que confiere estabilidad al quitosano a bajo pH. Se midió el potencial Zeta y se analizaron los espectros infrarrojos FTIR de las partículas. Mediante técnicas químicas y de Espectroscopía de Absorción de Rayos X se analizó la capacidad reductora de las micro/nanopartículas; el Cr(VI) adsorbido en dichas partículas fue reducido a Cr(III) de menor toxicidad. Resulta factible aplicar esta tecnología en Argentina ya que se dispone de residuos siendo necesario que se construya una planta productora de quitosano cerca de los puntos de generación de los mismos.

Production of chitosan from crustacean shell wastes and its application as a heavy metal adsorbent. The use of waste to obtain high added value products constitutes a path towards a sustainable economy. Results on the production of chitosan and its application in the removal of hexavalent chromium from contaminated water are described. Cr(VI) is very soluble in water and represents a great risk to health, because it is toxic, mutagenic and carcinogenic. Chitosan was obtained from exoskeletons waste of Patagonian crustaceans fishery. Chitosan was characterized physicochemically through its degree of deacetylation and molecular weight. Cr(VI) adsorption studies were carried out in batch systems using unmodified chitosan particles under different pH conditions, contact time and initial Cr(VI) concentration. The behavior of fixed bed, non-stationary adsorption columns, filled with chitosan particles was also analyzed. Different models were used to mathematically describe the breakthrough curves and the corresponding parameters were obtained. The synthesis of chitosan micro/ nanoparticles was also carried out using sodium tripolyphosphate as a crosslinking agent that confers stability to chitosan at low pH. The Zeta potential was measured and the FTIR infrared spectra of the particles were analyzed before and after adsorption. By using chemical techniques and X-ray Absorption Spectroscopy the reducing and detoxifying capacity of the micro/nanoparticles was analyzed, since the Cr (VI) adsorbed on these particles was reduced to Cr (III) which is less toxic than Cr (VI). It is feasible to apply this technology in Argentina, being necessary to install a chitosan production plant near the waste generation points.