Biosorción de plomo por biomasa de origen fúngico aislada a partir de desechos mineros de la Mina Hualilán, Argentina

Abstract

En las últimas décadas, el tratamiento de aguas residuales y efluentes mediante el uso de biomasas de origen biológico ha abierto nuevas posibilidades de remediación ambiental. El estudio de la aplicabilidad de estos métodos biológicos tiene como finalidad evitar problemas ambientales, económicos y técnicos, asociados al uso de métodos fisicoquímicos. Entre las tecnologías biológicas, se destaca la biosorción que puede ser definida como un proceso de remoción de metales y metaloides de efluentes por medio de biosorbentes. Generalmente, estos biosorbentes cuentan con grupos funcionales cargados para fijar los iones disueltos. Los microorganismos, en especial los hongos filamentosos, son excelentes biosorbentes de metales pesados. Por lo general, distintas modificaciones químicas y térmicas se realizan sobre los hongos para optimizar su capacidad de adsorción. Por esto, el objetivo de este trabajo fue aislar y activar una cepa nativa de hongo filamentoso a partir de desechos mineros y cuantificar su capacidad de adsorción de Pb (II). Para este fin se recolectaron muestras en las pilas de lixiviación de la Mina Hualilán (Provincia de San Juan, Argentina), mina que actualmente se encuentra inactiva, donde se explotaban elementos predominantes tales como oro y plata, junto con elementos acompañantes como cobre, zinc y plomo. Se aislaron hongos filamentosos tolerantes y posteriormente se realizaron ensayos de adsorción mediante un estudio combinado de pH, concentración de biomasa, concentración metálica y tiempo, acorde a un Diseño experimental Central Compuesto Rotable (DCCR). A partir de estos ensayos se modeló una superficie cuadrática y se encontró la mejor combinación de factores para maximizar la capacidad de adsorción. Para describir el proceso se ajustaron los datos experimentales de los ensayos de adsorción a modelos de equilibrio como Langmuir y Freundlich y a modelos cinéticos de pseudo primer y segundo orden. Las capacidades de adsorción de plomo en la biomasa fúngica de Penicillium cluniae (Quintanilla, 1990) sin y con activación, fueron 60.00 mg/g y 77.95 mg/g respectivamente, con buenos ajustes al modelo de Langmuir y buenas representaciones de los parámetros cinéticos.

In the last decades, the treatment of waste water and effluents by using biologically originated biomass has provided new possibilities of environmental remediation. The study of the applicability of these biological methods aims at avoiding environmental, economic and technical issues associated with the use of physical-chemical methods. Among the biological technologies, biosorption is highlighted and it can be defined as the process in which metals and metalloids are removed from effluents by using biosorbents. Generally, these biosorbents have charged functional groups to bind the dissolved ions. Microorganisms, especially filamentous fungi, are excellent biosorbents of heavy metals. In general, various chemical and thermal modifications are performed on the fungi to optimize their adsorption capacity ability of these sorbents. Therefore, the objective of this work was to isolate and activate a native strain of filamentous fungi from mine wastes and quantify its Pb (II) adsorption capacity. For this purpose, samples were collected from the leaching pile of the Hualilán Mine (San Juan province, Argentina), a mine that is currently inactive, where gold and silver were the predominant elements mined, together with accompanying elements such as copper, zinc and lead. Tolerant filamentous fungi were isolated and adsorption tests were subsequently carried out by means of a combined study of different pH, and biomass and metal concentration, according to a Rotatable Central Composite Design (RCCD). On the basis of these tests, a quadratic surface was modeled and the best combination of factors was found to maximize the adsorption capacity. The experimental data was adjusted to the Langmuir and Freundlich models and the pseudo first and second order kinetic models to describe of the process. Finally, the lead adsorption capacity of Penicillium cluniae (Quintanilla, 1990), without and with activation was determined as 60.00 mg/g and 77.95 mg/g respectively, with good fit to the Langmuir model and with good representation of the kinetic parameters.