Evaluación del mecanismo de remoción de cr(vi) mediante biomasa residual de Rhodotorula mucilaginosa post-extracción de carotenoides: una estrategia innovadora y sostenible

Abstract

La contaminación por metales pesados, como el cromo en su forma hexavalente [Cr(VI)], representa una amenaza tanto para el ambiente como para la salud humana, lo que hace necesario el desarrollo de tecnologías sostenibles para su mitigación. En este contexto, la reutilización de residuos industriales como biosorbentes surge como una estrategia prometedora, alineada con los principios de la biorrefinería y la economía circular. En particular, el aprovechamiento de biomasa residual de levaduras productoras de carotenoides como biosorbente de Cr(VI) puede representar una alternativa innovadora y ambientalmente sostenible para enfrentar este problema. El objetivo de este trabajo fue determinar el mecanismo de remoción de Cr(VI) utilizando biomasa residual de Rhodotorula mucilaginosa RCL11. Estudiar la cinética del proceso de adsorción y relacionar las características de la superficie celular con la capacidad de adsorción. Para ello, se emplearon soluciones acuosas con concentraciones iniciales de Cr(VI) de 26, 52 y 126 µg/mL, ajustadas a pH 2, y se trataron durante 168 h con 4 g/L de biomasa residual de RCL11, obtenida tras un proceso de extracción de carotenoides con solventes orgánicos (acetona y DMSO). La eficiencia de remoción fue evaluada por el método colorimétrico con difenilcarbazida (DPC) y el contenido total de cromo mediante espectroscopía de absorción atómica. El mecanismo cinético de biosorción de Cr(VI) se analizó utilizando los modelos más aplicados: el de pseudo primer orden y el de pseudo segundo orden. La biomasa fue caracterizada mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis de dispersión de energía de rayos X (EDX) y espectroscopía Raman para identificar la localización y naturaleza de la interacción metal-biomasa. Los resultados indicaron que con 4 g/L de biomasa residual de RCL11, se logró la remoción completa de 26 µg/mL de Cr(VI) en 48 h y el 60% de 52 µg/mL en el mismo período, alcanzando el 100% a las 168 h. La cinética del proceso se ajustó al modelo de pseudo-segundo orden, lo cual sugiere que la biosorción se encuentra limitada por procesos de interacción química. El análisis SEM-EDX mostró acumulación de cromo sobre la superficie celular, y la espectroscopía Raman evidenció interacciones específicas entre grupos funcionales de la biomasa y el metal, confirmando la biosorción como mecanismo principal. Los resultados indican que la biomasa residual de R. mucilaginosa RCL11 conserva propiedades superficiales activas tras la extracción de carotenoides, permitiendo una remoción eficiente de Cr(VI). Este estudio demuestra que dicha biomasa actúa como un biosorbente eficaz, sostenible y de bajo costo, integrando la remediación de metales pesados con la valorización de residuos industriales en el marco de la economía circular y la biorrefinería.