Vol. 4 N°07                                     Lima - Perú                                     Enero - Junio 2001


 

Acondicionamiento

En esta etapa se establecen condiciones iniciales para las pruebas de biosorción; se requiere el conocimiento previo de:

- la química en solución de las especies metálicas1,7,8

- las características fisicoquímicas del adsorbentecy el estudio de:

- el pH óptimo de la biosorción9 y

-  la temperatura adecuada

 

QUÍMICA DE Mn+ SEGÚN pH

 

EFECTO DLE pH
Figure 2. Effect of oH for the Au 3+ adsorption on chitosan and NCMC

 

Adsorción

Es la primera parte del proceso de biosorción, en el cual se evalúan las condiciones predeterminadas en el acondicionamiento para remover las especies metálicas del efluente; su eficiencia garantiza cumplir con las normas legales.

Establecidos el pH y T adecuados, sus principales parámetros de estudio son:

- las concentraciones del bioadsorbente y la especie metálica en solución.

Realizadas las pruebas a varias concentraciones, debe proveer :

- la capacidad máxima de adsorción y el tiempo adecuado para el proceso.

Desorción

La segunda parte del proceso tiene como objetivo principal mantener su bajo costo, la mayor recuperación de metales y la eficiencia del adsorbente; sus principales características son:

- Uso de soluciones adecuadas de elución, mediante el estudio de las afinidades del metal por el adsorbente.

- Proveer un máximo de ciclos de uso para el adsorbente: biosorción-regeneración.

- Su evaluación se realiza por el parámetro RC, relación de concentración.

RC= cc de metal eluado (recuperado)
cc inicial contaminante

 

 

Mecanismos

Describen cómo se enlaza el metal al adsorbente; se postulan dos principales:

- Quimisorción: incluye el intercambio iónico, coordinación, quelatación; e involucra altas energías de enlace entre el adsorbente y la especie metálica.

- Fisisorción: mediante interacciones débiles de tipo dipolar, o por atrapamiento en tamices moleculares.

La complejidad de los biomateriales (serie de La complejidad de los biomateriales (serie de grupos funcionales) puede generar mecanismos simultáneos de quimisorción/fisisorción, estos se verifican en las curvas dinámicas y de equilibrio.

Los objetivos de los mecanismos son:

- Manipular las propiedades de la biomasa y optimizar el proceso a nivel molecular

- Desarrollar materiales análogos y activar materiales potenciales

Modelamiento

Nos permite evaluar y describir por ecuaciones matemáticas el proceso de biosorción; los modelos desarrollados indican las condiciones óptimas y además predicen condiciones en el rango de las pruebas realizadas, se describen dos aspectos principales de la biosorción:

- El equilibrio mediante las isotermas de adsorción; una isoterma es una relación entre la cantidad de metal adsorbido y la concentración de metal remanente en solución (q y c), son modelos clásicos de adsorción los de Freundlich, Langmuir, BET pero pueden desarrollarse otros o combinación de estos modelos clásicos

 

 

 

- La cinética o dinámica de la biosorción corresponde al estudio de la cantidad que se adsorbe en el tiempo (q y t), dependiendo del tipo de adsorbente tiende a ser el desarrollo más complicado.

Granulación

Determina la eficiencia del proceso desde el acondicionamiento del adsorbente, la condición física del adsorbente en tamaño o porosidad permite un área efectiva para la adsorción, si la adsorción es solamente superficial, los tamaños más pequeños de partícula proveerán mayor área adsorbente, sin embargo es importante que el tamaño se adecúe al sistema, en una columna de flujo continuo, partículas muy pequeñas limitan el flujo del efluente, asimismo partículas muy grandes no proveen un contacto adecuado entre las especies metálicas y los sitios de sorción (Fig. 1 y 2)

Un adsorbente de interés para el Perú es el biopolímero quitosano. Su mayor disponibilidad son los residuos de la industria alimenticia que procesa langostinos, lo hacen un material potencial importante, su estudio y aplicación en bioremediación permitirán una alternativa viable para aliviar la contaminación de especies metálicas en efluentes mineros. Este biopolímero se obtiene a partir de la quitina, biopolímero original que unido a proteínas y sales minerales forma un material compuesto (composite) biológico en las caparazones de crustáceos5, la extracción de quitina incluye pasos previos de separación de la cáscara del crustáceo, secado, molienda, desproteinización con medio alcalino en caliente y desmineralización en medio ácido; obtenida la quitina, el paso ulterior de desacetilación con álcali fuertemente concentrado y temperatura provee el quitosano.

Crustáceo ® Separación de cáscara ® Secado

          ®  Molienda ® Desproteinización

         ® Desmineralización ® QUITINA

        ® Desacetilación ® QUITOSANO

La desacetilación genera una estructura química con predominio del monómero 2-glucosamina:

 

 

Las investigaciones en biosorción son múltiples y se han hecho efectivas, por ejemplo, en las zonas mineras de Allés en Francia para recuperación de uranio desde sus relaves.

La granulación en el caso del quitosano incluye presentaciones en forma de escamas, polvo e igualmente microperlas en gránulos de diámetro en el orden de décimas y unidades de mm, además de modificaciones físicas que se complementan en tamaño y porosidad7.

Finalmente, las más avanzadas investigaciones han desarrollado biopolímeros derivados del quitosano con modificaciones químicas que le confieren mayor resistencia química, e incrementan su capacidad de adsorción y selectividad metálica10.

 

 

Fig. N° 2

 

V. Conclusiones y recomendaciones

– La bioremediación por biosorción es útil en la eliminación de metales, contenidos en efluentes mineros, por ser una técnica limpia y económicamente favorable.

– Los proyectos de investigación en biosorción incluyen el estudio de varias áreas del proceso que tienen como finalidad determinar las condiciones más favorables para el sistema bioadsorbente-especie metálica.

– En el Perú el biopolímero quitosano es un adsorbente natural proveniente de los desechos industriales, adecuado para su uso en biosorción metálica.

 

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Bibliografía

 


 

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