Autores
Herrera, N. (UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL) ; Villacrés, N. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA) ; Aymara, L. (UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL) ; Roman, V. (UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL) ; Ramirez, M. (UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL)
Resumo
El objetivo de este trabajo fue extraer exopolisacáridos de la cianobacteria Nostoc commune,
preparar hidrogeles compuestos de exopolisacáridos/pectina/almidón y estudiar su capacidad de
remoción del azul de metileno disuelto en agua. Para ello, se extrajeron y caracterizaron los
exopolisacáridos, luego se prepararon hidrogeles compuestos y se utilizaron para estudiar sus
cinéticas e isotermas de adsorción a tres niveles de pH (5, 8 y 11). Se emplearon los modelos
de orden cero, primer orden, segundo orden y Elovich para describir las cinéticas de
remoción; mientras que las isotermas de adsorción fueron descritas por los modelos de
Freundlich, Langmuir y Temkin. Estos hidrogeles presentaron mayor porcentaje de remoción de
azul de metileno a pH 11 en comparación con los ensayos a pH 5.
Palavras chaves
hidrogel; exopolisacárido; remoción
Introdução
La contaminación de cuerpos de agua, generado por el vertimiento de colorantes
sintéticos, es de suma preocupación a nivel mundial (LELLIS B. et al.,2019).
Anualmente se producen setecientas mil toneladas de colorantes en todo el mundo,
de los cuales alrededor del 10 – 15 % son descargados como efluentes durante su
aplicación (HUSSAIN, S. et al. 2020). El colorante azul de metileno afecta el
crecimiento de organismos acuáticos (VARGHESE S. et al., 2019), genera efectos
mutagénicos en peces (SHOOTO, N. et al., 2020) y ocasiona daños en el tracto
respiratorio y piel en los humanos (UMOREN S. et al., 2013). Para remover este
colorante se emplean diversos materiales, entre ellos los hidrogeles. Los
hidrogeles son matrices poliméricas distribuidas en una red tridimensional,
capaz de almacenar gran cantidad de agua y sustancias (AGÜERO L. et al., 2000).
Estos materiales pueden ser sintetizados a partir de polisacáridos debido a la
presencia de cadenas lineales y/o ramificadas (MCKEE J. & MCKEE T. 2002) y
exopolisacáridos (EPS) provenientes de cianobacterias y algas (KUMAR D. et al.,
2018), debido a que son agrupaciones de cadenas largas formadas por unidades
repetitivas de azúcares o derivados de azúcar como glucosa, galactosa, ramnosa
etc. (SANALIBABA P. et al., 2016). Esto corrobora el enfoque actual en la
presente investigación cuyo objetivo fue extraer exopolisacáridos y preparar
hidrogeles para remover el azul de metileno disuelto en agua.
Material e métodos
Se extrajeron exopolisacáridos de la cianobacteria Nostoc commune la cual fue
recolectada de la laguna Conococha, Provincia de Bolognesi, Ancash-Perú. Las
muestras de exopolisacárido se caracterizaron mediante DRX, TGA y FTIR. El
procedimiento experimental tuvo dos etapas; en la primera etapa se elaboraron
hidrogeles compuestos de exopolisacáridos con pectina y almidón comercial Sigma
Aldrich y en la segunda etapa estos materiales se emplearon para remover azul de
metileno a tres niveles de pH (5, 8 y 11) en cinco intervalos de tiempo (15, 30,
60, 90 y 120 min) para evaluar su capacidad de remoción.
Resultado e discussão
El exopolisacárido presentó un color marrón-ámbar, un porcentaje de
cristalinidad de 38.21 % en el DRX y mayor pérdida de masa durante la etapa de
despolimerización en el termograma TGA. Así mismo, presentó señales
correspondientes a los grupos hidroxilos, estiramientos asimétricos y simétricos
del carboxilato, enlace β-glicosídico y unidades glucopiranosa en el espectro
FTIR. Los hidrogeles (Fig. 1) compuestos presentaron señales en el FTIR
correspondientes al estiramiento vibracional asimétrico y simétrico del
carboxilato de la interacción entre la pectina y los iones Ca+2 y los
estiramientos C-O y C-O-C del almidón; estas señales incrementaron su intensidad
después del tratamiento a pH básico (pH 11) de remoción del azul de metileno. El
tratamiento de remoción a pH 11 presentó mayor porcentaje de remoción que los
tratamientos a pH 5 y pH 8. La isoterma de Temkin y el modelo cinético de
Elovich, describen mejor el proceso de remoción de azul de metileno, por lo que
se asume una interacción durante el proceso de quimisorción entre el colorante y
la superficie heterogénea de los hidrogeles.
Hidrogeles antes (izquierda) y después (derecha) del proceso de remoción de azul de metileno.
Conclusões
El exopolisacárido extraído de la cianobacteria Nostoc commune, permite la
preparación de hidrogeles. El pH básico de la solución mejora la capacidad de
remoción del azul de metileno empleando hidrogeles compuestos de
exopolisacáridos/pectina/almidón, este proceso se debe a la interacción puente
hidrogeno entre el adsorbente y el adsorbato.
Agradecimentos
Al Vicerrectorado de Investigación de la Universidad Nacional Federico Villarreal,
por el financiamiento del proyecto, mediante la convocatoria “I Concurso de
Proyectos de Investigación Básica y Aplicada” (Fondos CANON 2019).
Referências
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