Biosorción de arsénico en medio acuoso empleando biomasas vegetales inertes - Trelles Bautista, Jesús Antonio (2013)
Se estima que al menos 140 millones de personas en el mundo y 250 mil en Perú se ven afectadas por el consumo de agua con concentraciones elevadas de arsénico (10,11). Aun cuando algunas tecnologías convencionales de tratamiento de agua son capaces de remover arsénico, usualmente tienen un costo elevado, su operación es compleja y son difíciles de aplicar a gran escala en países en desarrollo (26, 40, 66). La remoción de metales pesados utilizando materiales naturales ha sido analizada de manera intensiva en las últimas décadas; son numerosos los estudios desarrollados para describir los procesos de biosorción e identificar materiales con alta capacidad de remoción, bajo costo y ampliamente disponibles (36, 38, 62, 63, 64, 65). En base a experiencias de identificación de materiales naturales con capacidad para remover arsénico del agua (4, 13, 21, 26, 27, 34, 36, 38, 63, 66), en particular los ensayos realizados por la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Ingeniería en años anteriores (49, 61); la presente tesis analiza la viabilidad de ocho especies vegetales para remover arsénico en medio acuoso e identifica los parámetros que caracterizan su capacidad de biosorción. Las especies analizadas – Phaseolus vulgaris, Oriza sativa, Triticum vulgaris, Hordeum sativum, Linum usitatissimum, Morinda citrifolia, Theobroma cacao, Zea mays se encuentran disponibles en el medio local, ya sea como productos de consumo directo o materiales de desecho de empresas agroindustriales. Para cada especie se identificaron los valores de masa y concentración para las cuales se obtuvo la máxima remoción, y su comportamiento se correlacionó con los modelos de cinética de sorción (primer y pseudo-segundo orden) y de biosorción de solutos simples (isotermas de Freundlich y Langmuir) calculando las constantes que describen dichos modelos. Los análisis se realizaron a través de ensayos en sistemas en lote (sistemas batch) con concentraciones de arsénico entre 25 y 1,000 µg/l, con 250 µg/l como concentración utilizada para los ensayos de cinética de biosorción. Estos valores se seleccionaron en base a concentraciones reportadas por fuentes naturales en el sur del Perú y otros lugares donde la contaminación por arsénico ha sido identificada como un problema, y donde la aplicación de sistemas de tratamiento convencional para agua de bebida no es posible dada las limitaciones técnicas y económicas. Los resultados obtenidos mostraron que todas las especies presentan una apreciable capacidad de remoción, entre 23.1% y 78.9%. Tres de ellas (Phaseolus vulgaris, Hordeum sativum, Linum usitatissimum) se correlacionaron de manera satisfactoria con los modelos de cinética de biosorción de primer y pseudo-segundo orden (R>0.90). Las muestras de Phaseolus vulgaris (frijol) y Hordeum sativum (cebada) presentaron la mayor capacidad de biosorción de arsénico con respecto a las otras especies analizadas (nfrijol=0.7274 y ncebada=0.9856). Dicha biosorción se encuentra descrita de manera satisfactoria por los modelos de biosorción de soluto simple de Freundlich. Aun cuando las concentraciones finales no satisfacen las guías y normatividad para el agua de bebida, los resultados obtenidos confirman que los materiales analizados pueden remover arsénico en concentraciones menores a 1 mg/l. Dicha capacidad de remoción puede ser potenciada mediante la modificación física, química y genética de los biosorbentes utilizados. En dicho contexto, los resultados obtenidos en la presente tesis podrían ser utilizados como base para el desarrollo de procesos de mejoramiento de la capacidad de remoción y de modelos piloto para la remoción de arsénico del agua de bebida. Asimismo, se recomienda analizar su aplicación en la remoción de otros metales pesados en medio acuoso.