Hidrogeles de Origen Natural para Remoción de Amonio de Aguas Residuales

JUSTO DIETRICH; SEBASTIAN BONANNI; JIMENA SOLEDAD GONZALEZ

Mar del Plata

Congreso; 20° Congreso Internacional de Materiales (SAM2022); 2022

La contaminación del agua por amonio es una problemática que se presenta comúnmente en la actividad agrícola, industrial y urbana. Uno de los métodos típicos utilizados para la remoción del amonio de aguas residuales se basa en el proceso biológico de nitrificación y denitrificación: un tipo de bacteria denominada ?nitrificante? convierte al amonio en nitrato en condiciones aeróbicas y, posteriormente, al nitrato en nitrógeno gaseoso en condiciones anaeróbicas. Este proceso biológico es aplicado en los biofiltros de lecho fijo, cuyo relleno poroso absorbe el agua circulada y atrapa a las bacterias encargadas de la remoción del contaminante [1].Los materiales más utilizados como relleno de biofiltro son arena, granza y arcilla, dada su capacidad de absorción de agua y su bajo costo. Debido al alto peso de estos materiales y las dificultades para la construcción de los filtros, se planteó a los hidrogeles como potencial reemplazo de los materiales tradicionales: su gran capacidad de absorción de agua respecto al peso propio del material y la capacidad de utilizar polímeros biodegradables son ventajas importantes. Además, es posible incorporar refuerzos como almidón o arcillas que mejoren la estabilidad o la resistencia del material. Entre estos polímeros se destacan los alginatos: además de biopolímeros también son polielectrolitos, lo que permite disolver el material de partida en agua y formar hidrogeles compuestos mediante gelación ionotrópica. [2]El presente trabajo abarca varios aspectos, desde la síntesis y caracterización de los hidrogeles hasta la construcción de un biofiltro con el material candidato. Para ello, se prepararon formulaciones de hidrogeles de alginato en forma de perla, reforzadas con almidón y/o bentonita en distintas proporciones (Figura 1), y se realizaron ensayos de caracterización como Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier, Termogravimetría, Microscopía electrónica (Figura 2), grado de hinchamiento y determinación de la fracción de gel. Luego, se estudió la capacidad de adsorción de amonio (Figura 3) y bacterias de cada formulación, con el fin de predecir cuáles tendrían mejor desempeño como material de relleno. Se lograron formar perlas en escala planta piloto con una bomba peristáltica, tanto las perlas sin refuerzo de alginato, como las perlas con alginato/almidón y bentonita Todas mostraron ser porosas con paredes de poros del orden de los micrones Las perlas demostraron que son capaces de adsorber amonio en solución acuosa. Actualmente, se están fabricando biofiltros con los materiales seleccionados y se comparó el desempeño con otro sistema de iguales características, pero relleno con los materiales convencionales.Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en los ensayos, se realizará además un estudio de factibilidad económica para determinar la viabilidad de los biofiltros con hidrogel como material de relleno, en función de su capacidad de remoción de amonio y el costo asociado.