REMEDIACIÓN DE MEDIO AMBIENTE USANDO TECNICAS DE ELECTROESTIRADO

AYELEN SANTOS; DAVID PICÓN; ALICIA VERGARA; NICOLAS TORASSO; LAURA RIBBA; SILVIA GOYANES

Congreso; SAM CONAMET 2022; 2022

Existe una creciente preocupación mundial por los problemas ambientales. La calidad del medio ambiente se ha deteriorado debido a diferentes factores, tanto naturales (polvo volcánico, partículas de sal marina, ozono formado fotoquímico, productos de las fibras forestales), como antropogénicos (industrialización, procesamiento de combustibles fósiles, crecimiento de la población, con un gran aumento en la producción de desechos y la demanda de recursos naturales). Esto ha despertado un gran interés en el desarrollo de dispositivos de alta eficiencia para la detección y eliminación de contaminantes. En esa línea, los filtros nanoestructurados han ganado interés en los últimos años, gracias a su gran área superficial, alta relación de aspecto, buenas propiedades mecánicas y capacidad de incorporar diferentes funcionalidades [1].El electroestirado o elecrospinning (Figura 1) es una técnica que permite obtener nanoestructuras nanoestructuras en gran escala, puediendose obtener hoy en día rollos de hasta 1,80 m de ancho, muy popular por su facilidad y bajo costo. Se pueden electroestirar diferentes polímeros, incluyendo biodegradables, y la morfología de la nanoestructura obtenida dependerá del material y de los parámetros de proceso [2]. Si bien en el proceso de fabricación de las nanofibras están involucrados solventes, en el caso de polímeros solubles en agua, como el alcohol polivinílico (PVA), el proceso de electroestirado es completamente amigable con el medio ambiente.En este trabajo se detallan una serie de desarrollos obtenidos mediante la técnica de electroestirado con la finalidad de solucionar algún problema medioambiental utilizando el mismo polímero soluble en agua (PVA). Un uso directo de las membranas es para la filtración de aguas, pudiendo retener bacterias y partículas de tamaño nanométrico, gracias a su estructura porosa. Mas aun la inclusión de activos bactericidas, tales como nitrato de zinc, ha demostrado otorgar al filtro la actividad antibacteriana. Un gran problema que aqueja a buena parte de la Argentina es la presencia de arsénico en el agua, lo que conduce a enfermedades agudas o crónicas. La eliminación de arsénico del agua por adsorción en óxidos de hierro a escala nanométrica y los complejos que contienen hierro, como la magnetita y la maghemita, se han estudiado ampliamente como adsorbentes de arsénico [3]. Sin embargo, para maximizar los sitios de adsorción disponibles y aumentar la eficiencia, se debe evitar la aglomeración. Esto puede lograrse mediante la inmovilización de las partículas en una matriz permeable al agua, evitando dejar nanopartículas libres en el ambiente que se está remediando. En particular, se logró inmovilizar nanopartículas de magnetita en nanofibras de PVA, para uso como capturadores de arsénico. Para ello se utilizó un método in situ de síntesis en la solución a electroestirar. Con este tipo de membranas se demostró que es posible remover el arsénico del agua llegando a valores tan bajos como 1 ppb (muy inferior al que sugiere la OMS). Una alternativa a la utilización de nanopartículas metálicas es el uso de sustancias que posean grupos aminos capaces de protonarse, como es el caso del quitosano. Para estudiar esto se electroestiró una membrana conteniendo quitosano en una proporción 50/50 con PVA. En este caso el sistema mostro una respuesta más rápida que en el caso anterior pero la eficiencia de remoción fue menor.En un desarrollo reciente se demostró, además, que la inclusión de L-cisteína (un aminoácido natural) en fibras electroestiradas de PVA le otorga a la membrana la capacidad de actuar como sorbente de arsénico en agua. En particular se logró obtener porcentajes de arsénico en agua menores a los que sugiere la organización mundial de la salud.Finalmente se logró, a partir de este mismo tipo de membranas, aplicando solo tratamientos térmicos con temperaturas menores a 190 °C, desarrollar paños para sorber ácido sulfúrico al 98 % con una capacidad de sorción de un 1200 wt%. Mas aun, si el tratamiento térmico se extiende a temperaturas de 800 °C o mayores se obtienen carbones altamente porosos con áreas BETsimilares a la de los carbones activados, pero con alta integridad. En conclusión, la técnica de electroestirado puede dar lugar a materiales con la capacidad de aportar soluciones a la problemática medioambiental, sin contribuir nuevas fuentes de contaminación durante el procesamiento del material si se utilizan polímeros solubles en agua.