CARACTERIZACIÓN SUPERFICIAL DE BIOMASA DE LA DIATOMEA Cyclotella meneghiniana Y BIOSORCIÓN DE CROMO (III)

REARTE T.A.; BOZZANO P.; IORIO A. F. DE

Concepción

Congreso; III Congreso Latinoamericano de Biotecnología Algal; 2012

Universidad de Concepción FICOLAB

La presencia de metales pesados en el ambiente es una importante problemática debido a su toxicidad y peligrosidad para la salud humana y el ecosistema. Las nuevas investigaciones, se enfocan en tecnologías novedosas, eficientes y particularmente costo-efectivas para la remoción de metales pesados en aguas. La biosorción promete cumplir con dichos requerimientos, ya que es un proceso pasivo que utiliza biomasa muerta, para sorber metales pesados o sustancias químicas disueltas en la fase líquida. Las microalgas han demostrado ser un potente biosorbente para distintas sustancias disueltas, gracias a la presencia de grupos funcionales en las membranas y cubiertas celulares capaces de complejar metales disueltos en la fase acuosa. El objetivo de este trabajo fue caracterizar química y cualitativamente la superficie de la biomasa del alga Cyclotella meneghiniana y estudiar el efecto del pH en la biosorción de cromo (III). La diatomea se cultivó en un fotobiorreactor de 10L en medio “Brackish” con adición de silicatos a 22±1°C, en luz continua a 2000lux. La biomasa se cosechó mediante coagulación-floculación y posterior centrifugación, se secó a 70°C, se molió y tamizó por un tamiz de malla de 0,5mm. Se lavó con agua destilada de modo de desorber partículas y sales adheridas a la biomasa. El número y tipo de sitios activos fueron determinados realizando titulaciones potenciométricas con HCl 0,1N en un intervalo de pH de 11 a 2, con NaCl 0,1N como electrolito de fondo y mediante análisis cualitativo por espectrometría IR transformada de Fourier. Se obtuvo el pH en el punto de carga cero mediante la técnica de titulación en masas. Se observaron los frústulos y la biomasa al microscopio electrónico de barrido y se realizaron ensayos en batch por triplicado para evaluar el efecto del pH en un intervalo de  de 2 a 6 sobre la biosorción de cromo (III). Las condiciones de sorción fueron: 24 horas de agitación, 1g/L de dosis de biosorbente, y concentración inicial del metal de 1,5mM. El pH fue ajustado con HCl y NaOH. Las titulaciones potenciométricas son utilizadas a menudo para caracterizar los tipos de grupos funcionales y su concentración sobre la superficie del biosorbente, lo cual es muy importante para evaluar su capacidad de sorción y los mecanismos involucrados. Se observó un importante efecto buffer de la biomasa en todo el intervalo de pH trabajado en la titulación, lo cual demuestra una heterogeneidad en los tipos de sitios activos sobre la superficie del biosorbente. La biomasa presenta un fuerte carácter básico, alrededor de pH 10,5 lo cual podría deberse a una importante presencia de grupos funcionales básicos sobre la superficie. De modo de aplicar un modelo, los datos de titulación (pH vs volumen titulante) fueron transformados en carga (Q) vs pH, siendo Q igual a la concentración total de carga negativa sobre el sólido (mmol/g). La primer derivada de Q vs pH (dQ/dpH) representa la distribución de las afinidades de los protones sobre el sólido, de la cual a partir de los picos observados puede estimarse los pKa de los principales grupos funcionales. Se observó un único pico predominante en la región del pH comprendida entre 9,5 y 10, denotando la predominancia de un tipo de sitio de carácter básico. Esto puede deberse principalmente a grupos aminas con valores de pKa comprendidos entre 9,5 y 11. Se ha estudiado la composición del componente orgánico en los frústulos silícicos en diatomeas, en las cuales se determinó entre otras, la presencia de cadenas extremadamente largas de poliaminas involucradas en la formación de los frústulos. Los espectros infrarrojos permitieron confirmar la heterogeneidad del biosorbente y evidenciar la presencia de los principales grupos funcionales presentes: grupos aminas (presentes en las largas cadenas de poliamidas y otras proteínas), silanol (característico de los frústulos silícicos), grupos carboxílicos y alifáticos. A partir de los ensayos de pH en un intervalo de 2 a 6, se observó un incremento en la sorción de cromo en función del pH alcanzando valores alrededor del 80% de remoción a pH 5,5, denotando que la sorción del metal es pH-dependiente. A valores mayores de pH, mayor cantidad de grupos funcionales tales como fosfatos, carboxilos, sulfonatos, entre otros, se encuentran cargados negativamente favoreciendo la atracción de cationes metálicos. A pH 6 ya se observa un efecto de la precipitación del metal, por la formación de la especie Cr(OH)3 a valores cercanos a la neutralidad. Por lo cual el pH óptimo de sorción se encuentra en el intervalo 5-5,5.