Síntesis verde de nanopartículas basadas en hierro para la remoción de Cr(VI) mediante Procesos Avanzados de Oxidación/Reducción

LÓPEZ, IVÁN ; NEIS, EMILIANO; SCIPIONI, PATRICIA; TRAID, HERNÁN; VERA, MARÍA LAURA; LITTER, MARTA IRENE

Río Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

Fundación Argentina de Nanotecnología

El cromo es un metal pesado utilizado en múltiples procesos industriales, principalmente en la industria metalúrgica para el acabado de metales y en la industria forestal para la conservación de la madera. Las especies de cromo más abundantes en agua son el Cr(III) y Cr(VI), siendo esta última la de mayor peligrosidad, por tratarse de un carcinógeno humano muy conocido. El proceso más utilizado para el tratamiento de Cr(VI) en agua es su reducción a especies de Cr(III), menos tóxicas y menos móviles [1].Una alternativa promisoria para la eliminación de Cr(VI) en aguas es el uso de nanopartículas (NPs) basadas en hierro (Fe), como las NPs de hierro cerovalente (nZVI, del inglés nanoscale zerovalent iron), o de nanoóxidos de Fe como nanomagnetita (nFe3O4) o nanomaghemita (nγ-Fe2O3), que promueven reacciones de óxido-reducción combinadas con procesos de adsorción y coprecipitación.El método más comúnmente utilizado para la síntesis de nZVI es la reducción química de sales de Fe(II) o Fe(III) con borohidruro de sodio (NaBH4), un compuesto tóxico e inflamable. Sin embargo, en los últimos tiempos, se han reportado métodos más seguros y ambientalmente amigables para obtener nanopartículas basadas en Fe (g-FeNPs) por un método de química verde a partir de extractos de plantas naturales con alto contenido de polifenoles [1]. En este trabajo, se sintetizaron g-FeNPs a partir de extractos de yerba mate. Para el proceso de extracción, se utilizó polvo de yerba mate y agua a 80 °C como solvente. El extracto se centrifugó, se filtró y se determinó el contenido de polifenoles por el método de Folin-Ciocalteu (ISO, 2005). Luego, se agregó al extracto una solución 0,1 M de FeCl3.6H2O a temperatura ambiente, obteniéndose g-FeNPs dispersas en el extracto. Posteriormente, para obtener polvo nanoparticulado (libre de extracto), se centrifugó la suspensión a 3500 rpm, y las g-FeNPs sedimentadas se lavaron con agua destilada y se secaron en un horno de convección forzada a 50 °C durante 8 h.Se evaluó la eficiencia del extracto de yerba mate, del polvo nanoparticulado de g-FeNPs y de la suspensión acuosa de nanopartículas para la transformación de Cr(VI) (300 μM). Con el extracto de yerba mate, se obtuvo un 58% de transformación de Cr(VI) en 2 h de reacción, con el polvo nanoparticulado se mejoró levemente la remoción, alcanzándose un 62% a las 2 h y un 71% a las 4 h de reacción. Por otro lado, con la suspensión nanoparticulada de g-FeNPs, se alcanzó una excelente transformación (100%) del Cr(VI) en sólo 5 min de reacción. Como conclusión, se obtuvieron nanopartículas basadas en Fe empleando un método de síntesis rápido, sencillo y amigable con el medio ambiente. Se probó que tanto el extracto de yerba mate, como el polvo nanoparticulado tienen actividad para la remoción de Cr(VI), pero la remoción fue mayor y más rápida con la suspensión de g-FeNPs en el extracto, lo que indicaría un efecto sinérgico entre los polifenoles y las nanopartículas.