Gel de Keratina-Óxido de Grafeno para la adsorción de contaminantes emergentes

M.L. PERALTA RAMOS; J.A. GONZALEZ; M.E. VILLANUEVA; G. J. COPELLO

Taller; IV TACA- IV Taller Argentino de Ciencias Ambientales.; 2016

Los compuestos orgánicos persistentes y los metales pesados han sido consideradoscontaminantes prioritarios hasta 1990. En las dos últimas décadas se ha comenzado atener en cuenta y se ha intentado controlar la emisión de los llamados ?contaminantesemergentes?. Estos consisten en productos farmacéuticos, de cuidado personal,detergentes, plastificantes y aditivos industriales entre otros (Petrović et al., 2003)Hasta el día de hoy más de 200 compuestos farmacéuticos han sido detectados enríos de todo el mundo. Un ejemplo critico fue el del antibiótico ciprofloxacina para elcual se encontraron concentraciones de hasta 6,5 mg/L (Petrie et al., 2015)La remoción de contaminantes por métodos adsortivos ha surgido como unaalternativa aplicable y de gran interés frente a esta problemática. En particular, eldesarrollo de adsorbentes de bajo costo presenta una opción alentadora frente a loscostosos tratamientos convencionales. Algunos de los productos secundarios de laindustria alimenticia como quitina, quitosano, karragenanos y keratina, tienencapacidad adsortiva y pueden usarse como base de sorbentes en fase heterogénea.La keratina puede ser obtenida a partir de cuerno de vaca, y su aprovechamientopresenta una ventaja por darle un uso a partes del animal que son desechadas.En el presente trabajo se estudió la obtención de un material adsorbente utilizandokeratina de cuerno de vaca reforzada con nanohojas de óxido de grafeno. Estematerial se analizó para su aplicación en la adsorción del antibiótico ciprofloxacina.Los geles se obtienen con previa pulverización del cuerno de vaca entero y lavado conhexano para la remoción de lípidos y otros compuestos coexistentes en el mismo. Adiferencia de otros materiales derivados de keratina, en este caso se utiliza todo elcuerno y no la fracción soluble.Estos materiales consisten en aglomerados de keratina obtenidos por hidrólisis parcial.Se obtienen como bloques secos que llegan a tener hinchamientos (swelling) desde300 hasta 1000 % dependiendo el grado de hidrólisis. Por medio de espectroscopíainfraroja y Raman se pudo constatar que la hidrólisis logra la ruptura de puentesdisulfuro y cambios en la conformación alfa-hélice que caracterizan la resistenciamecánica del cuerno de vaca.La mayor adsorción se observó a pH 6, mientras que a pHs más ácidos y másalcalinos se observa un decaimiento de la capacidad de adsorción (q) en un 20%. Estopuede deberse a que el pKa del grupo carboxílico de la ciprofloxacina y el pI de lakeratina son similares (alrededor de pH 6). Por esto tanto la proteína como elantibiótico tendrán una densidad de carga similar a pHs distintos de sus pI y pKa y porlo tanto sufrirán mayor repulsión electrostática que al pH en el cual las cargas de losgrupos funcionales se encuentran equilibradas.La keratina, sintetizada por este método y reforzada con óxido de grafeno, permite laadsorción de contaminantes emergentes en fase heterogénea, facilitando su remocióndel medio de acción. Se presentaran resultados de cinéticas de adsorción, isotermasde adsorción e interferencias posibles.