Nanocompósito de queratina y TiO2 con actividad fotocatalítica y adsortiva para la remediación de agua.

MARÍA EMILIA VILLANUEVA; PUCA, MAYRA; PEREZ BRAVO, JONAS; JONATHAN GERMÁN BAFICO; COPELLO, GUILLERMO J

Mar del Plata

Workshop; IV workshop de polimeros biodegradables y biocompuestos; 2021

INTEMA

INTRODUCCIÓNLa queratina puede ser obtenida a partir de materiales residuales de la industria ganadera y avícola. En trabajos anteriores se desarrolló un gel de queratina con la capacidad de modificar su swelling de acuerdo con el pH en que se esté trabajando, siendo mayor a pH básico1. Para aprovechar esta propiedad en la remediación de aguas residuales se le incorporaron nanopartículas de óxido de Titanio (nTiO2) para la obtención de hibridos orgánico - inorgánico con funcionalidad biosorbente y degradación fotocatalítica. Además de la capacidad de adsorción, el hidrogel podría separarse del agua mediante una simple extracción en lugar de un procedimiento complejo.MATERIALES Y MÉTODOSLa preparación de los hidrogeles se realizó mediante una hidrólisis suave de queratina en medio alcalino y posteriormente se le agregaron nanopartículas de TiO2. Se realizaron ensayos de adsorción del contaminante emergente trimetoprima en oscuridad en diferentes condiciones y se evaluó su actividad fotocatalítica utilizando una lámpara de Xenon para imitar la luz solar. Las cuantificaciones de la droga se realizaron mediante HPLC (isocrático acetona, agua (40:60), flujo 1 mL/ min, columna C18 150 x 4,6 mm, detección UV λ=269 nm). RESULTADOS Y DISCUSIÓNEn el presente trabajo se desarrollaron nanocompósitos de queratina y nTiO2 para la degradación fotocatalítica de la trimetoprima. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mediante FT-IR y FT-Raman, en los que se observaron las bandas típicas de los componentes del compósito. En los ensayos de swelling se puedo apreciar que el agregado de TiO2 no modifica el swelling de los materiales y éste varía de acuerdo al pH del medio, siendo mayor a valores de pH básicos. También se evaluó la adsorción de la trimetoprima en oscuridad a diferentes temperaturas y en función del tiempo. Se observó que los geles sólo adsorben significativamente el contaminante a temperaturas mayores a 45 °C. También se evaluó la adsorción a diferentes valores de pH y se observó que no existen diferencias significativas entre los valores de pH ensayados (p>0,05). También se realizaron ensayos para evaluar la actividad fotocatalítica. Al evaluar la cinética de desaparición de la trimetoprima se observó que en un primer ciclo no había diferencias significativas entre la queratina sola (K) y la reforzada con nanopartículas (K-TiO2), sin embargo, en un segundo ciclo se evidencia claramente la presencia de la actividad fotocatalítica, ya que sólo aquellas aguas tratadas con K-TiO2 presentaron una disminución en la concentración de trimetoprima (Figura 1). Este ensayo se repitió dos veces más y se comprobó que la eficiencia de la actividad fotocatalítica no desciende significativamente (p>0,05). También se determinó la fotocorriente y se observó que tanto TiO2 como K-TiO2 tuvieron una respuesta fotoeléctrica. La fotocorriente de K-TiO2 10% mejoró en comparación con la muestra nTiO2. Esto puede deberse a la transición mejorada de los portadores fotogenerados a través de la estructura de red porosa. Sin embargo, en los estudios de degradación de contaminantes, no se pudo encontrar una diferencia significativa entre nTiO2 y K-TiO2 (p> 0.05). Esto podría deberse a la dificultad en la difusión de las especies químicas involucradas.