Conferencia dictada por la Dra Noemi Zaritzky : Perspectivas Tecnológicas en Argentina.Recuperación de quitina y quitosano a partir de residuos de la industria pesquera.

ZARITZKY N. E.

Buenos Aires

Workshop; Taller internacional de Biorefinerías. SMIBIO Workshop. Ministerio de Ciencia Tecnología e Innovación Productiva MINCYT, Bioeconomia Argentina , SMIBIO Workshop , INTA.; 2016

Ministerio de Ciencia Tecnología e Innovación Productiva MINCYT- INTA

El procesamiento de crustáceos en la ciudad de Puerto Madryn genera residuos sólidos, exoesqueletos, que son descartados en basurales constituyendo un contaminante ambiental para la región. El quitosano ( QS) es un polisacárido lineal que se obtiene a partir de residuos sólidos de la industria pesquera como son caparazones y exoesqueletos de crustáceos, langostinos, etc. que presentan una cantidad apreciable de quitina. Por sus propiedades funcionales y fisicoquímicas, el quitosano presenta aplicaciones muy variadas, entre ellas la capacidad de adsorber metales o de clarificar aguas residuales conteniendo petróleo emulsionado.Es un biopolímero ecológicamente compatible, por ser biodegradable y no tóxico. En una primera etapa se obtuvo quitina a partir de desechos de exoesqueletos de langostinos los cuales fueron despigmentados, descalcificados y desproteinizados. Para la obtención de quitosano, la quitina fue desacetilada con NaOH al 50%, determinándose su peso molecular y el grado de desacetilación (método potenciométrico y FTIR) El rendimiento en quitina fue de 24.1%; el grado de desacetilación del quitosano obtenido fue del 90.2% y su peso molecular de 2x105Da. Debido a la baja estabilidad del quitosano a bajos pH, se sintetizaron micro/nano partículas de quitosano (MQS) por gelificación iónica utilizando tripolifosfato de sodio como agente reticulante. Se determinó el efecto de las concentraciones relativas de los reactivos empleados en el potencial Z y en el tamaño de las partículas. Para una relación de QS-TPP de 1,25mg/ml y 1,50mg/ml se observaron tamaños de partículas menores a 140nm.Tanto las partículas de quitosano como las micro/nanopartículas se aplicaron para la remoción de Cr(VI), altamente tóxico y cancerígeno. La concentración de cromo total se determinó por espectroscopía de absorción atómica. Se obtuvieron experimentalmente las isotermas de adsorción de Cr(VI) en QS y MQS y las cinéticas correspondientes . Se analizaron los efectos del pH, el tiempo de contacto. Además se determinó el estado de oxidación del metal adsorbido. QS como MQS mostraron una buena eficiencia en la adsorción de Cr (VI), la cual varió significativamente en función del pH del medio; el equilibrio se alcanzó después de 1h de contacto para el QS y 3h para las MQS. El cromo adsorbido en las micronanoparticulas se redujo en un alto porcentaje a cromo trivalente (no tóxico). El quitosano y las micropartículas de quitosano fueron efectivas para la remoción del C(VI), las MQS mejoraron la adsorción del metal a bajos pH y disminuyeron el grado de toxicidad del mismo. Por otra parte los hidrocarburos obtenidos del petróleo son una de las fuentes de energía más importantes en la actualidad. El proceso de refinación utiliza grandes cantidades de agua en varias etapas del proceso generándose efluentes líquidos contaminados. Estos efluentes deben ser tratados para cumplir con las regulaciones ambientales y mejorar su calidad antes de ser volcados en cuerpos de agua adyacente a las plantas de refinación y petroquímica. En el caso de la provincia de Buenos Aires la concentración máxima admisible de hidrocarburos en el efluente debe ser menor a 30 mg/L (Resolución 336/2003-Privincia de Buenos Aires). Los efluentes líquidos en una planta suelen encontrarse emulsionados requiriéndose su separación en sus dos componentes mayoritarios: agua y fase oleosa (petróleo y derivados). Una de las estrategias con más frecuencia usada para la depuración de este tipo de contaminantes en las refinerías son las piletas API, en estas la separación de fases ocurre por diferencia de densidad, sin embargo es frecuente que los efluentes generados estén emulsionados siendo difícil su separación física. Actualmente existe una tendencia a utilizar agentes coagulantes y floculantes que sean amigables y biocompatibles con el medio ambiente. Entre los procesos más económicos y sustentables se encuentra la utilización de biopolímeros que no generan barros tóxicos como subproducto del proceso de clarificación.Se ha propuesto como estrategia innovadora la utilización de biopolímeros que logren desestabilizar las emulsiones petróleo/agua para lograr la clarificación del agua previo a su vertido en canales, cursos de agua etc. El quitosano es biodegradable, no tóxico y un agente coagulante/floculante ya que es un polielectrolito catiónico (la molécula presenta alta densidad de cargas positivas que reacciona con las cargas negativas de la emulsión generando fenómenos de coagulación y floculación. Se ha estudiado la acción del quitosano para la clarificación de aguas residuales de la industria del petróleo. Asimismo se ha determinado la dosis óptima de surfactante y de biopolímero y el tiempo necesario para lograr que se genere la floculación y precipitado de la fase oleosa. Se han utilizado diversas técnicas para analizar los fenómenos: microscopía óptica, medición de turbidez, demanda química de oxígeno (DQO), mediciones ópticas basadas en la dispersión estática de la luz y Potencial Z.Los resultados alcanzados hasta el presente son promisorios. Se logró comprobar la eficiente acción del quitosano como coagulante/floculante en sistemas emulsionados con presencia de petróleo encontrando la dosis optima de tratamiento; por tal motivo este biopolímero al ser un polielectrolito catiónico tiene un alto poder de acción para generar una separación de fases óptima en efluentes emulsionados generados en la industria petrolera. La clarificación de la fase acuosa se logra en cortos tiempos de contacto permitiendo que el agua residual cumpla con los requerimientos para el vertido en cuerpos de agua adyacentes a una refinería. Asimismo es importante recalcar que este biopolímero es compatible con el medio ambiente y proviene de subproductos residuales de la industria pesquera por lo tanto su uso resulta en una alternativa sustentable. El aprovechamiento de los desechos de exoesqueletos de crustáceos patagónicos constituye un tema importante en la revalorización económica de residuos para la región. El desarrollo de nuevos sistemas permitirá realizar aportes originales en la obtención de productos que contribuyan al desarrollo de tecnologías ligadas al medio ambiente