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

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

Buenos Aires

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

Los compuestos orgánicos persistentes y los metales pesados han sido considerados contaminantes prioritarios hasta 1990. En las dos últimas décadas se ha comenzado a tener en cuenta y se ha intentado controlar la emisión de los llamados ?contaminantes emergentes?. 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 en ríos de todo el mundo. Un ejemplo critico fue el del antibiótico ciprofloxacina para el cual se encontraron concentraciones de hasta 6,5 mg/L (Petrie et al., 2015) La remoción de contaminantes por métodos adsortivos ha surgido como una alternativa aplicable y de gran interés frente a esta problemática. En particular, el desarrollo de adsorbentes de bajo costo presenta una opción alentadora frente a los costosos tratamientos convencionales. Algunos de los productos secundarios de la industria alimenticia como quitina, quitosano, karragenanos y keratina, tienen capacidad adsortiva y pueden usarse como base de sorbentes en fase heterogénea. La keratina puede ser obtenida a partir de cuerno de vaca, y su aprovechamiento presenta 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 utilizando keratina de cuerno de vaca reforzada con nanohojas de óxido de grafeno. Este material 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 con hexano para la remoción de lípidos y otros compuestos coexistentes en el mismo. A diferencia de otros materiales derivados de keratina, en este caso se utiliza todo el cuerno 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) desde 300 hasta 1000 % dependiendo el grado de hidrólisis. Por medio de espectroscopía infraroja y Raman se pudo constatar que la hidrólisis logra la ruptura de puentes disulfuro y cambios en la conformación alfa-hélice que caracterizan la resistencia mecánica del cuerno de vaca.La mayor adsorción se observó a pH 6, mientras que a pHs más ácidos y más alcalinos se observa un decaimiento de la capacidad de adsorción (q) en un 20%. Esto puede deberse a que el pKa del grupo carboxílico de la ciprofloxacina y el pI de la keratina son similares (alrededor de pH 6). Por esto tanto la proteína como el antibiótico tendrán una densidad de carga similar a pHs distintos de sus pI y pKa y por lo tanto sufrirán mayor repulsión electrostática que al pH en el cual las cargas de los grupos funcionales se encuentran equilibradas.La keratina, sintetizada por este método y reforzada con óxido de grafeno, permite la adsorción de contaminantes emergentes en fase heterogénea, facilitando su remoción del medio de acción. Se presentaran resultados de cinéticas de adsorción, isotermas de adsorción e interferencias posibles.