Síntesis verde de nanopartículas de hierro a partir de extractos de yerba mate y sales de hierro útiles para la remoción de contaminantes

NOELIA I. KOZLOWSKI; IVÁN E. LÓPEZ; EMILIANO R. NEIS; HERNÁN D. TRAID; PATRICIA PSCIPIONI; MARÍA L. VERA; MARTA I. LITTER

Simposio; 3º Simposio Municipal de Investigación, Extensión y Desarrollo Local; 2023

Municipalidad de Posadas

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 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.Una nueva 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, se están desarrollando métodos más seguros y ambientalmente amigables para obtener nanopartículas basadas en Fe por rutas de síntesis de química verde (g-FeNPs) a partir de extractos de plantas naturales como la yerba mate, con alto contenido de polifenoles.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, y en el filtrado 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, variando las relaciones molares (RM) de los reactivos Extracto:Fe (0,5:1; 1,5:1; 3:1), obteniéndose, en todos los casos, 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. Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante espectroscopía UV-Visible, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X.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, pH 3). Con el extracto de yerba mate (sin nanopartículas), 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, siendo el más activo el sintetizado con la RM Extracto:Fe 3:1. 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 compuestos basados 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 los compuestos de Fe.