Aprovechamiento de residuos vegetales para la eliminación de cobre presente en medios acuosos mediante biosorción

Abstract

Esta Tesis Doctoral se ha realizado dentro del Grupo de Investigación "Concentración de Sólidos y Biorrecuperación (RNM 152)" del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Granada.

El agua es cada vez un bien más preciado y escaso, por lo que su gestión integral para el bien común de la sociedad es muy importante. El desarrollo de la sociedad ha provocado muchas veces que, a costa del crecimiento industrial, la protección del Medio Ambiente se obviara. Esta falta de protección al Medio Ambiente ha producido en numerosas ocasiones problemas muy graves, debido fundamentalmente a la contaminación producida por los distintos residuos generados como consecuencia de diversas actividades humanas, principalmente industriales y agrícolas.

Uno de los problemas más graves de contaminación es la producida por los metales pesados, ya que han producido daños tanto a las personas como a los diferentes ecosistemas, en especial a los ecosistemas acuáticos.

Los metales tienen tres vías principales de entrada en el medio acuático: la vía atmosférica, se produce debido a la sedimentación de partículas emitidas a la atmósfera por procesos naturales o antropogénicos; la vía terrestre, producto de filtraciones de vertidos, de la escorrentía superficial de terrenos contaminados y otras causas naturales; y la vía directa, consecuencia de los vertidos directos de aguas residuales industriales y urbanas a los cauces fluviales. Es por tanto necesario evitar la entrada de metales pesados en los medios acuáticos.

En muchos casos se han establecido normativas que regulan las cantidades máximas de metal que puede contener un efluente antes de ser vertido al medio acuático y así evitar la contaminación del medio en la fuente de origen. Con este fin se han desarrollando diferentes tecnologías que resultan efectivas aunque en algunos casos no son siempre adecuadas, suponiendo su aplicación un alto coste energético y de reactivos. La problemática mencionada demanda una tecnología limpia y capaz de retirar los contaminantes, permitiendo de nuevo su uso y el equilibrio de los ecosistemas.

Tradicionalmente para el tratamiento de efluentes contaminados se han usado distintos procesos como la precipitación química, el intercambio iónico, la adsorción, la tecnología de membranas, procesos electroquímicos y las extracciones orgánicas, todos ellos en algunas ocasiones poco efectivos, o si lo son, el coste de dichos tratamientos es demasiado alto para que su aplicación resulte viable.

En los últimos años, ha aparecido una nueva tecnología llamada biosorción que consiste en el fenómeno de captación pasiva de iones metálicos, basado en la propiedad que ciertos tipos de biomasas inactivas o muertas poseen para enlazar y acumular este tipo de contaminantes por diferentes mecanismos.

En los últimos años se ha diversificado la utilización de biomasa muerta o productos derivados de ella, ya que, además de eliminar el problema de la toxicidad, presenta ventajas económicas, tanto de mantenimiento como evitando el suplemento de nutrientes. En este sentido, hoy día se ha potenciado el uso de diferentes residuos, principalmente de origen agrícola o forestal, para la eliminación de metales pesados mediante biosorción.

En este trabajo, se han seleccionado cinco residuos de origen agrícola y forestal, para la eliminación de cobre en medios acuosos: hueso de aceituna, cáscara de piña, cáscara de piñón, cáscara de almendra y corteza de pino. Estos residuos se generan en cantidades importantes en la Comunidad Andaluza y en la actualidad, la mayoría de ellos son utilizados como combustibles para producción de energía, por lo que su uso como materiales biosorbentes podría ser alternativo o complementario a su empleo como combustibles.

A continuación se hace un breve resumen del plan de trabajo realizado: 1.Caracterización físico-química de los cinco residuos para su aplicación como biosorbentes de metales pesados. 2.Estudio en discontinuo de la biosorción de Cu2+ con los cinco residuos. 3.Estudio en columna de relleno de la biosorción de Cu2+ con los cinco residuos. 4.Estudio en discontinuo de mezclas Cu2+/Pb2+ con los cinco residuos. 5.Estudio en columna de relleno de mezclas Cu2+/Pb2+ con los cinco residuos.

De los resultados obtenidos en el presente trabajo, se puede concluir que el hueso de aceituna, la cáscara de almendra, la cáscara de piña, la cáscara de piñón y la corteza de pino, poseen la capacidad de retener Cu2+ en medios acuosos, en un amplio rango de concentraciones y en unas condiciones de operación (pH, temperatura, concentración de biosorbente, etc.) que indican su potencial interés como biosorbentes para su posible aplicación en la depuración de efluentes a escala industrial.