Presentación_PROT_TCUE24-25_013

CURSO 2024-2025

TÍTULO DEL PROYECTO:

Convocatoria Prototipos orientados al mercado en TCUE CURSO 2024-2025

PROTOTIPO DE FILTRO POR BIOADSORCIÓN MEDIANTE QUERATINA DE PELO DE CERDO (Sus scrofa) Y OTROS BIOADSORBENTES AGROALIMENTARIOS, PARA LA DESCONTAMINACIÓN DE METALES PESADOS EN AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO HUMANO

Autora: Marina Victoria Zaremba Tsyupka Tutor: Académico: Santiago Zazo del Dedo Cotutor Académico: Juan Carlos García Prieto Colaborador: Manuel García Roig

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¿Por qué este proyecto?

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La contaminación por metales pesados es una problemática global

Metales pesados • No se degradan, se bioacumulan y son tóxicos a concentraciones.

Cromo

Aluminio

• Carcinógeno • Efluentes industriales (galvanoplastia, curtiduría, pinturas, etc.)

• Valor paramétrico: 50 μg/L*

• Acumulación en tejidos, neurotóxico • Agente coagulante en potabilización de agua.

• Valor paramétrico: 200 μg/L

RD 3/2023

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Necesidad de soluciones sostenibles y accesibles

Aquí y ahora

Bioadsorción

• Económicamente viable • Escalable

• Eficaz a concentraciones

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Residuos agroindustriales locales abundantes y sin aplicación comercial Pelo de cerdo

Rechazo de cáscara de arroz

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¿Cómo se llevó a cabo?

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Confirmar la bioadsorción de cromo y aluminio en el pelo de cerdo y el rechazo de cáscara de arroz.

Determinar la eficiencia de cada bioadsorbente para cada metal

Ajustar los datos a diferentes modelos de adsorción

Caracterizar la superficie del pelo de cerdo mediante FT-IR

Metodología 1. Obtención de residuos agroalimentarios 2. Preparación de aguas sintéticas (Cr⁶⁺ y Al³⁺)

3. Ensayos de bioadsorción en batch 4. Caracterización del pelo de cerdo mediante FT-IR 5. Ajuste a modelos de Freundlich y Langmuir 6. Visualización y análisis de datos con RStudio

1. Obtención de residuos agroalimentarios Pelo de cerdo

• Limpieza (Ramírez-Paredes et. al, 2000) • Incubación con NaOH 0.2N, 48h • Hidrólisis ácida con HCl 8M, 16.5h (Palomino-Amorina et al., 2016) • Lavado y secado a 40ºC, 24h

Rechazo de cáscara de arroz

• Lavado y secado a 40ºC, 24h

2. Preparación de aguas sintéticas (Cr⁶⁺ y Al³⁺)

Reactivos • K₂Cr₂O₇ • AlK(SO₄)₂·12H₂O

Disoluciones de concentración conocida • 0-200 μg Cr⁶⁺ /L • 0-600 μg Al³⁺ /L

3. Ensayos de bioadsorción en batch Condiciones: • 10 mL • 150 rmp • 22 ºC • 4h • 0.1 g bioadsorbente • pH 3.0 (Cr⁶⁺ ) o 4.0 (Al³⁺)

Determinación de los metales en el agua

Método de la difenilcarbazida (Standart Methods APHA, 1998) Método del eriocromo cianina R (Standart Methods APHA, 1998)

3. Ensayos de bioadsorción en batch Método de la difenilcarbazida (Standart Methods APHA, 1998)

Método del eriocromo cianina R (Standart Methods APHA, 1998)

4. Caracterización del pelo mediante FT-IR • Antes y después de la bioadsorción de Cr⁶⁺

5. Ajuste de datos a modelos de Freundlich y Langmuir Cálculo parámetros de bioadsorción

• Q (μg metal adsorbidos/g bioadsorbente) • %R (porcentaje de remoción del metal)

Modelo de FreundlichKuster

• Adsorción en superficies heterogéneas

Modelo de Langmuir

• Adsorción en monocapa saturada sobre la superficie del sólido adsorbente

6. Visualización y análisis de datos con RStudio

Resultados

Bioadsorción de Cr⁶⁺ • •

•

Disminución de concentración de cromo en el agua.

Alta adsorción con pelo de cerdo (hasta 90%) Modelo de Langmuir con buen ajuste para ambos bioadsorbentes

Bioadsorción de Al³⁺ • •

•

Adsorción eficaz con pelo, moderada con arroz Menor capacidad de remoción en general que con el Cr⁶⁺, pero prometedor Modelo de Langmuir con buen ajuste para ambos bioadsorbentes

Bioadsorción de Cr⁶⁺

Bioadsorción de Al³⁺

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¿Cuáles son sus posibilidades de explotación?

Análisis sobre posibilidad de explotación Aplicabilidad y ventajas competitivas

• Residuos ampliamente disponibles • No compiten con usos alimentarios ni energéticos • No requieren de un pretratamiento complejo y costoso

Análisis sobre posibilidad de explotación Posibilidades de explotación

• Creación de una spin-off universitaria o proyecto piloto en el entorno TCUE • Colaboración con empresas del sector agroalimentario y ambiental • Producción y distribución de biofiltros a pequeña escala

Análisis sobre posibilidad de explotación Limitaciones

• Falta de información técnico-económica detallada sobre la regeneración.

• Proceso estudiado como biorreactor discontinuo • Aún no se ha validado frente a matrices reales con interferencias • Reproducibilidad del bioadsorbente

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¿Qué perspectivas futuras tiene?

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Esquema de un sistema BioCrAl-Fix

Recolección de bioadsorbentes

Pretratamiento bioadsorbentes

Entrada de agua

Pretratamiento agua

Arqueta de bombeo

BioCrAl-Fix

Salida de agua

Reutilización del agua

¡Muchas gracias por su atención!