Eliminación de los iones metálicos Cd(II), Cr (VI), Cu(II), Pb(IV) y Zn(II) de disoluciones acuosas mediante adsorción residuos agrícolas y forestales de bajo coste

Abstract

La contaminación de aguas industriales y naturales por iones de metales pesados es uno de los mayores problemas ambientales en la actualidad. Las enfermedades relacionadas con la contaminación del agua se consideran entre las principales causas de muerte en el mundo y se estima que más de dos millones de personas mueren cada año por esta causa [1]. La contaminación por iones de metales pesados puede ser tanto de origen natural como antropogénico. La primera está relacionada con la erosión de los suelos, las actividades volcánicas y la meteorización de rocas, mientras que la segunda es el resultado de actividades industriales como el refino de metales, la minería, los encurtidos, la fabricación de baterías, pesticidas, colorantes, textiles, fertilizantes, etc. [2]. Los metales pesados tienen pesos atómicos que oscilan entre 62,5 a 200,6 y su gravedad específica es superior a 5,0 [3]. Aunque, algunos iones de metales pesados son micronutrientes para plantas y animales, su presencia en altas concentraciones es tóxica para los organismos vivos [4] ya que no son biodegradables en condiciones naturales, por lo que tienden a acumularse en dichos organismos, provocando diversas enfermedades y trastornos en los pulmones, los riñones, el hígado y el cerebro, siendo también cancerígenos [5,6]. Además, su presencia en las aguas residuales inhibe la biodegradación de los contaminantes orgánicos, que pueden estar presentes en las aguas residuales [7]. Según la Organización Mundial de la Salud, algunos de los metales de mayor preocupación inmediata son cadmio, cromo, cobre, plomo y cinc [8]. Se hace, por tanto, necesario el tratamiento de los efluentes que contengan iones de metales pesados, de manera que sean eliminados o reducidos a concentraciones mínimas, medioambientalmente tolerables. Se encuentran descritas en la bibliografía distintas técnicas utilizadas para la reducción de iones de metales pesados en los efluentes acuosos, entre ellas, precipitación química [9], electrodeposición [10], coagulación química [11], extracción con disolventes [12], procesos de membrana [13,-15], intercambio iónico [16] y adsorción [17]. Entre las distintas tecnologías que se ensayan para la eliminación de estos compuestos, la adsorción es una de las que más está siendo investigadas en la actualidad como consecuencia de su sencillez, bajo costo inicial, simplicidad de diseño, facilidad de operación, insensibilidad a la toxicidad de los contaminantes, alta eficacia de eliminación incluso en disoluciones diluidas, no generación de sustancias tóxicas y posibilidad de estudios cinéticos y de equilibrio sin necesidad de instrumentos sofisticados [18,19]. El carbón activo ha sido el adsorbente tradicionalmente utilizado en la eliminación de contaminantes a su gran área de superficie porosa, estructura de poros controlable, termoestabilidad, amplio espectro de grupos funcionales superficiales alta capacidad de adsorción, cinética de adsorción rápida y facilidad de regeneración [20]. Sin embargo, su elevado coste ha hecho que en los últimos años se haya intensificado la búsqueda de nuevos adsorbentes, fundamentalmente derivados de residuos vegetales [21,22].