Aplicaciones de la Bioadsorción

1.2.3.1. Remoción de contaminantes orgánicos

La bioadsorción adquiere significado para la eliminación de sustancias peligrosas ya que puede utilizarse como un proceso de separación individual o puede ser parte de otros, procesos biológicos.

En la agricultura se utilizan varios tipos de plaguicidas algunos de ellos son persistentes, tienen mutaciones y efectos cancerígenos un adsorbente adecuado para eliminarlos es carbón activado, la desventaja es el alto precio, esto ha motivado a los investigadores a explorar la posibilidad de usar materiales alternativos que se originan en la naturaleza o son residuos de otros procesos, turba, carbón activado, madera, corteza de eucalipto, cáscara de arroz, quitina, cenizas o lodos activados, etc. (Yadav, 2010).

Estos son materiales relativamente baratos, pero suelen caracterizarse por sus bajos niveles de adsorción. Esta desventaja puede ser compensado por mayores cantidades de adsorbente. Una alternativa para la recuperación y/o la eliminación

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ambientalmente aceptable de contaminantes podría ser, la adsorción pasiva de contaminantes a partir de soluciones acuosas utilizando una masa microbiana no viva renovable (Derco & Vrana, 2018).

(Aksu, 2005) realiza un estudio sobre la aplicación de biosorción para la eliminación de contaminantes orgánicos donde indica que la biosorción también se está convirtiendo en una alternativa prometedora para reemplazar o complementar los actuales procesos de eliminación de contaminantes orgánicos de las aguas residuales. Entre estos contaminantes, los tintes, los fenólicos y plaguicidas han sido recientemente objeto de gran preocupación debido a su extrema toxicidad y/o persistencia en el medio ambiente.

1.2.3.2. Remoción de metales pesados

La biosorción y la bioacumulación pueden aplicarse para eliminación de metales pesados del agua, así como de aguas residuales, ya que en muchos casos es rápida, selectiva y de elevada eficiencia. Otras ventajas, como la aplicabilidad contra diversos tipos de contaminantes, la sencillez del proceso, el bajo costo y la facilidad de funcionamiento, así como el potencial de reutilización de los adsorbentes, hacen beneficiosa la bioadsorción (Anastopoulos, y otros, 2019), así mismo se descubrió que la eliminación de los metales pesados del medio ambiente con métodos biotecnológicos, los métodos deben considerar una serie de factores físico-químicos como la temperatura, el pH, el tiempo de contacto de la biomasa, la concentración de la solución que contiene metales y la toxicidad cuando se aplican microorganismos vivos (Derco & Vrana, 2018).

Se ha demostrado que la adsorción es un método excelente para la eliminación de metales pesados de las aguas residuales y los suelos contaminados, (Shena, y otros, 2019) realizan un estudio analizando el residuo del tratamiento del agua potable (DWTR) como adsorbente de bajo costo para la inmovilización y remoción de metales pesados, como una forma rentable y eficiente del tratamiento del agua potable residual y subproductos industriales.

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Figura 2. Descripción esquemática del proceso de adsorción de metales pesados (Shena, y otros, 2019).

(Fiyadh, y otros, 2019) hicieron un estudio exhaustivo de la gama de materiales utilizados como adsorbentes para eliminar metales pesados particularmente peligrosos como arsénico, plomo y mercurio. El estudio se centra en la técnica de adsorción que utiliza nanotubos de carbono como adsorbente. La superficie de los nanotubos de carbono necesita ser activadas con solventes para hacerlos más reactivos a los diferentes tipos de contaminantes. Las pruebas han confirmado que los nanotubos de carbono son altamente eficientes.

1.2.3.3. Remoción de microcontaminantes

La gran presencia de microcontaminantes en el medio ambiente acuático es uno de los mayores desafíos a nivel mundial, aproximadamente trecientos millones de toneladas de microcontaminantes se liberan anualmente en el ambiente que son categorizados categorizado, dependiendo de sus fuentes, muchos de los cuales en algún momento de su ciclo de vida terminan en el medio ambiente acuático (Ateia, y otros, 2020).

La mayoría de ellos no se llegan a eliminar o transformarse dentro de las plantas de tratamiento de aguas residuales, estos pueden persistir en el medio ambiente

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acuático o crear nuevas sustancias químicas por reacción con sustancias húmicas y la luz solar, y pueden bio acumularse (Derco & Vrana, 2018).

La presencia de microcontaminantes en las aguas superficiales es una amenaza potencial para la producción de agua potable de alta calidad, mencionan que la adsorción de los microcontaminantes con carbón activado se usa a menudo en filtros de lecho fijo como una etapa de pulido en la producción de agua potable (Piai, Blokland, Van der Wal, & Langenhoff, 2020).

La adsorción representa el proceso en el que los microcontaminantes se asocian con la fase sólida, se ha informado que la adsorción de microcontaminantes en flóculos es una de los factores clave que controlan la eliminación de los microcontaminantes en los sistemas de tratamiento de aguas residuales, mientras que la eficiencia depende en gran medida de las características de los microcontaminantes, por ejemplo, el enlace de hidrógeno, las interacciones electrostáticas, etc. y los absorbentes, por ejemplo, concentración de masa (Ma, Dai, Chen, Khan, & Wang, 2018). El alcance de la bioadsorción depende del tipo de biomasa. En el pasado, se ha comprobado que los fenómenos de bioadsorción, sin embargo, se ha descubierto que las sustancias no polares se acumulan en los organismos según el equilibrio de distribución entre el medio y el contenido lipídico del organismo (Derco & Vrana, 2018).

1.2.3.4. Bioadsorción en el tratamiento de aguas residuales municipales contaminantes

Los mecanismos de bioadsorción y bioacumulación están desempeñando un papel importante en las nuevas tecnologías y nuevos procesos de tratamiento de aguas residuales. Los efectos que tienen los contaminantes presentes en los efluentes residuales industriales sobre los cuerpos de agua, el entorno en el que se vierten, y en la salud humana, son diversos y con características bastante heterogéneas, de éste panorama se puede inferir entonces que, el adecuado tratamiento de dichos contaminantes, permite no solo reducir sus efectos nocivos, sino que a la vez, incrementa la posibilidad de un posterior re-uso del agua en la actividad originaria de los residuos o en otras complementarias (Ramírez, Martínez, & Fernández Ospina, 2013).

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El destino de las sustancias tóxicas, persistentes o bioacumulables y los microcontaminantes que son transportados por las aguas residuales a las plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR) depende en la adsorción de las partículas en suspensión, sustancias húmicas disueltas, lodos primarios y secundarios. La adsorción de la materia insoluble en las unidades de tratamiento primario y secundario es un proceso importante de eliminación de las aguas residuales. La adsorción puede producirse como resultado de interacciones hidrofóbicas entre grupos alifáticos y aromáticos de fracciones lipídicas en los lodos primarios y la membrana celular lipofílica de los microorganismos en los lodos secundarios. También se producen interacciones entre los microcontaminantes con carga positiva y los microorganismos con carga negativa en el lodo secundario (Ismail, Sulaymon, & Abbas, 2014).

a) Procesos integrados e híbridos

Debido a la creciente contaminación de las aguas residuales están desarrollando tanto el proceso de lodos activados como posibles aplicaciones de biosorción. Se trata, por ejemplo, del proceso híbrido de lodo activado con carbón activado.

Interacción de la biodegradación y la adsorción por medio del carbón activado se genera una mayor eficiencia y rendimiento del proceso debido a la concentración de materia orgánica en el carbón activado, por lo tanto, mayores tasas de oxidación biológica con mejores condiciones para la degradación de sustancias resistentes, especialmente para la industria del tratamiento de aguas residuales y remediación de aguas subterráneas (Derco & Vrana, 2018).

1.2.4. Mecanismos de bioadsorción