Naturaleza de los adsorbentes

Los materiales adsorbentes sólidos preferentemente se utilizan en forma de partículas de diámetros que pueden variar desde 12 mm hasta 50 µ. Pueden utilizarse formando un lecho fijo por donde fluye el líquido o un gas que contiene el adsorbato, es necesario que no presente una caída de presión muy grande del flujo, ni se produzca el arrastre del lecho. Asimismo, es importante que el adsorbente tenga una adecuada consistencia con el objetivo, que no se genere la reducción de su tamaño durante los ensayos o no se fragmenten al soportar su propio peso durante la conformación de lechos de un determino espesor. Además, se necesario que se asegure su libre manejo en los casos que se requiera su retiro y reposición frecuente del material que lo contiene, (Lesmana & Febriana, 2009).

24 1.2.14 Biomasa: Cáscara de plátano (Musa paradisiaca)

Según la literatura el plátano “se originó en Asia Meridional y se conoce en el mediterráneo desde el año 650 cuando la especie llegó a las Islas Canarias en el siglo XV, desde allí fue llevado a América en el año 1516” (Hernández & Vit, 2009, p. 11).

a) Clasificación y descripción

El plátano pertenece a la familia de plantas de las Musáceas. “La taxonomía del género Musa es compleja e incluye híbridos que han originado denominaciones genéticas muy particulares (…).

Se designa como Musa paradisiaca variedad Hartón, y existen los plátanos congo, guayabo, cuairenton y dominico” (Hernández &

Vit, 2009, p. 11).

Las partes principales que presenta la planta del plátano son:

hojas, frutos (de 20 a 40 cm de largo y de 4 a 7 cm de diámetro), y pseudotallo. “El pseudotallo del plátano mide 2-5 m, y su altura puede alcanzar 8 m con las hojas. Los frutos son bayas falsas sin semillas, cilíndricos distribuidos en manos de racimos de 30-70 plátanos” (Blasco & Gómez, 2014, p. 23).

b) Composición química

La composición química del plátano “Musa paradisiaca” se presenta en la siguiente Tabla:

25 Tabla 1. Composición química del plátano maduro

Composición Contenido en 100 g Agua

Energía (Kcal) Grasa

Proteína Carbohidratos Fibra

74,20 92,00 0,48 1,03 23,43 2,4º Minerales

Potasio (Mg) Fósforo Hierro Sodio Magnesio Calcio Zinc Selenio

396 20 0,31 1 29 6 0,16 Vitaminas 1,1

Vitamina C (Mg) Vitamina A (I.U.) Vitamina B1 (Mg) Vitamina B2 (Mg) Vitamina E (Mg) Niacina (Mg)

9,1 81 0,045 0,10 0,27 0,54

Nota. Adaptada de “El plátano un cultivo tradicional con importancia nutricional” por Hernández, L. M., & Vit, P. (2009), Revista del Colegio de Famacéuticos del Estaddo de Mérida, II, p.13.

c) Propiedades del plátano

Una las principales propiedades del plátano es su contenido de potasio que se encuentra en la pulpa. “El potasio se puede encontrar en una variedad de frutas, verduras e incluso carnes, sin embargo, un solo plátano puede proporcionar hasta el 23 % de potasio que se necesita al día” (Blasco L. & Gómez M., 2014, p. 23).

Además, es fuente de vitaminas tales como: “A, B⁶, C y D, dando beneficios especialmente a los huesos y músculos del cuerpo humano. Ya que uno solo de estos frutos contiene el 41% del requerimiento necesario de vitamina B⁶ al día” (Blasco L. &

Gómez M., 2014, p. 23).

26 Figura 2. Partes de la platanera. Por (Blasco & Gómez, 2014, p. 23).

d) Propiedades funcionales de la cáscara de plátano

La cáscara constituye el principal residuo del proceso industrial del plátano y puede llegar a representar el 30% del peso del fruto;

en ese contexto, los usos potenciales de dicho residuo dependen fundamentalmente de su composición química. La cáscara de este fruto “es rica en fibra dietética, proteínas, aminoácidos esenciales, ácidos grasos poliinsaturados y potasio; entre los esfuerzos para utilizar la cáscara se han obtenido proteínas, metanol, etanol, pectinas y enzimas. Entre otros usos se han obtenido carbón vegetal” (Blasco L. & Gómez M., 2014, p. 24).

En el campo de la medicina, uno de los interesantes beneficios de la cáscara de plátano, por su contenido de compuestos antioxidantes, se relaciona a sus efectos “sobre los radicales libres que se producen continuamente en nuestro organismo de manera natural o por el estrés ambiental, así como otros factores relacionados con muchas enfermedades como el cáncer, arteriosclerosis, artritis, enfermedades de Parkinson y Alzheimer”

(Blasco & Gómez, 2014, p. 24).

27 La cáscara de plátano es fuente de un “alto contenido de fibra dietética (50 g/100 g) (…); se ha determinado que la maduración del plátano muestra un impacto positivo en la composición de fibra de la cáscara, compuesta principalmente de celulosa, lignina, hemicelulosa y pectina” (Blasco & Gómez, 2014, p. 25). Además como parte de su composición presenta:

 Aminoácidos esenciales

Entre los que podemos encontrar a “la leucina, valina, fenilalanina y treonina. La leucina se muestra promisoria en el ámbito de la regulación del metabolismo, ya que mejora la glucosa y la homeostasis de la insulina mediante la estabilización de los niveles de glucosa en sangre” (Blasco &

Gómez, 2014, p. 25).

 Ácidos grasos esenciales

Donde, desatancan los “ácidos grasos esenciales como el ácido linoleico y ácido a-linolénico. Se recomienda el consumo de estos ácidos durante el embarazo, lactancia, cáncer, enfermedades oculares asociadas a la edad y Alzheimer, así como para las enfermedades cardiovasculares” (Blasco L. & Gómez M., 2014, p. 25).

Por otro lado, la cáscara de plátano presenta una importante capacidad de adsorción. Al respecto, se han desarrollado distintas investigaciones con el fin de evaluar su efectividad en los procesos de adsorción de iones metálicos; para lo cual, las cáscaras son previamente desecadas y pulverizadas, para luego mezclarlas con agua contaminada con metales pesados; que son removidos, principalmente por el contenido de lignina presente en la cáscara de los plátanos (Alvarado & Gómez, 2013), (Castro, 2015).

28 1.2.15 Parámetros que influyen en el proceso de adsorción

- Potencial de hidrogeno (pH): conforme se señaló anteriormente, el pH de la solución es uno de los factores más importantes en la adsorción de iones presentes en la solución, generando efectos distintos para los cationes y aniones. Así, mientras que la adsorción de cationes suele ser más eficiente con valores de pH superiores a 4,5; la adsorción de aniones resulta más favorable a un valor bajo de pH, entre 1,5 a 4 (Volesky, 2003).

Se puede diferenciar tres formas de influencia del pH en la adsorción de un metal; i) El sitio activo del adsorbente interactúa con el catión metálico y la superficie polar o cargada del adsorbente, por variación de pH; es decir cuando el grupo de unión del metal es débilmente ácido o básico, la disponibilidad del sitio libre depende del pH. ii) Las variaciones extremas de pH, que dañan la estructura del material adsorbente, produciendo pérdidas significativas de peso y la disminución en la capacidad de adsorción, iii) El pH determina las especies químicas del metal en solución; los metales en soluciones acuosas a pH bajos se encuentran como iones hidrolizados, principalmente aniones de metales de carga alta y tamaño pequeño (Schiewer & Volesky, 1997).

- Tiempo de equilibrio en la adsorción: Los resultados de los ensayos de adsorción se evalúan mediante la utilización de isotermas que describen el equilibrio del proceso. Cuando se trabaja con materiales lignocelulósicos los modelos más utilizados para describir el equilibrio de adsorción son los modelos de Langmuir y Freundlich. La remoción de iones metálicos inicialmente aumenta de una manera lineal con la concentración en equilibrio; no obstante, esta remoción está limitada por el número de lugares activos presentes en la superficie del material adsorbente y, por tanto, el tiempo para alcanzar el equilibrio del proceso, es el tiempo a partir del cual el material adsorbente, por

29 más que se mantenga en contacto con la solución, ya no puede adsorber más con iones metálicos (Volesky, 2003).

- Dosis de adsorbente: la relación la cantidad del adsorbente (g) presentes en un determinado volumen de solución (l), limita el proceso adsorción; por ejemplo, en el caso de metales como el plomo a mayor cantidad de adsorbente es posible obtener un mayor porcentaje de adsorción (Gutiérrez, Vargas, & Pedreguera, 2013).