Quitosano Como Absorbente

Stockholm Junior Water Prize 2012

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1. Título de la Investigación:

BIOSORCIÓN DE COBRE (II) Y CROMO (VI) DE AGUAS CONTAMINADAS USANDO QUITOSANO

2. Resumen:

Se investiga la biosorción de cobre(II) y cromo(VI) con quitosano, teniendo como hipótesis que el

quitosano permite reducir las concentraciones de cobre(II) y cromo (VI) de acuerdo a la Norma

NCh409/1.Of.2005. Se realizan mediciones UV-visible para ambos contaminantes, logrando reducir

la concentración de cobre(II) por debajo de la norma, mientras que no fue posible para cromo(VI).

Autores: Flores Valdivia, Nicole Andrea - Sepúlveda Sepúlveda, Eduardo Alejandro

Prof. Asesor:

Frutos Comparetto, Alejandro Alfonso

Colegio Almendral Estados Unidos 9010. La Florida. Región Metropolitana

Fono: 2812205 - Fax: 2917178 www.colegioalmendral.cl


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3. Resumen Ejecutivo: Esta investigación tuvo como objetivo investigar la biosorción de cobre(II) y cromo(VI) en quitosano, teniendo como hipótesis que el quitosano permite reducir las concentraciones de cobre(II) y cromo (VI) de acuerdo a la Norma Oficial Chilena NCh409/1.Of.2005 (0.05mg Cr y 2mg Cu por litro de agua potable). Para ello, por espectroscopia IR, se caracterizó quitosano obtenido de Jaiba Marmola (Cancer edwardsii). Se mezclaron soluciones de 7ppm CrVI y 33ppm CuII con quitosano durante distintos tiempos. En el sobrenadante, se ensayó cualitativamente CrVI y se realizan espectrofotometrías UV-visible para ambos contaminantes.

Los resultados cuantitativos demostraron que la concentración de cromo está por sobre la norma NCh409/1.Of.2005, mientras que la concentración de cobre(II) en el sobrenadante se halló por debajo de la misma.

Se concluyó que es posible reducir por biosorción en quitosano los niveles de cobre(II) por debajo de lo que establece la norma chilena, no así para el cromo(VI), cuya concentración, si bien se redujo, no alcanzó el límite máximo normativo en agua.


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4. Establecimiento Educacional Nombre: Colegio Almendral Comuna: La Florida. Región Metropolitana Dirección: EE. UU. 9010 Teléfono: 2812205 - 2917178(Fax) Sitio Web: www.colegioalmendral.cl 5. Participantes

Nombre: Nicole Andrea Flores Valdivia RUT: 19.039.548-0 Fecha Nacimiento: 01-04-1995 Establecimiento Educacional: Colegio Almendral Curso: 1° Año Medio Dirección Establecimiento: EE. UU. 9010. La Florida Teléfono: 2812205 Dirección Particular: Dagoberto Godoy 107 Comuna: La Florida Región: RM Teléfono: 3157268 Celular: 97510468 e-mail: [email protected]

Nombre: Eduardo Alejandro Sepúlveda Sepúlveda RUT: 18.676.382-3 Fecha Nacimiento: 01-10-1994 Establecimiento Educacional: Colegio Almendral Curso: 2° Año Medio Dirección Establecimiento: EE. UU. 9010. La Florida Teléfono: 2812205 Dirección Particular: Antofagasta 8885 Comuna: La Florida Región: RM Teléfono: 2874057 Celular: 97510468 e-mail: [email protected] 6. Profesor Guía

Nombre: Alejandro Alfonso Frutos Comparetto RUT: 14748585-9 Especialidad: Química Establecimiento Educacional: Colegio Almendral Dirección Establecimiento: Estados Unidos 9010. La Florida Dirección Particular: El Olivo 1680. Conchalí Teléfono Particular: 7344334 Celular: 95808362 E-mail: [email protected]

7. Asesora Científica Externa

Nombre: María Cubillos Pino RUT: 10091148-5 Especialidad: Químico, grado académico: Dr. en Ciencias Exactas mención Química Institución: Facultad de Química de la PUC de Chile Area: Cinetica de reacciones en medio homogéneo Dirección Institución: Campus San Joaquín - Av. Vicuña Mackenna 4860, Macul Dirección Particular: Comuna: Región: Metropolitana Teléfono: 6864595 Celular: 09-9911196 E-mail: [email protected] Declaración de Asesoría otorgada:

Realización y caracterización espectroscopia FT-IR de quitosano obtenido y mediciones turbidimétricas de filtrados tratados con nitrato de plata.


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8. Introducción La concentración y distribución de minerales en ecosistemas están determinadas por tres fuentes: abiótica (geológica, atmosférica, hidrológica), biótica (mineralización de material orgánico) y antrópica (actividades industriales). Las emisiones de las fundiciones de cobre han sido una fuente importante de contaminación en las áreas donde se instalaron, produciendo material particulado que se deposita y se incorpora en los ciclos de los ecosistemas. Los metales pesados tienen la particularidad de no poder ser degradados y aún bajas concentraciones de ellos, pueden producir efectos tóxicos. El cobre es un micronutriente traza esencial. Los animales absorben cobre(II) en el intestino, siendo transportado hasta el hígado unido a albúmina. Pero su acumulación en el hígado y otros órganos genera la enfermedad de Wilson. Esta es un trastorno hereditario que puede producir hepatitis, alteraciones renales y otros trastornos si no se recibe tratamiento oportuno. Por otra parte, la sal de cobre(II), sulfato de cobre (CuSO4), que contamina cursos fluviales, puede producir afecciones gastrointestinales cuando es ingerido, además de irritación en contacto con la piel y ojos.

Otro contaminante de origen antrópico lo constituye el cromo hexavalente, ya sea como anión dicromato, Cr2O7

2- (predominante en medio ácido) o anión cromato, CrO42-, predominante en medio

básico. El Cr(VI) tiene una elevada toxicidad y se encuentra en efluentes no tratados de industrias del cromado, pintura, serigrafía y curtiembre. Una intoxicación aguda por ingesta de cromo puede producir muerte. Otro efecto tóxico del CrVI para los animales es su capacidad para producir mutagénesis que puede originar cáncer. Las sales carcinogénicas más potentes son las fácilmente solubles, tales como dicromato de potasio. En la actualidad, para el tratamiento de aguas se prioriza la utilización de sustancias ambientalmente amigables. Los polisacáridos quitina y quitosano han tomado mucho auge por la infinidad de aplicaciones encontradas, y, especialmente, por su poco impacto ambiental. Estos polisacáridos se obtienen del exoesqueleto de diversos de crustáceos marinos. La jaiba que más se extrae en Chile es Cancer edwardsii, Jaiba Marmola. Ambos biopolímeros están químicamente relacionados (Fig.1); la quitina, es poli(β-N-acetil-glucosamina), que mediante una reacción de desacetilación que elimine al menos un 50% de sus grupos acetilo, se convierte en quitosano (poli(β-N-acetil-glucosamina-co-β-glucosamina). Con un 100% de desacetilación se obtiene quitano.

Fig. 1 Estructuras químicas de quitina, quitosano y quitano

La Norma Oficial chilena NCh409/1.Of.2005 establece una concentración máxima permisible de distintas sustancias contaminantes en agua. Para los metales en estudio es de 0.05 mg de Cr y 2 mg Cu por litro de agua potable. El objetivo del presente trabajo es utilizar quitosano como un medio bisorbente para reducir las concentraciones de estos iones por debajo de los valores establecidos.


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9. Antecedentes Bibliográficos o Investigaciones Previas 1) Taboada, E., Cabrera, A., Cárdenas G., “Retention capacity of chitosan for copper and mercury ions”, J. Chil. Chem. Soc. v.48 n.1, 2003. 2) Duarte, E., Jaramillo B., Olivero, J., “Bioadsorción de cromo de aguas residuales de curtiembres con exoesqueleto de camarón”. Revista Productos Naturales, Vol 3, No. 1. 2009. 3) Sepúlveda E., Flores, N., “Estudio de eliminación de arsénico en agua por absorción en quitosano”, 3º Lugar Nacional del Stockholm Junior Water Prize 2010, DGA, MOP, Santiago, abril de 2011. 4) Sepúlveda E., Hermosilla, P., “Eliminación de arsénico de agua por adsorción en zeolita natural acondicionada”, 2º Lugar Nacional del Stockholm Junior Water Prize 2010, DGA, MOP, Santiago, abril de 2010. 10. Hipótesis y Objetivos

INTERROGANTE INVESTIGATIVO ¿Cuán efectivo es quitosano como medio absorbente para reducir la concentración de cobre(II) y cromo(VI) en agua?

HIPOTESIS Quitosano permite biosorber cobre(II) y cromo(VI) de agua contaminada, reduciendo sus concentraciones de acuerdo a la Norma Oficial chilena NCh409/1.Of.2005 (0.05mg de Cr y 2mg Cu por litro de agua potable).

OBJETIVO GENERAL Evaluar la efectividad de quitosano para la eliminación de cromo(VI) y cobre(II) en agua contaminada.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Reducir la concentración de cromo(VI) en agua por debajo de 0.05 mg/L de agua por

absorción en quitosano. • Reducir la concentración de cobre(II) en agua por debajo de 2 mg/L de agua por absorción

en quitosano. 11. Plan de Trabajo

A ‐ Materiales y Reactivos • Jaiba Marmola • Sulfato de cobre pentahidrato • Dicromato de potasio • HCl al 36% M/M • Nitrato de plata • Nitrato de plomo(II) • Solución de Sorensen • Agua bidestilada

• Amoníaco • Soporte universal • Balanza digital • Vasos de precipitado • Mortero y pilón • Espectrofotómetro FT-IR • Espectrofotómetro UV-vis


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B ‐ Método de Investigación y/o Experimentación

DEFINICIÓN DE VARIABLES Se estudió la eliminación de anión dicromato y catión cobre(II) en quitosano a distintos tiempos de contacto (variable independiente), de acuerdo al siguiente diseño experimental:

A) Muestras de CrVI (10 mL dicromato de potasio con 7 mg de Cr/L de solución) Muestra A1: con 0.35g de quitosano en contacto por 15 min. Muestra A2: con 0.35g de quitosano en contacto por 30 min. Muestra A3: con 0.35g de quitosano en contacto por 45 min.

B) Muestras de CuII (10 mL de sulfato de cobre(II) con 33 mg de Cu/L de solución) Muestra B1: con 0.35g de quitosano en contacto por 15 min. Muestra B2: con 0.35g de quitosano en contacto por 30 min. Muestra B3: con 0.35g de quitosano en contacto por 45 min.

C) Blanco de agua bidestilada Se evaluó la concentración del contaminante dicromato en el sobrenadante (variable dependiente), por evidencia cualitativa de precipitación alcalinizando el medio y agregando una solución de plomo(II). Cuantitativamente se determinó la concentración de cobre(II) y cromo(VI) por mediciones espectrofotométricas UV-visibles.

PARTE EXPERIMENTAL a) Preparación de soluciones de Cromo(VI) y Cobre(II) Muestra A: 7 ppm Cr. Se disuelven 0.20g de K2Cr2O7 (294 g/mol) en agua destilada en c.s.p. 100 mL. Se diluye, 1mL de esta solución en c.s.p. 100mL de volumen final. Muestra B: 33 ppm Cu. Se disuelven 1.29g de CuSO4.5H2O (249 g/mol) en agua destilada en c.s.p. 100 mL. Se diluye, 1mL de esta en c.s.p. 100mL de volumen final. b) Obtención de quitosano El procedimiento se muestra en Fig. 2. El sólido obtenido se caracterizó por espectroscopia infrarroja entre 500-4000 cm-1, en un espectrofotómetro FT-IR Bruker.

Fig. 2. Procedimientos de obtención de quitosano

c) Absorción en quitosano Se mezcló 10 mL de cada muestra con 0.35g de quitosano, agitando la mezcla. A cabo de 15, 30 y 45 minutos, con una pipeta Pasteur, se recogió el sobrenadante y se guardó para analizar cuali y cuantitativamente.

Caparazón hervido y descarnado

Eliminación CaCO3: con HCl diluido

Molienda: en mortero hasta polvo

Desacetilación: NaOH 16M a ebullición 6h

Neutralización: HCl 36% en baño de hielo

Secado: a temperatura ambiente

Filtración: papel a presión atmosférica

Lavado: H2O dest. hasta Cl- negativo

Caracterización: por espectroscopia IR


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d) Ensayo cualitativo de Cr(VI) en los sobrenadantes Para las muestras de dicromato, se ajustó el pH del sobrenadante con gotas de hidróxido de sodio 16M (solución de Sörensen), para desplazar el equilibrio de anión dicromato a cromato (Ec. 1).

Cr2O7

2-(ac) + 2OH-

(ac) ⎯⎯→ 2CrO42-

(ac) + H2O(ac) Ec. 1 Luego, se agregaron gotas de solución de nitrato de plomo(II) al 10% M/V. Si ante el agregado de nitrato de plomo se observaba precipitado amarillo, se atribuía a cromato de plomo (PbCrO4), Ec. 2.

CrO42-

(ac) + Pb2+(ac) ⎯⎯→ PbCrO4(s) Ec. 2

e) Normas de seguridad individual y colectiva utilizadas: Como primera medida, se informó sobre las características y toxicidad de las sustancias que se utilizarían, de forma de tomar conciencia de los riesgos que se corren y por lo tanto realizar un trabajo donde el autocuidado y la seguridad colectiva resultó ser prioritaria. Así, bajo ningún concepto se desecharon productos tóxicos al alcantarillado. Por ejemplo, los residuos de cromo(VI) fueron reducidos a cromo(III) con etanol en medio sulfúrico y luego desechado. 12. Factibilidad del Plan de Trabajo

El plan de trabajo diseñado fue factible de llevar a cabo, ya que se planificó que la mayor parte de la experiencia (como la obtención de quitosano, las reacciones de absorción y los ensayos cualitativos) realizada en el laboratorio escolar. A pesar de esto surgieron algunas dificultades. Una primera dificultad consistió en no contar con la materia prima. En principio se pensó en usar exoesqueleto de camarones por la facilidad que representan la molienda, pero no fueron posibles de adquirir por no permitírsele a los comerciantes de restaurantes entregarnos desechos. Luego, evaluando los costos se decidió utilizar jaiba, que resulto con un caparazón muy duro para moler, así hubo demora en la obtención de quitosano. Las etapas de caracterización del sólido obtenido y la determinación cuantitativa de cromo(VI) y cobre(II) en los eluidos se realizaron en los laboratorios de la Facultad de Química de la PUC de Chile y en la Facultad de Química y Biología de la USACH. Gracias a la intermediación de María Antonieta Rojas de la coordinación regional del Programa Explora-CONICYT, conseguimos que la Dra. María Cubillos de del Depto. de Química-Física aceptara ser la científica asesora en la interpretación y realización de las mediciones de espectroscopia infrarroja de quitosano. 13. Presentación y Análisis de Resultados Los estudios infrarrojos realizados sobre la muestra obtenida del procesamiento del caparazón del crustáceo se muestran en la Fig. 3. El espectro FT-IR de quitosano obtenido, coincidió con las bandas típicas que se asignan en la bibliografía para el quitosano. A 3443 cm-1 aparece una banda ancha correspondiente a la superposición de los estiramientos O-H y N-H; y a 1631 cm-1 se puede identificar la absorción del grupo amino, -NH2, desacetilado (no presente en el espectro registrado para quitina). También se apreció el hombro a 2879 cm-1, que se atribuye a el estiramiento C-C y del grupo C-H, el del anillo piranósico a 1092 cm-1, y del grupo C-O-C a 962cm-1.


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Fig. 3. Espectro FT-IR de quitosano

Cabe destacar que el inconveniente experimental principal encontrado durante la realización de este proyecto radicó en el procesamiento del caparazón de jaiba para obtener quitosano. Existieron dificultades en su molienda, a causa de la dureza del mismo; y además, porque debió haberse usado un equipo de ebullición a reflujo, para evitar proyecciones del sólido hirviendo (durante horas) en la solución de Sörensen, dispositivo con el cual no se contó.

En la Tabla 1 se indican los resultados de los ensayos cualitativos con nitrato de plomo(II) en el sobrenadante para detectar la presencia de anión dicromato. Como se demuestra en el ANEXO A, la falta de precipitación aproximaría cualitativamente, per se la concentración de Cr(VI), ya que el cromato de plomo es muy insoluble (KPS PbCrO4= 3.0×10-13). Los resultados de la Tabla 1, indican que no se evidenció precipitación a simple vista a partir de 15 minutos de contacto entre absorbente y la solución, permitiendo estimar una concentración por debajo de 0.05ppm de Cr

Tabla 1. Resultados de ensayo con nitrato de plomo(II)

Muestra Repetición Tiempo de contacto (min)

Concentración de Cromo (mg Cr/L) Precipitación

A1 Original 5 7 HR Duplicado 5 7 HR

A2 Original 15 7 NHR

Duplicado 15 7 NHR

A3 Original 30 7 NHR

Duplicado 30 7 NHR

Blanco 15 0 NHR HR: hay reacción o se evidencia a simple vista turbidez o precipitación

NHR: No hay reacción o no se evidencia a simple vista turbidez o precipitación Para confirmar estos resultados, se realizaron mediciones espectrofotométricas directas en los sobrenadante para determinar cuantitativamente las concentraciones de cromato (Tabla 2a). También

eessttiirraammiieennttooss OO--HH yy NN--HH

--NNHH22

ddeessaacceettiillaaddoo

CC--OO--CC

CC--CC yy CC--HH ((aanniilllloo ppiirraannóóssiiccoo))


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se siguió espectrofotométricamente la variación de la concentración de cobre(II), Tabla 2b.

Tabla 2. Resultados espectrofotométricos UV-vis sobre a. Filtrados con Cromo(VI)

Muestra Repetición Tiempo de contacto

(min)

Absorbancia1

A λ=350 nm [Cr2O7

2-]2

(mol/L) [Cr]

(ppm) inicial filtrado Inicial filtrado inicial filtrado

A1 Original 15 0.370 0.355 6.8×10-5 5.1×10-5 7.0 6.7 Duplicado 15 0.384 0.300 6.8×10-5 5.0×10-5 7.0 5.4

A2 Original 30 0.370 0.233 6.8×10-5 4.7×10-5 7.0 4.4

Duplicado 30 0.384 0.267 6.8×10-5 1.7×10-5 7.0 4.8

A3 Original 45 0.370 0.219 6.8×10-5 1.5×10-5 7.0 4.1 Duplicado 45 0.384 0.190 6.8×10-5 4.2×10-5 7.0 3.5

Blanco 15 0 0 0 0 0 0 1Mediciones realizadas en un espectrofotómetro UV-Vis. HP Modelo 8453. 2Hasta concentraciones 6.8×10-4 M de Cr(VI), dentro del error experimental, se cumple la linealidad (ley de Beer) necesaria para calcular por proporciones las concentraciones en función de la absorbancia medida.

b. Filtrados con Cobre(II)

Muestra Repetición Tiempo de contacto

(min)

Absorbancia1

λ=218 nm [Cu2+](mol/L)

[Cu] (ppm)

inicial filtrado Inicial filtrado inicial filtrado

A1 Original 15 0.898 0.680 5.2×10-4 3.9×10-4 33 25 Duplicado 15 0.884 0.589 5.2×10-4 3.4×10-4 33 22

A2 Original 30 0.898 0.359 5.2×10-4 2.1×10-4 33 13 Duplicado 30 0.884 0.361 5.2×10-4 2.1×10-4 33 13

A3 Original 45 0.898 0.054 5.2×10-4 3.1×10-3 33 2.0 Duplicado 45 0.884 0.054 5.2×10-4 3.1×10-3 33 1.9

Blanco 15 0 0 0 0 0 0 Los resultados cualitativos de la Tabla 1se contradijeron con los de la Tabla 2a. En esta última se indica que, aún al cabo de 45 minutos, la concentración de cromo se determinó en valores de 4.1 y 3.5ppm, para original y duplicado respectivamente. Es decir, ante la evidencia cuantitativa que arrojan los resultados espectrofotométricos de la Tabla 2a, no es pueden confirmar los resultados cualitativos. La no visualización de precipitación de cromato de plomo se puede atribuir a un factor cinético de la formación del precipitado o de microcristalización. que debió confirmarse por mediciones turbidimétricas no realizadas. De esta manera, no fue posible alcanzar el primer objetivo específico planteado respecto a disminuir la concentración de cromo(VI) por debajo de la norma oficial. Por otra parte, si fue posible alcanzar el segundo de los objetivos específicos planteados ya que los resultados cuantitativos indicados en la Tabla 2b indican que, con tiempos de contacto al menos de 45 minutos, la concentración de cobre en el sobrenadante es inferior a 2ppm. En relación a esto, una disminución de la concentración de cobre(II) por filtración en quitosano fue informado por Taboada, E. (2003), él cual no intentó disminuir la concentración de este ion por debajo de lo normado.


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14. Impacto y Estrategia de Difusión La presente investigación tiene un impacto directo sobre la condición sanitaria de las comunidades que viven en zonas aledañas a potenciales fuentes de contaminación por cobre y cromo como son las empresas mineras o fundiciones e industrias del cromado o cuero, respectivamente, que se ubican en la periferia de las grandes ciudades. Desde un hace tiempo, los medios de comunicación masiva vienen dando cuenta de los peligros de contaminaciones por los residuos líquidos no tratados que este tipo de empresas pueden verter a esteros, arroyos, pequeños lagos o lagunas, que podría originar un ciclo biológico destructivo. De este modo con este proyecto se trata encontrar un medio de remediación que permita mejorar la calidad de vida humana y proteger al ecosistema. La estrategia de difusión se basa principalmente en realizar el mayor número de presentaciones posibles a ferias y congresos científicos escolares de interés regional y nacional. De esta manera nos hemos presentado en distintos eventos escolares como el presente:

• 2º Feria de la Ciencia y la tecnología del Colegio Hispanoamericano, comuna de Santiago, septiembre 2011 (obteniendo el 1º Lugar Categoría Ed. Media).

• XLI Feria Nacional Científica Juvenil del Museo de Historia Natural, comuna de Quinta Normal, octubre de 2011.

• 6º Congreso de Ciencia y Tecnología Escolar Explora-CONYCIT de la Región Metropolitana. Campus San Joaquín de la PUC de Chile. Octubre de 2011 (obteniendo el 1º Lugar Categoría Ciencias Ed. Media y elegido como representante de la Región metropolitana al Congreso Nacional Explora-CONICYT, a realizarse en Puerto Montt en noviembre del presente año).

También, se realiza difusión de los proyectos en el ámbito del colegio Almendral en los distintos cursos con presentaciones orales de los alumnos expositores y reparto de dípticos informativos sobre los problemas de salud que originan las aguas contaminadas con residuos industriales, a los miembros de la comunidad educativa, especialmente a los padres, apoderados y vecinos del establecimiento. 15. Conclusiones y Proyecciones

La hipótesis inicial se corroboró parcialmente, ya que se logró reducir las concentraciones de cobre(II) por debajo de 2mg/L de agua, como indica la Norma Oficial Chilena. Si embargo, la concentración del cromo hallada en el sobrenadante luego de 45 min de contacto con el medio sorbente, resultó estar por encima de lo que establece la norma. De esta manera el polisacárido quitosano sería una excelente alternativa biotecnológica para el tratamiento de aguas contaminadas con altas concentraciones de cobre(II)

PROYECCIONES Continuar experimentando el quitosano como medio absorbente de cromo(VI) por varías horas para verificar si es posible reducir la concentración del contaminante por debajo de la norma oficial. Por otra parte, se prevé aumentar la escala de los experimentos de modo de confirmar los resultados obtenidos en el presente trabajo y hacerlo extensivo a otros metales contaminantes como plomo(II), mercurio(II) y cadmio(II).


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16. Relevancia y Originalidad de la Investigación Diversas actividades mineras o de producción industrial de nuestro país generan diversos residuos líquidos que, ante una mala gestión ambiental, pueden ser eliminados sin tratamientos adecuados y provocar contaminación de aguas. Un ejemplo lo constituye el vertido al medio ambiente de metales pesados, como cromo o cobre, que aunque puedan ser esenciales para la vida como micronutrientes, pueden actuar como tóxicos aún en bajas concentraciones, debido a que los seres vivos no poseen suficientes vías metabólicas para eliminarlos. En Chile se presenta, debido al pujante crecimiento económico, un incremento de actividades industriales potencialmente dañinas no solo para el medio ambiente, sino también para la población humana, pudiendo provocar diversos problemas de salud como cáncer, ulceraciones, infertidad, etc. Por esto se ha promulgado un marco legal cada vez más restrictivo de normas de calidad ambientales que limita el vertido de metales pesados, por ejemplo, a los cursos hídricos. En este marco se han desarrollado distintas tecnologías que aprovechen la capacidad biosortiva de metales pesados que presentan distintos tipos de biomasa como desechos agrícolas o algas. Así, el aporte fundamental de este trabajo es hallar un medio biosorbente rápido y efectivo, que se basa en la reutilización de un desecho del procesamiento industrial de crustáceos: el exoesqueleto de jaibas. De este se puede obtener el polisacárido biodegradable como el quitosano que resultó muy adecuado para el objetivo planteado de reducir por absorción la concentración de cobre(II) del agua, al menos a escala de laboratorio. 17. Aporte a la Calidad de vida y al desarrollo sustentable del Recurso Hídrico

Chile es el primer productor mundial de cobre, siendo algunos de los minerales nativos principales cuprita (Cu2O), atacamita (Cu2(OH)3Cl) y calcosina (Cu2S). Las sales de cobre, como el sulfato de cobre(II) obtenido por lixiviado, que contaminan suelos y recursos hídricos, pueden producir dermatitis y conjuntivitis y por ingestión de aguas contaminadas anemia, irritación del tracto gastro-intestinal, junto con daños hepáticos y renales Por otra parte, el cromo es un metal pesado que tiene muchas aplicaciones, por lo cual su vertido al medio ambiente puede provenir de distintas actividades industriales como la del curtido de cueros, pinturas, imprentas xerigráficas o galvanosplastías. Esto hace que sea prioritario su regulación por la normativa ambiental. Algunos efectos que puede causar el cromo hexavalente en los operarios que y en la población general son: irritación y corrosión de la piel y mucosas y hasta cancer, especialmente por ingestión, debido a su alta solubilidad en agua. Por lo tanto, con el proyecto realizado se trata de encontrar una tecnología biorremediativa que permita mejorar la condición sanitaria de nuestra población, especialmente la más expuesta a estos metales pesados, por su cercanita a explotaciones mineras, fundiciones de cobre, industrias del cuero o del cromado, entre otras. 18. Bibliografía Delgado, L. y Serey, “Distribución del cobre en ecosistemas forestales de tipo mediterráneo”, Rev.

Chil. Hist. Nat., v.75, No. 3, 2002


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Jay A. Young, “Copper(II) Sulfate Pentahydrate, J. Chem. Ed., Vol. 79 No. 2, 2002 www.JChemEd.chem.wisc.edu

Liptrop, G. F. “Química Inorgánica Moderna”. Cia. Editora Continental S.A. 4ta. ed., México, 1983.

Norma Chilena Oficial NCh409/1.Of.2005 “Agua Potable”, Instituto Nacional de Normalización, 2006. www.dinta.cl/docs/NCh409_1_2005.pdf

Sala, L., Rizzotto, M., Frascaroli, M. I., Palopoli, C. y Signorella, S., “Contaminación ambiental por el metal de transición cromo. Estamos frente a un serio problema ecológico. Química Nova. , v.18, n.5, p.468 - 474, 1995.

Morrison, R., Boyd, R., “Química Orgánica”, F.E.I. SA, 4ª edición, México, pp. 679-688. 1985. Duarte, E., Jaramillo B., Olivero, J., “Bioadsorción de cromo de aguas residuales de curtiembres

con exoesqueleto de camarón”. Revista Productos Naturales, Vol 3, No. 1. 2009. Taboada, E., Cabrera, A., Cárdenas G., “Retention capacity of chitosan for copper and mercury

ions”, J. Chil. Chem. Soc. v.48 n.1, 2003 Tenorio Rivas, G., Tesis doctoral “Caracterización de la Biosorción de cromo con hueso de

aceituna”. Dpto. Ingeniería Química. Fac. de Ciencias. Universidad de Granada, España, 2006. Cárdenas, G., Sanzana. J., Inoccentini L. "Synthesis and Characterization of Chitosan” Bol. Soc.

Chil. Quím. v.47, n.4, 2002 Hernández, H., Águila, E., Flores, O., Viveros, E., Ramos, E., “Obtención y caracterización de

quitosano a partir de exoesqueletos de camarón”, Superficies y Vacío, 22(3) 57-60, 2009. Valdivieso , I, et al, “Actualización en la Extracción, Explotación y Consumo de Jaiba Marmola

(Cancer edwardsii) en Chile”, Ciencia y trabajo, 10, 28, 2008. http://www.cienciaytrabajo.cl/pdfs/28/pagina%2050.pdf

18. Anexos

A) Ensayo cualitativo de Cr(VI) en los sobrenadantes Para las muestras de dicromato, se ajustó el pH del sobrenadante con gotas de hidróxido de sodio 16M (solución de Sörensen), para desplazar el equilibrio de anión dicromato a cromato (Ec. 1).

Cr2O7

2-(ac) + 2OH-

(ac) ⎯⎯→ 2CrO42-

(ac) + H2O(ac) Ec. 1 Luego, se agregaron gotas de solución de nitrato de plomo(II) al 10% M/V. Si ante el agregado de nitrato de plomo se observaba precipitado amarillo, se atribuía a cromato de plomo (PbCrO4), Ec. 2.

CrO42-

(ac) + Pb2+(ac) ⎯⎯→ PbCrO4(s) Ec. 2

B) Estimación de concentración de cromo(VI) en el sobrenadante PbCrO4 es un sólido amarillo, insoluble, producto de solubilidad (KPS) 3.0×10-13 (Ec. 3).

PbCrO4(s) Pb2+

(ac) + CrO42-

(ac) Ec. 3 Así, la Ec.4 en términos de solubilidad (s) queda: KPS= [Pb2+].[CrO4

2-] = s.s = s2

Entonces la solubilidad para cromato de plomo es: s= (KPS)1/2, reemplazando KPS por 3.0×10-13. Resulta que: s= 5.5×10-7mol de CrO4

2-/L. Si la masa molar de Cr corresponde a 52g/mol, se tiene que


13

[Cr]≈ 5.5×10-7mol/L.52g/mol≈2.9×10-5 g/L≈ 0.03mg/L. Es decir, la no precipitación indicaría aproximadamente concentración menor a 0.03 ppm de Cr. C) Registro fotográfico

Quitosano Como Absorbente

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