Remoción de hidrocarburos aromáticos policíclicos de medio acuoso mediante fibras de bagazo de caña

RESUMEN Fibras celulósicas provenientes de residuos agrícolas como el bagazo de caña de azúcar, el trigo y el maguey fueron objeto de estudio de esta investigación, con el fin de darle un uso alternativo a residuos que representan una problemática ambiental y social cuando no son gestionados adecuadamente. Las fibras se caracterizaron por FTIR, SEM y Análisis Elemental en forma natural y deslignificada. Las micrografías y espectros obtenidos mostraron que las fibras naturales con las fibras deslignificadas no presentan diferencias significativas entre ellas. Por lo tanto, se concluye que no es necesario un tratamiento químico de deslignificación. Debido a las cavidades superficiales observadas para el bagazo de caña de azúcar y a la abundancia de este residuo en el Estado de Morelos se seleccionó como material adsorbente para tratar agua de grifo fortificada con 16 Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos en cantidades traza. Estos compuestos son catalogados como prioritarios por la Agencia de Protección Ambiental (USEPA, por sus siglas en inglés) por sus propiedades cancerígenas y por su naturaleza tóxica y persistente en el ambiente. Los experimentos de adsorción mostraron que los hidrocarburos aromáticos policíclicos pueden ser removidos eficientemente empleando bagazo de caña de azúcar. Para su identificación se utilizó cromatografía de gases acoplada a espectroscopía de masas. Se obtuvieron porcentajes de remoción superiores al 50% en la mayoría de las muestras, alcanzando remociones de 97% en algunos casos (fenantreno). La capacidad de adsorción para 1.0 gramo de fibra se encuentra en el rango de los 2000 ng/g a 80 y 100 ppb, en 4000 ng/g a 120 ppb y en 7000 ng/g a 160 ppb. Entretanto, el modelo que mejor describe el fenómeno de adsorción en la superficie de la fibra de caña de azúcar es la isoterma de Freundlich, lo cual explica una adsorción de tipo multicapa. La velocidad de adsorción de los HAPs en la fibra de caña de azúcar responde a una cinética de pseudo-segundo-orden, y se concluye que 40 minutos es el tiempo óptimo de tratamiento.

ABSTRACT Cellulosic fibers from agricultural waste such as sugarcane bagasse, wheat and maguey were studied in order to give an alternative use to waste that represents an environmental and social problem when not properly managed. The fibers were characterized by FTIR, SEM and Elemental Analysis in a natural and delignified form. The micrographs and spectra obtained showed that the natural fibers with the delignified fibers do not present significant differences between them. Therefore, it is concluded that chemical delignification treatment is not necessary. Due to the surface cavities observed for sugarcane bagasse and the abundance of this waste in Morelos State, it was selected as adsorbent material to treat tap water fortified with 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in trace amounts. These compounds are listed as priorities by the Environmental Protection Agency (USEPA) for their carcinogenic properties and their toxic and persistent nature in the environment. Adsorption experiments showed that polycyclic aromatic hydrocarbons can be efficiently removed using sugarcane bagasse. For its identification, gas chromatography coupled to mass spectroscopy was used. Removal percentages greater than 50% were obtained in most samples, reaching 97% in some cases (phenanthrene). The adsorption capacity for 1.0 gram of fiber is in the range of 2000 ng/g at 80 and 100 ppb, in 4000 ng/g at 120 ppb and in 7000 ng/g at 160 ppb. Meanwhile, the model that best describes the phenomenon of adsorption on the sugarcane fiber’s surface is the Freundlich isotherm, which explains multilayer adsorption. The adsorption rate of PAHs in sugarcane fiber responds to pseudo-second-order kinetics, and it is concluded that 40 minutes is the optimal treatment time.