Empleo de polímeros de CDs para la eliminación de contaminantes emergentes de aguas residuales.

Abstract

El agua es un recurso natural con disponibilidad escasa, pero es imprescindible para la vida. Sólo el 1% del agua de la Tierra está disponible para el consumo humano. En el último siglo, debido a la industrialización, el crecimiento de la población y el aumento del uso de agua corriente también ha aumentado la contaminación del agua, ya que cualquier actividad tanto doméstica como agrícola o industrial produce efluentes que contienen contaminantes indeseables que pueden ser tóxicos. El desarrollo de las técnicas de análisis de las últimas décadas ha sido crucial para la identificación de los compuestos que contaminan el agua.

En los últimos años, ha surgido una preocupación importante por analizar la presencia de contaminantes no conocidos previamente o, mejor dicho, no reconocidos como tales, son los denominados contaminantes emergentes (CE), cuya naturaleza química es muy heterogénea y por ello su eliminación con los tratamientos biológicos es muy baja o nula y se hace necesario el uso de tratamientos terciarios.

Las aguas ya depuradas cuando se vierten al medio ambiente son una de las causas de contaminación de ríos, mares y océanos. En la actualidad, a pesar de la cantidad de métodos disponibles para la depuración de aguas, tanto físicos como químicos, los tratamientos empleados en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) no son capaces de eliminar eficientemente todos los contaminantes que presentan estas aguas. Las ciclodextrinas (CDs) son oligosacáridos cíclicos naturales que tienen la capacidad de formar complejos de inclusión con numerosas moléculas; entre ellas fármacos, plaguicidas, colorantes, etc. Además, son capaces de formar polímeros, ya sea uniéndose a otras CDs o reaccionando con diferentes compuestos orgánicos e inorgánicos. La epiclorohidrina (EPI) es un agente reticulante bifuncional de los más empleados para la obtención de polímeros de CDs insolubles en agua. El polímero de CDs-EPI tiene una estructura de red polimérica capaz de retener en su interior diferentes tipos de moléculas, entre ellas CE como fármacos, colorantes, metales y fitosanitarios.

En este trabajo se sintetizaron polímeros de CDs nativas y EPI y se evalúo su capacidad de adsorber diferentes fármacos y fitosanitarios que aparecen con regularidad en las aguas ya depuradas. Una vez ensayados los polímeros y su dosificación, con los datos obtenidos se decidió proseguir los estudios solamente con el polímero de β-CDs-EPI. Se evaluó el efecto del tiempo de contacto entre el polímero y el agua residual para maximizar la capacidad del polímero en eliminar los CE. También se estudió el efecto combinado del tratamiento de las aguas con el polímero de β-CDs-EPI y, posteriormente, tratar los efluentes con pulsos de luz para eliminar los CE residuales que no habían sido eliminados por el polímero de CDs. También se estudiaron los ciclos de vida del polímero antes de ser necesaria su regeneración y las veces que se puede regenerar con tampón acetato sódico 220 mM a pH 4,0 sin que éste pierda sus características y su capacidad de adsorción. Adicionalmente se realizó un ensayo de ecotoxidad para asegurar la no toxicidad de las aguas obtenidas tras el tratamiento combinado de eliminación de CE. también se estudiaron los modelos cinéticos e isotermas de sorción y se determinaron parámetros termodinámicos para comprender el proceso físico-químico implicado en el proceso de adsorción de los CE en los polímeros de β-CDs-EPI.

Finalmente, a partir de los resultados obtenidos se construyó un prototipo semiindustrial en el que se llevaron a cabo ensayos de adsorción y desorción de diferentes CE.Los resultados obtenidos fueron muy satisfactorios, llegando en el caso de algunos CE a la eliminación casi del 100% de todo el compuesto presente en el efluente de las EDARs.