Nanopartículas de hierro cerovalentes en remediación ambiental Carrizales Grosso.S. A
Alejandro GrossoInforme24 de Noviembre de 2021
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Nanopartículas de hierro cerovalentes
en remediación ambiental
Carrizales Grosso.S. A
Sebastian.carrizales@espoch.edu.ec
Estudiante de Ingeniería Ambiental. Facultad de Ciencias
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
RESUMEN: Debido a la contaminación creciente en los últimos años se ha comenzado a emplear técnicas para procesos de remediación ambiental. La nanotecnología se ha destacado entre ellas por su gran capacidad de degradar, absorber y minimizar elementos contaminantes encontrados en suelo u aguas. Entre ellas las nanopartículas de hierro cerovalentes (nZVI) son destacadas debido a su flexibilidad y fácil capacidad de ser retirada del ambiente luego de haberla utilizada, también por su fácil disponibilidad en mercados. Se realizó un experimento en el que se pudo bajar las concentraciones de As, Cd, Cu, Pb y Zn de un suelo, en el cual se pudo observar cómo estas concentraciones en presencia de nZVI se degradan sin alterar el suelo, manteniendo su pH y otras condiciones.
PALABRAS CLAVE: Nanopartículas, Remediación ambiental, Contaminación, Resultados, Metales.
ABSTRACT: Due to the increasing contamination in recent years, techniques have begun to be used for environmental remediation processes. Nanotechnology has stood out among them for its great capacity to degrade, absorb and minimize polluting elements found in soil or water. Among them, the zero-valent iron nanoparticles (nZVI) stand out due to their flexibility and easy ability to remove them from the environment after use, as well as their easy availability in markets. An experiment was carried out in which the concentrations of As, Cd, Cu, Pb and Zn of a soil could be lowered, in which it was possible to observe how these concentrations in the presence of nZVI degrade without altering the soil, maintaining its pH and other conditions.
KEYWORDS: Nanoparticles, Environmental remediation, Contamination, Results, Metals.
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Fecha de recepción 26/01/2021 · Fecha de aceptación 19/02/2021
Dirección E-mail sebastiancarrizales1234@gmail.com
Puerto Francisco de Orellana
Ecuador
INTRODUCCION
En la actualidad, los contaminantes de ecosistemas en todo el mundo, dejando así ambientales se han dirigido a un gran número en déficit los elementos que los componen.
Esto ha llevado al hombre a crear un cierto interés en su protección, preservación y recuperación de este; formando más de 90 tratados ambientales internacionales que involucran todos los ambientes: aire, agua y tierra, y desde cualquier perspectiva, los seres vivos contaminantes. Debido a que este problema ha provocado efectos en la salud humana y ha dejado cerca de 249 mil muertes por contaminación del aire exterior y cerca de 83 mil muertes prematuras por contaminación del aire por el uso de combustible; También afecta a los sectores de producción agrícola (se estima que el 95% de los alimentos se producen directa o indirectamente en el suelo), por lo que es insostenible al reducir la materia orgánica en el suelo. La contaminación del aire, el suelo y las aguas subterráneas es la causa de enfermedades crónicas a corto y largo plazo. La biotecnología se presenta como un conjunto de tecnologías posibles para contribuir al desarrollo sustentable en el campo de la solución de problemas de contaminación, ya que opera en diferentes campos, tales como: producción y procesamiento de alimentos; agricultura y silvicultura, sector de la salud, producción de materiales y productos químicos y protección del medio ambiente. En este último, la biorremediación, también conocida como biotecnología ambiental, juega un papel protagónico.
La biorremediación ha sido una opción bastante útil para la preservación y recuperación ambiental, haciendo referencia a ciertos microorganismos o plantas que ayudan a tratar metales pesados y otros elementos tóxicos, convirtiéndolos en elementos libres de toxicidad o con toxicidad reducida. La biorremediación presenta alta eficiencia, efectividad de costos, potencial de recuperación de metales, minimización de lodos químicos y biológicos y restauración de biosorventes (Alsharari et al., 2018; Gayo Peláez, 2018).
A pesar de los bajos costos, la capacidad degradadora y descodificadora, la biorremediación no siempre tiene un resultado esperado, debido a que en ocasiones no se sabe cómo actuara el microorganismo, también tiene una baja eficacia con respecto a ciertos metales pesados.
Por lo cual, se ha logrado introducir a la nanotecnología como una técnica económicamente viable para el tratamiento de ecosistemas, como un gran auge para hacer avanzar la biorremediación más allá de sus limitaciones.
La nanotecnología representa a la innovación, ha experimentado un enorme desarrollo debido a la gran cantidad de aplicaciones y al número cada vez creciente de proyectos de investigación que se vienen desarrollando en todo el mundo. La nanotecnología se basa en el desarrollo de materiales de tamaño nanométrico, esto es, materiales con un tamaño del orden de las mil millonésimas parte de un metro (10-9 m), esta capacidad de crear nanopartículas la convierte en su gran ventaja. En el estudio de la nanotecnología intervienen la física, química, biología, electrónica y ciencia de materiales. La nanotecnología ya ha demostrado que puede incidir en la reducción de la contaminación. Nanotecnología
El término "nanotecnología" se mencionó por primera vez en el siglo XIX cuando el investigador James Clerk Maxwell publicó sus primeras explicaciones de la nanociencia, que se definió como la ciencia del estudio, análisis, diseño, estructuración a escalas moleculares y presentó posibilidades para manipular estas moléculas individualmente, es decir, esta técnica implica manipular estos materiales y partículas con al menos una dimensión en el rango de 1-100 nm. Estos materiales se conocen como nanopartículas o nanomateriales.
Como principal aplicación de la nanotecnología con respecto a ciertos elementos, debemos: 1) Los productos conocidos los hacen más eficientes; 2) fabricar productos multifuncionales; 3) reducir y reemplazar significativamente la cantidad de materia prima en muchas industrias. 4) eliminar los metales pesados del suelo mediante adsorción y estabilización o inmovilización de estos.
Nanopartículas
Las propiedades de las nanopartículas dependen de su tamaño, en general tienen propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas, químicas y biológicas especiales, sin embargo, estas propiedades se pueden observar con mayor intensidad en partículas de 1 y 100 nm (nanopartículas), las de mayor tamaño. por ejemplo, las de 300 nm pueden tener estas mismas propiedades, pero en menor medida, y ya no se les considera como nanopartículas.
Cada tipo de nanopartícula debe investigarse en función de sus posibles riesgos, pero los resultados individuales no deben generalizarse a ningún tipo de nanopartícula, ya que, cada un cubre un gran número de propiedades superficiales.
Las nanopartículas pueden tener formas, naturaleza química y diferente:
Tabla 1 Clasificación de Nanoparticulas
Fullerenos, nanotubos de
Naturaleza
Orgánicas carbono
Química
Inorgánicas Óxidos metálicos, metales
Cero Dimensiones debajo de dimensional 100nm
Unidimensional Nano alambres, nanotubos.
Dimensiones Películas delgadas o filtros
Bidimensional nano porosos
Diferentes unidades
Tridimensional nanométricas virus, bacterias, polvo de
Natural arena, humos
Actividad Humo de sílice, partículas Origen
Humana ultrafinas de óxido de titanio. Obtenidos por top-Down
Artificiales (reducción de tamaños)
Fuente: B. Lamo Santamaría
Todas estas características de las partículas hacen que esta nanotecnología sea atractiva para eliminar contaminantes, algunas de ellas aún se encuentran en diferentes etapas de investigación, con respecto a diferentes funciones cada una. Algunas nanopartículas destruyen los contaminantes, mientras que otras separan y aíslan estos contaminantes. Los nanotubos de carbono han sido reconocidos por su capacidad para adsorber dioxinas.
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