Ingeniería de nanopartículas magnéticas para la remoción de metales pesados en aguas

Abstract

En este trabajo se desarrolla un método potencialmente escalable y ambientalmente amigable para la producción de nanopartículas magnéticas funcionalizadas y eficientes en la remoción de metales pesados, específicamente mercurio en hidrosistemas contaminados. Se realiza el estudio comparativo del ciclo de vida de la obtención de nanopartículas de magnetita por metodología verde en comparación con la metodóloga convencional de co-precipitación. Así mismo, se evalúa la capacidad de remoción de iones de mercurio del material obtenido en aguas contaminadas, identificando condiciones favorables de adsorción tales como pH, capacidad máxima de adsorción, tiempo, competitividad con otros metales e iones. De otra parte, se estudia la estabilidad de las nanopartículas e interacción con otras sustancias en aguas sintéticas y reales, así como se identifica el potencial de implementación en aguas de producción a partir de la remoción de otros contaminantes como carga orgánica y compuestos de azufre. Finalmente, se establece la ecotoxicidad de las nanopartículas obtenidas por medio de un modelo animal de nematodos del suelo. Los resultados obtenidos muestran las ventajas de utilizar Glutatión como agente reductor/estabilizante en la obtención del material magnético con un valor de magnetización de saturación de 85.4 emu/g, similar al valor teórico y al reportado por el método convencional de síntesis por coprecipitación. El impacto ambiental de esta metodología verde tiene una disminución del 99.42, 76.17 y 27.14% en formación de material particulado, consumo de combustibles fósiles y toxicidad humana respectivamente. Adicionalmente, el nanomaterial obtenido presenta una afinidad para remover iones de mercurio en medio acuoso con capacidad de adsorción de 34.88 mg/g para concentraciones iniciales cercanas a las reales de 1 ppm en aguas sintéticas y una reducción promedio de 85% en aguas superficiales reales. Por último, las concentraciones de nanopartículas no presentan impacto significativo de toxicidad en modelo animal como crecimiento, locomoción y expresión génica conforme a end points.