Resumen de Aprovechamiento de hueso de aceituna: biosorción de iones métalicos
Resumen El aprovechamiento de los residuos agroalimentarios, es una de las soluciones para la eliminación de los contaminantes de la industria que los genera. El hueso de aceituna es uno de estos residuos que ha encontrado algunas salidas, entre ellas usarlo como bioadsorbente de iones metálicos.
En este trabajo, después de realizar una revisión bibliográfica del tema, se realizó en primer lugar una caracterización física y química del hueso de aceituna. Para ello se han determinado parámetros como la superficie BET, la estructura superficial mediante fotografía en tres dimensiones SEM y la fijación del metal adsorbido mediante microanálisis, como indicadores de la naturaleza física del hueso de aceituna. En cuanto a las características químicas se han realizado un análisis elemental, el punto de carga nula, los grupos funcionales que presenta la superficie del hueso y el contenido en celulosa, hemicelulosa y lignina.
El metal elegido como adsorbato- en este trabajo es el hierro, debido a que la investigación realizada tiene como origen los trabajos anteriormente realizados sobre el tratamiento de aguas de lavado de aceite y aceituna utilizando el proceso pseudo Fentonusando el hierro como catalizador. Este proceso se encuentra actualmente patentado. Las aguas así tratadas contienen una determinada cantidad de hierro disuelto. La idea inicial, por tanto, era ver si se puede eliminar el hierro que queda en el agua final después de someterlo a una precipitación previa y posteriormente mediante la instalación de filtros de hueso de aceituna, como adsorbente.
El estudio en discontinuo se realizó para determinar los factores que puedan afectar a la adsorción como la velocidad de agitación, el pretratamiento del hueso de aceituna, el tamaño de la partícula del hueso, la cantidad de hueso, la concentración del metal elegido, el pH del medio, la temperatura y la influencia de otros metales. En este caso se eligió cromo, cadmio y arsénico La desorción del metal se ha hecho con HCl para determinar el tipo del mecanismo y los posibles ciclos de regeneración realizados en continuo.
A escala piloto se ha estudiado un sistema de adsorción arena - hueso- carbón activo como un tratamiento terciario de depuración de aguas de lavado de aceite y de aceituna después de tratarla con el proceso pseudo Fenton.
Los resultados de la primera parte del trabajo demuestran que el hueso de aceituna es un material no poroso con una superficie de BET<1m2/g, algo que se confirma con las fotos de SEM.
La determinación del punto de carga nula se encuentra en pHPCZ=5,7, los grupos funcionales revelados por el método de Boehm son los grupos carboxílicos, fenólicos y básicos, se trata de un residuo de carácter lignocelulosico con un porcentaje de celulosa de 24% y de 41% de lignina.
El punto de precipitación del hierro (pH>3,5) y de los otros metales ha sido determinado por el programa Hydra Medusa. Dicho punto nos determina el intervalo en que es posible la adsorción de los metales.
Los resultados obtenidos mediante el estudio en discontinuo indican que la capacidad de adsorción del hierro con el hueso de aceituna aumenta con el aumento de la cantidad de la biomasa y con la disminución del tamaño de la partícula es decir cuanto mayor es la superficie de contacto ofrecida, con el aumento de la concentración del metal y con el aumento de la temperatura (5-70ºC). El pH se ha mostrado como el parámetro más sensible ya que al aumentar el pH la adsorción se encuentra dificultada debido a la precipitación del metal. También cabe señalar que a un pH inferior al pH de precipitación del metal, la adsorción del hierro por el hueso de aceituna ocurre por cambio de iones H+ liberados por la biomasa con los iones de Fe3+ encontrados en el medio. La capacidad de adsorción del hierro no se afecta por la presencia del Cr(VI) mientras que la presencia de As y de Cd provoca precipitación del metal.
Para el ajuste de los valores experimentales y el estudio de la cinética del proceso se han estudiado tres modelos: pseudo primer orden, pseudo segundo orden y Elovich. Los valores experimentales se ajustan bien con los tres modelos aunque cabe señalar que el mejor ajuste es el que se produce con el modelo pseudo segundo orden.
En cuanto al estudio del equilibrio, los resultados experimentales se ajustaron a tres modelos para estudiar el equilibrio del proceso: el modelo Langmuir, el de Freundlich y el de Sips. El mejor ajuste se ha obtenido con el modelo de Sips ya que el equilibrio es rápido lográndolo en todos los casos en menos de 20 min. Los ajustes matemáticos en todo el trabajo se han realizado con Matlab.
Los resultados de la desorción y de las características de biomasa, junto con los valores obtenidos de la Ea indican que la adsorción del hierro con el hueso de aceituna es de tipo cambio iónico, los valores negativos de ¿G indican que se trata de un proceso espontaneo algo que se confirma con el valor positivo obtenido de ¿S, el valor positivo de ¿H indica que se trata de un proceso endotérmico.
El estudio en continuo demuestra que se pueden realizar hasta tres ciclos de regeneración del filtro de hueso de aceituna. Los espectros de microanálisis revelan la presencia de los picos del hierro después de su adsorción por el hueso y la desaparición de los mismos después de cada lavado con HCl (0,1N).
A escala piloto, la mejor combinación de los filtros de arena, hueso y carbón activo como tratamiento terciario de aguas de lavado de aceite y aceituna después del proceso pseudo Fenton, ha sido la que empieza con filtro de hueso para retener los microfloculos del hierro que se escapan del decantador y adsorber los iones Na+ procedentes de NaOH usado para la precipitación del hierro utilizado como catalizador en dicho proceso, seguido por un filtro de arena gruesa que retiene el resto de materia orgánica y por ultimo un filtro de carbón activo grueso.
Para aprovechar los lodos de hidróxido de hierro resultantes de la precipitación del hierro usado en el proceso pseudo Fenton, se ha pensado en recubrir el hueso de aceituna con estos hidróxidos con el objeto de tener un posible adsorbente de metales pesados. Según los primeros resultados, este posible adsorbente ha demostrado su eficacia en adsorción de metales como cromo, cadmio y arsénico en comparación con el hueso de aceituna solo, y eso debido a que la estructura de los hidróxidos ofrece más superficie de contacto con los metales y por supuesto mas adsorción de estos últimos. La investigación seguirá adelante en cuanto a los ensayos de la mejor preparación de la biomasa y otros aspectos del proceso.
