Entrecruzamiento en Películas a Base de Queratina Mejora la Adsorción de Tintes Catiónicos y Aniónicos

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Ciencia Ambiental
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• La industrialización ha llevado a un aumento en el uso de tintes y la contaminación ambiental, lo que requiere soluciones sostenibles para la eliminación de tintes.
• Los adsorbentes existentes a menudo eliminan selectivamente tintes catiónicos o aniónicos, lo que limita su aplicación práctica.
• La queratina residual, específicamente la queratina del cabello humano, presenta un recurso infrautilizado para el desarrollo de materiales novedosos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar películas de bioplástico de queratina entrecruzadas químicamente a partir de cabello humano residual para la adsorción eficiente de tintes tanto catiónicos como aniónicos.
• Comparar las propiedades y el rendimiento de adsorción de tintes de las películas de queratina entrecruzadas con las películas de queratina prístinas.
• Investigar las características estructurales, mecánicas, térmicas y de biodegradabilidad de las películas desarrolladas.

Principales métodos:

• Fabricación de películas de queratina entrecruzadas químicamente y prístinas a partir de cabello residual.
• Caracterización de la morfología de la película, las propiedades superficiales y la resistencia mecánica utilizando técnicas como FT-IR y XRD.
• Evaluación de la estabilidad térmica y la biodegradabilidad.
• Estudios de adsorción por lotes utilizando tintes modelo catiónicos (azul de metileno, rodaminia 6G) y aniónicos (azul de bromofenol).
• Modelado cinético y análisis de difusión (modelo de Weber-Morris) para comprender los mecanismos de adsorción.

Principales resultados:

• Las películas de queratina entrecruzadas exhibieron una morfología superficial y propiedades mecánicas mejoradas en comparación con las películas prístinas.
• El análisis FT-IR y XRD indicó un cambio conformacional de la estructura α-hélice a β-hoja tras el entrecruzamiento.
• Las películas entrecruzadas demostraron buena estabilidad térmica (hasta 200 °C) y biodegradabilidad.
• Se observaron capacidades de adsorción significativamente mayores para las películas entrecruzadas: ~10% para azul de metileno, ~50% para rodaminia 6G y ~70% para azul de bromofenol.
• La difusión intrapartícula se identificó como el paso limitante de la velocidad en el proceso de adsorción de tintes.

Conclusiones:

• Las películas de queratina entrecruzadas químicamente derivadas de cabello humano residual son materiales eficaces y versátiles para la adsorción de tintes tanto catiónicos como aniónicos.
• El proceso de entrecruzamiento mejora la integridad estructural del material y la eficiencia de adsorción.
• Estas películas a base de queratina representan un enfoque prometedor y sostenible para el tratamiento de aguas residuales y la eliminación de tintes, contribuyendo a los esfuerzos de remediación ambiental.