Cuentas de nanofibras de celulosa oxidadas con TEMPO para la "captura y liberación" de amonio de aguas residuales

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales; Ciencias Ambientales; Biotecnología

Sus antecedentes:

• Las aguas residuales domésticas son una fuente importante de nutrientes, especialmente amonio, que puede causar eutrofización si se libera sin tratar.
• La recuperación de nutrientes de las aguas residuales es crucial para la gestión sostenible de los recursos y se alinea con los principios de la economía circular.
• El desarrollo de materiales eficientes y ecológicos para la recuperación de nutrientes es un área activa de investigación.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar cuentas biodegradables a base de nanocellulosa para la recuperación de amonio de aguas residuales.
• Investigar las características y mecanismos de adsorción de estas cuentas para el amonio.
• Evaluar el potencial de las cuentas cargadas de amonio como biofertilizante de liberación controlada.

Principales métodos:

• Se sintetizaron nanofibras de nanocellulosa (TOCN) a partir de racimos de frutas vacíos de palma aceitera (EFB) mediante oxidación con TEMPO.
• Las TOCN se moldearon en cuentas (TOCNB) utilizando gelación iónica mediada por iones de sodio.
• Se estudió la capacidad de adsorción de amonio, la cinética, las isotermas y los factores influyentes (pH, fuerza iónica, tiempo de contacto, iones competitivos).
• Se evaluó el potencial de biofertilizante a través de ensayos de germinación.

Principales resultados:

• TOCNB demostró una alta capacidad de adsorción de amonio de 30,30 mg g^-1, impulsada por la fisico-adsorción y las interacciones electrostáticas.
• La adsorción siguió una cinética de pseudo primer orden y la isoterma de Langmuir, lo que indica una adsorción monocapa.
• La absorción óptima de amonio ocurrió a pH 8; K⁺ y SO₄ ^2- inhibieron la adsorción, mientras que Ca²⁺ tuvo un efecto menor.
• TOCNB-NH₄ ⁺ mejoró significativamente el crecimiento de las plántulas, comparable a la urea comercial.

Conclusiones:

• Las cuentas de nanocellulosa biodegradables derivadas de EFB son efectivas para la recuperación de amonio de las aguas residuales.
• El amonio recuperado se puede utilizar como biofertilizante de liberación controlada, promoviendo la agricultura sostenible.
• Este enfoque ofrece una solución prometedora para la gestión de nutrientes y la reutilización de recursos en un marco de economía circular.