Caracterización y revalorización del hueso de nanche (byrsonima crassifolia) y su aplicación como material adsorbente para la eliminación de contaminantes tóxicos del agua

Abstract

La metformina (MET) es uno de los principales fármacos para tratar la diabetes tipo 2 en humanos, como consecuencia su presencia en el medio ambiente ha aumentado en los últimos años. Por lo tanto, en este trabajo se sintetizaron hidrocarbones a partir de huesos de Byrsonima crassifolia (BCS) utilizando carbonización hidrotermal seguida de una activación química fría para mejorar la remoción de MET en solución acuosa. Se empleó un diseño experimental de superficie de respuesta para correlacionar la capacidad de adsorción experimental (qMET) con las condiciones de síntesis (tiempo de hidrocarbonización, tiempo de activación y concentración de NaOH) y las propiedades fisicoquímicas de los adsorbentes. Los resultados mostraron que los tiempos de hidrocarbonización y activación son los factores más significativos que influyen en la remoción de MET. De acuerdo con los análisis texturales y fisicoquímicos, se encontró que la combinación de tratamiento hidrotermal y activación química fría aumentó tanto la presencia de sitios activos ácidos y básicos, así como, la relación O/C, lo que favoreció la remoción de MET en materiales hidrocarbonizados ricos en lignina. Los estudios de equilibrio de adsorción que emplearon el adsorbente HCA13 (T = 9 hr, τ = 90 min, C = 1 M) evidenciaron que su remoción se vio favorecida a pH = 7 debido a la reducción de las interacciones electrostáticas repulsivas que jugaron un papel principal en el mecanismo de adsorción. La capacidad máxima de adsorción obtenida fue de 113.6 mg/g y fue el valor más alto reportado en la literatura. Finalmente, la transformación de BCS sugiere que el hidrocarbón activado sintetizado por el método propuesto en este trabajo da como resultado un adsorbente eficaz para la remoción de MET en solución acuosa.

Metformin (MET) is one of the main drugs to treat type 2 diabetes in humans, consequently its presence in the environment has increased in recent years. Therefore, in this work, hydrochars were synthesized from Byrsonima crassifolia stones (BCS) using hydrothermal carbonization followed by cold chemical activation to enhance the removal of MET in aqueous solution. A response surface experimental design was employed to correlate the experimental adsorption capacity (qMET) with the synthesis conditions (Hydrocarbonization time, activation time, and NaOH concentration) and the physicochemical properties of the adsorbents. The results showed that the Hydrocarbonization and activation times are the most significant factors influencing the MET removal. According to the textural and physicochemical analyses, it was found that the combination of hydrothermal treatment and cold chemical activation increased both the presence of acid and basic active sites as the O/C ratio, which favored the removal of MET in lignin-rich hydrocarbonized materials. The adsorption equilibrium studies employing the HCA13 (T = 9 hr, τ = 90 min, C = 1 M) adsorbent evidenced that its removal was favored at pH = 7 due to due to the reduction of repulsive electrostatic interactions that played a main role in the adsorption mechanism. The maximum adsorption capacity obtained was 113.6 mg/g and it was the highest value reported in the literature. Finally, the transformation of the BCS suggests that the activated hydrochars synthesized by the method proposed in this work results in an effective adsorbent for MET removal in aqueous solution.