PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y QUITOSANO …
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UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y QUITOSANO DEL EXOESQUELETO DEL CAMARÓN POR DESCARGAR DE AGUA CONTAMINADA DE INDUSTRIA MINERA. TRABAJO NO EXPERIMENTAL Trabajo de titulación presentado como requisito para la obtención del título de INGENIERO AMBIENTAL AUTOR AGUIRRE VALDIVIEZO LEONARDO ANDRES TUTOR ING. JEAN CARLO ANDRADE TOBAR GUAYAQUIL – ECUADOR 2021
Transcript of PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y QUITOSANO …
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y QUITOSANO DEL EXOESQUELETO DEL
CAMARÓN POR DESCARGAR DE AGUA CONTAMINADA DE INDUSTRIA MINERA.
TRABAJO NO EXPERIMENTAL
Trabajo de titulación presentado como requisito para la obtención del título de
INGENIERO AMBIENTAL
AUTOR
AGUIRRE VALDIVIEZO LEONARDO ANDRES
TUTOR
ING. JEAN CARLO ANDRADE TOBAR
GUAYAQUIL – ECUADOR
2021
2
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
APROBACIÓN DEL TUTOR
Yo, ANDRADE TOBAR JEAN CARLO, docente de la Universidad Agraria del
Ecuador, en mi calidad de Tutor, certifico que el presente trabajo de titulación: PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y QUITOSANO DEL EXOESQUELETO DEL CAMARÓN POR DESCARGAR DE AGUA CONTAMINADA DE INDUSTRIA MINERA, realizado por el estudiante AGUIRRE VALDIVIEZO LEONARDO ANDRES; con cédula de identidad N° 0704645829 de la carrera INGENIERÍA AMBIENTAL, Unidad Académica
Guayaquil, ha sido orientado y revisado durante su ejecución; y cumple con los requisitos técnicos exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador; por lo tanto se aprueba la presentación del mismo.
Atentamente, ANDRADE TOBAR JEAN CARLO Guayaquil, 10 de junio del 2021
3
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN
Los abajo firmantes, docentes designados por el H. Consejo Directivo como
miembros del Tribunal de Sustentación, aprobamos la defensa del trabajo de
titulación: “PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y
QUITOSANO DEL EXOESQUELETO DEL CAMARÓN POR DESCARGAR DE
AGUA CONTAMINADA DE INDUSTRIA MINERA”, realizado por el estudiante
AGUIRRE VLDIVIEZO LEONARDO ANDRES, el mismo que cumple con los
requisitos exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador.
Atentamente,
Dr. Freddy Arcos Ramos PRESIDENTE
Ing Diego Arcos Jacome. Ing. Luis Morocho Rosero EXAMINADOR PRINCIPAL EXAMINADOR PRINCIPAL
Ing Jean Carlo Andrade EXAMINADOR SUPLENTE
Guayaquil, 10 de junio del 2021
4
Dedicatoria
Este trabajo es dedicado a Dios quien me ha guiado a lo
largo de estos 5 años de preparación, abrió muchísimas
puertas para que yo esté en el lugar que estoy, a mis
padres por ser mi apoyo y mis pilares para seguir
adelante en mi carrera, a mi novia que ha sido una
persona espectacular y mi apoyo motivacional, mis
maestros que me han enseñado con mucha dedicación
y paciencia, y a mi abuelito que me está viendo
seguramente muy orgulloso desde el cielo.
5
Agradecimiento
Agradezco a todos mis maestros, quienes me han
enseñado con mucha dedicación y paciencia en estos 5
años de estudio universitario, a mi tutor Ing. Jean Carlo
Andrade Tobar y al Ing. Diego arcos quienes han
formado parte en la realización de este trabajo de
titulación.
6
Autorización de Autoría Intelectual
Yo AGUIRRE VALDIVIEZO LEONARDO ANDRES, en calidad de autor(a) del
proyecto realizado, sobre “PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON
QUITINA Y QUITOSANO DEL EXOESQUELETO DEL CAMARÓN POR
DESCARGAR DE AGUA CONTAMINADA DE INDUSTRIA MINERA” para
optar el título de INGENIERO AMBIENTAL, por la presente autorizo a la
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos
que me pertenecen o parte de los que contienen esta obra, con fines
estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autor(a) me correspondan, con excepción de la
presente autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo
establecido en los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de
Propiedad Intelectual y su Reglamento.
Guayaquil, 10 de Junio del 2021
LEONARDO ANDRES AGUIRRE VALDIVIEZO
C.I. 0704645829
7
Índice general
PORTADA...............................................................................................................1
APROBACIÓN DEL TUTOR ................................................................................. 2
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN ........................................ 3
Dedicatoria ............................................................................................................ 4
Agradecimiento .................................................................................................... 5
Autorización de Autoría Intelectual .................................................................... 6
Índice de tablas .................................................................................................. 11
Índice de figuras ................................................................................................. 12
Resumen ............................................................................................................. 14
Abstract ............................................................................................................... 15
1. Introducción ................................................................................................... 17
1.1 Antecedentes del problema ......................................................................... 18
1.2 Planteamiento y formulación del problema ............................................... 21
1.2.1 Planteamiento del problema ..................................................................... 21
1.2.2 Formulación del problema ........................................................................ 22
1.3 Justificación de la investigación ................................................................ 22
1.4 Delimitación de la investigación ................................................................. 23
1.5 Objetivo general ........................................................................................... 24
1.6 Objetivos específicos................................................................................... 24
1.7 Hipótesis ....................................................................................................... 24
2. Marco teórico .................................................................................................. 25
2.1 Estado del arte .............................................................................................. 25
2.2 Bases teóricas .............................................................................................. 26
2.2.1 Tipos de adsorción.................................................................................... 26
2.2.2 Adsorción de metales por quitosano ...................................................... 27
8
2.2.3 Mecanismos de adsorción con quitosano. ............................................. 27
2.2.4 Contaminación .......................................................................................... 28
2.2.5 Contaminación por metales pesados ...................................................... 28
2.2.6 Efectos del plomo en el ser humano ....................................................... 29
2.2.7 Efectos del plomo en el ambiente ............................................................ 30
2.2.8 Contaminación por plomo ........................................................................ 30
2.2.9 Plomo ......................................................................................................... 30
2.2.10 Aplicaciones de quitina y quitosano ..................................................... 31
2.2.11 Cryphiops Caementarius ........................................................................ 32
2.3 Marco legal .................................................................................................... 33
2.3.1 Constitución del Ecuador ......................................................................... 33
2.3.2 Código Orgánico Ambiental ..................................................................... 34
2.3.3 Ley Orgánica de Recursos Hídricos, Usos y Aprovechamiento del Agua
(2014)....................................................................................................................36
2.3.4 Acuerdo Ministerial 061 (2015). ................................................................ 36
2.3.5 Acuerdo Ministerial 061 (2015). ................................................................ 37
2.3.6 Acuerdo Ministerial 061 (2015). ................................................................ 38
3. Materiales y métodos. .................................................................................... 40
3.1 Enfoque de la investigación ........................................................................ 40
3.1.1 Tipo de investigación ................................................................................ 40
3.1.2 Diseño de investigación ........................................................................... 40
3.2 Metodología .................................................................................................. 40
3.2.1 Variables .................................................................................................... 40
3.2.2 Tratamientos .............................................................................................. 40
3.2.3 Diseño experimental ................................................................................. 41
9
3.2.4 Recolección de datos................................................................................ 41
3.2.5 Análisis estadístico ................................................................................... 42
4. Resultados. ..................................................................................................... 43
4.1 Método aplicable con el objetivo de adsorber plomo en aguas
contaminadas por minería, mediante información bibliográfica. .................. 43
4.1.1 Tratamiento de exoesqueleto ................................................................... 43
4.1.2 Desmineralización. .................................................................................... 43
4.1.3 Desproteinización...................................................................................... 44
4.1.4 Desacetilación. .......................................................................................... 44
4.1.5 Valoración Conductimétrica. .................................................................... 45
4.1.6 Análisis Elemental. .................................................................................... 45
4.1.7 Termogravimetría. ..................................................................................... 46
4.1.8 Experimentos de adsorción. .................................................................... 46
4.1.9 Equilibrio del proceso de adsorción. ....................................................... 47
4.1.10 Modelo de Langmuir. .............................................................................. 47
4.1.11 Eficiencia de adsorción. ......................................................................... 48
4.1.12 Caracterización del quitosano. .............................................................. 49
4.1.13 Análisis CHN. ........................................................................................... 52
4.1.14 Análisis termogravimétrico. ................................................................... 52
4.1.15 Características de adsorción de iones de Pb en quitosano. ............... 55
4.1.16 Efectos de la temperatura en la capacidad de adsorción de iones de
Pb..........................................................................................................................56
4.1.17 Eficiencia de Adsorción. ......................................................................... 57
4.1.18 Coeficiente de distribución de equilibrio (kd). ...................................... 58
10
4.1.19 Medir la concentración del plomo después de aplicar un tratamiento de
adsorción de quitina y quitosano de camarón. ............................................... 59
4.1.20 PH final del agua...................................................................................... 61
4.1.21 Isotermas de adsorción. ......................................................................... 62
4.2 Propuesta a las empresas mineras el uso de quitina y quitosano para la
reducción de metales pesados en sus aguas residuales antes de ser vertidas
al rio, mediante divulgación de un manual de resultados. ............................. 63
4.2.1 Resumen .................................................................................................... 63
4.2.2 Justificación del tema ............................................................................... 64
4.2.3 Objetivo ...................................................................................................... 64
4.2.4 Introducción. .............................................................................................. 64
4.2.5 Metodología y muestra. ............................................................................ 66
4.2.6 Procedimiento ........................................................................................... 67
4.2.7 Procedimiento experimental. ................................................................... 68
4.2.8 Resultados. ................................................................................................ 70
4.2.9 Conclusiones. ............................................................................................ 70
5. Discusión. ....................................................................................................... 72
6. Conclusiones. ................................................................................................. 74
7. Recomendaciones. ......................................................................................... 75
8. Bibliografía ...................................................................................................... 76
9. Anexos. ............................................................................................................ 82
9.1 Figura 1. Quitosano-Nitrato Férrico ........................................................... 82
9.2 Figura 2. Quitosano-Glutaraldehído .......................................................... 82
9.4 Figura 3. Portada del manual para el uso de quitina y quitosano en
empresas mineras. ............................................................................................. 83
11
Índice de tablas
Tabla 1. Resultados de Carbono, Hidrogeno, Nitrógeno en muestras de
quitosano ......................................................................................................... 42
Tabla 2. Parámetros de la isoterma de
Langmuir……………………………....................................................................45
Tabla 3. Concentración de Pb en agua contaminada (Final, estándar y % de
remoción). ........................................................................................................ 49
Tabla 4. Concentración de Pb en agua a concentración de 1 ppm.............. 50
Tabla 5. Parámetros de isotermas de adsorción.......................................... 52
Tabla 6. Estructuración de factores y niveles en el diseño de experimentos
propuestos ....................................................................................................... 57
Tabla 7. Ensayos complementarios para caracterización de quitosano. ..... 58
12
Índice de figuras
Figura 1. Reacción típica de desatelización del quitosano .......................... 34
Figura 2. Valoración conductimétrica de una muestra de quitosano ........... 39
Figura 3. Espectros típicos de la quitina ...................................................... 40
Figura 4. Espectro de adsorción de una muestra de quitosano al 85 % de
DD......................................................................................................................40
Figura 5. Espectro IR medido de la muestra de quitosano .......................... 41
Figura 6. Analisis termogravimétrico del quitosano...................................... 43
Figura 7. Análisis termogravimétrico de partícula sin tratamiento ................ 44
Figura 8. Cantidad de Pb adsorbido en el quitosano en función de la
concentración final ........................................................................................... 45
Figura 9. Representación esquemática de los grupos NH con el ion de Pb 46
Figura 10. Efecto de la temperatura en la capacidad de adsorción de plomo
......................................................................................................................... 47
Figura 11. Porcentaje de adsorción de iones de Pb2+ por 100 miligramos de
quitosano como una función de la concentración inicial de iones en la solución a
25, 35 y 50 °C .......................................................................................... ........47
Figura 12. Coeficiente de distribución (Kd), de los iones de Pb2+ en quitosano
en función de la concentración inicial a diferentes temperaturas
.....……………………………………………………………………….....................48
Figura 13. Concentración final de Pb en agua con concentración de 0.5
ppm…................................................................................................................50
Figura 14. Concentración final de plomo en agua con concentración inicial de
1ppm………………………………………………………………………………... 51
Figura 15. Nivel de pH final en el agua ........................................................ 51
13
Figura 16. Velocidad de adsorbancia del exoesqueleto de camarón ........... 52
14
Resumen
La contaminación por metales pesados en los ríos ha aumentado principalmente
por efecto de las actividades industriales y la extracción de los recursos
naturales, como los minerales. En países como Perú, Colombia y Ecuador los
procesos mineros arrojan constantemente a los ríos varios tipos de metales
pesados como plomo, cadmio, mercurio y zinc, los cuales, al ser ingeridos a
través de los diferentes niveles tróficos de una cadena alimenticia, tienen un
efecto negativo hacia la salud de las personas y también son perjudiciales para
el ambiente por sus efectos adversos conocidos como su particularidad
bioacumulativa. En el presente trabajo de investigación, se propuso un método
alternativo de coagulación utilizando materiales orgánicos, en base a
investigaciones realizadas en campo para tratar la contaminación producida por
actividades mineras, utilizando la quitina y el quitosano del exoesqueleto de
camarón y de ese modo promover una adsorción eficiente de plomo. Se realizó
una comparación basada principalmente en investigaciones de dos
investigaciones exhaustivas, donde se encontró que sus resultados y principales
conclusiones afirman; que el porcentaje de adsorción de plomo puede llegar a
ser de hasta un 96% en agua utilizando quitosano obtenido a partir de la cascara
del camarón. Este biocoagulante promete ser un método alternativo para
adsorber metales pesados en aguas contaminadas por actividades mineras, es
económicamente rentable y a la vez eficaz, motivo por el cual se desarrolló un
manual metodológico para la promulgación de sus beneficios a las industrias
mineras.
Palabras clave: Quitina, quitosano, minería, metales pesados,
biocoagulantes.
Comentado [M1]: Sin sangría
15
Abstract
Heavy metal pollution in rivers has increased mainly as a result of industrial
activities and the extraction of natural resources, such as minerals. In countries
as Peru, Colombia and Ecuador, mining processes constantly throw various
types of heavy metals into rivers like lead, cadmium, mercury and zinc, which
when are ingested through the different trophic levels of a food chain, they have
a negative effect on people's health and are also harmful to the environment due
to their known adverse effects as their bioaccumulative particularity. In this
research work, an alternative coagulation method using organic materials was
proposed, based on research carried out in the field to treat the contamination
produced by mining activities, using chitin and chitosan from the shrimp
exoskeleton and thereby promote an efficient lead adsorption. A comparison
based mainly on two exhaustive investigations was made, where it was found
that their results and main conclusions affirm; that the percentage of lead
adsorption can be up to 96% in water using chitosan obtained from the shell of
shrimp. This biocoagulant promises to be an alternative method to adsorb heavy
metals in waters contaminated by mining activities, it is economically profitable
and at the same time effective, which is why a methodological manual was
developed for the promulgation of its benefits to the mining industries.
Keywords: Chitin, chitosan, mining, heavy metals, biocoagulants.
16
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
APROBACIÓN DEL ABSTRACT
Yo, Ind. Diego Iván Muñoz Naranjo, MSc docente de la Universidad Agraria del
Ecuador, en mi calidad de ENGLISH TEACHER, CERTIFICO que he procedido
a la REVISIÓN DEL ABSTRACT del presente trabajo de titulación:
PROPUESTA DE ADSORCIÓN DE PLOMO CON QUITINA Y QUITOSANO
DEL EXOESQUELETO DEL CAMARÓN POR DESCARGAR DE AGUA
CONTAMINADA DE INDUSTRIA MINERA, realizado por el estudiante
AGUIRRE VALDIVIEZO LEONARDO ANDRES; con cédula de identidad N°
0704645829 de la carrera INGENIERÍA AMBIENTAL, Unidad Académica
Guayaquil, el mismo que cumple con los requisitos técnicos exigidos por la
Universidad Agraria del Ecuador; por lo tanto se aprueba la presentación del
mismo.
Atentamente, Ing. Diego Iván Muñoz Naranjo [email protected] Guayaquil, 10 de Junio del 2021
Comentado [la2]:
17
1. Introducción
Según Bautista (2016) en la actualidad se utilizan metales pesados para la
extracción de un material u otro metal, lo cual debe pasar por procesos como
lixiviación, lavado con cianuro, precitación con zinc, entre otras donde se utiliza
plomo y mercurio. Sin embargo, usar estos metales presenta un grave problema
a nivel ambiental debido a sus altos niveles de toxicidad para los organismos
son los que interactúen una vez son descargados. Esto concuerda con Alban y
Calle (2020), quien afirma que las aguas procedentes de las industrias como la
minería y de fundidoras, son las empresas con mayor impacto ambiental hacia
los ríos, contaminándolos con distintos metales pesados que son muy tóxicas
para la flora y la fauna terrestres y acuáticas. Este trabajo de titulación se lo
realizó mediante la investigación bibliográfica exhaustiva donde se comparó
principalmente los resultados de dos investigaciones, Altamirano (2015) y
Méndez (2019), quienes utilizaron el quitosano a partir del exoesqueleto de
camarón para la adsorción de metales pesados en agua contaminada por
minería. En su metodología utilizaron dosis de 0.5 ppm y 1 ppm de concentración
del quitosano, tomando en cuenta que el tiempo de adsorción fue en los 30
minutos iniciales y alcanzó un 96%. Finalmente, tras examinar los resultados y
los diferentes mecanismos químicos del comportamiento de estos
biocoagulantes con los metales pesados, en base a análisis de laboratorio, se
realizó un manual a manera de propuesta para el uso de quitina y quitosano en
empresas mineras.
18
1.1 Antecedentes del problema
Desde tiempos antiguos el uso y consumo de recursos ha sido algo primordial
en la historia del ser humano, nivel mundial los ríos contaminados por metales
pesados se ha considerado un problema que va en aumento, esto debido a que
existe un mal tratamiento de aguas residuales que son vertidos desde la industria
minera, uno de los casos más preocupantes es el del rio Moche ubicado en Perú,
donde se hicieron estudios que arrojaron resultados alarmantes, en 10 años se
evidencio que la cantidad de metales pesados permisibles se cuadriplico, esto
desde el año 2000 al 2010 (Berrocal, 2019).
En el rio Tinto en España la composición de las aguas afectadas por drenaje
ácido de minas está condicionada por la oxidación de los sulfuros, que provoca
la acidificación del medio, su composición puede variar debido a la disolución de
otros minerales como carbonatos y aluminosilicato. La elevada acidez de los
lixiviados mineros provoca la movilización de cantidad de elementos que pasan
a estar en disolución. De este modo, la concentración de Pb, Mn, Al, Si, Ca y Mg
en las aguas ácidas de mina puede llegar a ser muy elevada (Herrera, 2015).
La contaminación del rio Moche en Perú se debe principalmente al impacto
de los relaves mineros, en un estudio procedente de Moreno (2016) explica que
en el año 2000 los metales pesados más representativos en el agua se
presentaron en el Cuenca Alta: hierro (57.500 ppm), plomo (10.375 ppm),
cadmio (1.550 ppm), cobre (1.900 ppm), zinc (22.900 ppm) y arsénico (4.000
ppm); mientras que en el año 2010 los datos recogidos arrojaron el que hierro
(347.550 ppm), plomo (110.425 ppm), cadmio (12.750 ppm), cobre (8.450 ppm),
zinc (72.780 ppm) y arsénico (10.000 ppm) reflejando que a medida que
Comentado [M3]: Sangría primera línea de los párrafos
19
aumentan los años aumenta la contaminación del rio debido mayormente a la
minería.
En Ecuador existen evidencias de contaminación por metales pesados. En el
Estero Salado, localizado en la ciudad de Guayaquil, provincia del Guayas, se
evidencio que los cangrejos de los manglares de la provincia del Guayas tienen
un alto nivel de metales pesados como cadmio y plomo. En un estudio realizado
por Feys (2013) afirma que los niveles de plomo en el agua superan los límites
permisibles.
En Santa Rosa provincia de El oro la contaminación de los ríos es el mayor
problema. Varios estudios coinciden en la elevada concentración de metales
pesados en los afluentes de la cuenca baja del río Puyango. Este afluente recoge
las aguas contaminadas de los ríos Amarillo y Caleras. Ambos atraviesan las
zonas mineras del cantón Portovelo y Santa Rosa. Las descargas, con metales
como mercurio, plomo y arsénico, proceden de las plantas y molinos de
procesamiento del cuarzo, mineral del que se extra el oro mediante procesos
químicos (Errostegui, 2009).
El plomo es un tipo de metal altamente toxico, el cual está presente de forma
natural en la capa superior de la tierra, es uno de los importantes contaminantes
del ambiente y también causa daños al humano cuando es ingerido o expuesto
a la piel, ocasionando graves problemas de salud pública (OMS, 2019).
El plomo también puede ocasionar daños en el cerebro, los riñones, el sistema
nervioso y los glóbulos rojos, se han detectado altos niveles de enfermedades
por inhalación de plomo, pintura y por beber agua contaminada por plomo de
ríos y lagunas (McFarland, 2012). Por lo cual la normativa INEN 1108 de agua
potable afirma que el máximo permisible de plomo en agua es 0,01 mg/L el cual
20
no debe exceder los límites, así se evitarían complicaciones en la salud de la
población (INEN, 2011).
La contaminación por metales pesados se ha convertido en uno de los
problemas ambientales más graves en la actualidad. Recientemente se han
empleado varios métodos para su eliminación, los cuales se dividen en métodos
físicos y químicos (Oviedo, Moina, Naranjo, y Barcos, 2019).
La quitina es un biopolímero orgánico abundante en la naturaleza, únicamente
superado por la celulosa, se lo puede extraer de los crustáceos como del
exoesqueleto del camarón. La quitina está formada por componentes de N-
Acetilglucosamina, fusionados unos a otros con enlaces β-1,4. Gracias a esto se
produce un aumento en las uniones de hidrógeno con los polímeros inmediatos,
que le otorgan al material un mayor soporte (Flores, Tapia, y Maldonado, 2001)
La quitina y el quitosano son compuestos complementarios: para obtener el
quitosano tiene que estar presente la quitina. Esta última también puede
formarse por la combinación de nácar, conquiolina, aragonito y carbonato de
calcio. Es el segundo polímero más importante después de la celulosa; además,
es biocompatible, biodegradable y no tóxico (Jáurequi, 2015).
El quitosano es un biopolímero que se han usado en el tratamiento de agua
como coagulante-floculante, en tratamientos de colorantes, en alimentos, en
cosméticos y medicamentos Feys (2013). El quitosano se caracteriza por
contener un elevado número de grupos amino libres, los cuales son muy
reactivos para la quelación de cationes metálicos a pH más o menos neutro. En
Ecuador se ha incrementado la minería artesanal e ilegal, esto ha provocado un
aumento de la contaminación por metales pesados en la provincia de El oro,
siendo a su vez causante de daños en los ríos o efluentes, la minería artesanal
21
empieza desde la cuenca alta de los ríos Puyango y Amarillo (Oviedo et al.,
2019).
Una de las ciudades más afectadas es Santa Rosa, ubicada en la provincia
de El Oro, en la cual la minería ilegal arroja constantemente sus desechos al río
sin ningún tipo de remediación en las aguas que utilizan (Añazco, 2019).
1.2 Planteamiento y formulación del problema
1.2.1 Planteamiento del problema
La minería es una de las principales actividades de El Oro, en especial en la
zona alta. Pero también es el mayor contaminante del rio Santa Rosa debido a
los metales pesados que son utilizados para la extracción del oro y vertidos al
rio, estos son sustancias tóxicas y no biodegradables que presentan una alta
persistencia y tienden a acumularse en los organismos vivos, provocando
trastornos y en ocasiones la muerte. La industria minera provoca contaminación
por metales tóxicos como plomo, mercurio, cadmio, cobre, arsénico, cromo entre
otros. La toxicidad de los metales pesados y su efecto en el ecosistema han
generado en los últimos años un incremento considerable de estudios
relacionados con la eliminación de estos elementos desde soluciones acuosas
(Vera et al. 2015).
La minería es una actividad de gran importancia económica en Ecuador, una
de las consecuencias de esta actividad, debido a la explotación de los recursos
metálicos, es la producción de grandes cantidades de residuos que generan
focos de emisión de los contaminantes, los cuales pueden contener elementos
potencialmente tóxicos, como los metales pesados, que logran contaminar los
ecosistemas, ya que en la mayoría de los casos, la minería es realizada con muy
poco seguimiento ambiental (Sánchez, Marrugo y Urango , 2019).
22
Debido a la minería ilegal y minería artesanal que se practica, miles de ríos
están siendo contaminados por los metales pesados, entre estos destaca el
plomo. Estos tipos de metales, cuando se encuentran en agua y son vertidos a
los efluentes, son un foco de contaminación grave conocido por destruir el
estado natural de los ríos, la flora y la fauna, además las poblaciones que se
encuentran alrededor del rio, se abastecen de él y esto provoca graves
problemas a la salud humana, pudiendo llegar a ser de mayor impacto en niños.
El consumo de agua contaminada por plomo puede provocar coma, daños
cerebrales, y muerte. Las personas que se recuperan la intoxicación por plomo
pueden vivir, pero con secuelas en su organismo que pueden ser problemas en
su conducta o retraso mental (OMS, 2019).
1.2.2 Formulación del problema
¿Podría disminuir la quitina y quitosona del exoesqueleto de camarón
Cryphiops caementarius la concentración de plomo en las aguas contaminadas
por la minería?
1.3 Justificación de la investigación
Dado que la permanencia del plomo en el agua genera un problema de salud
y seguridad alimentaria, la remoción del plomo es un factor prioritario al momento
de tratar agua contaminada. Los métodos convencionales de eliminación de
metales pesados presentan ciertas desventajas, como es la generación de lodos
durante el proceso que está sujetos a restricciones, la carencia de uniones
necesarias, en el caso de usar el método de precipitación química y las bajas
eficacias del proceso en el caso de las membranas (Méndez, 2019).
Este anteproyecto tiene la finalidad de aportar con una opción para remediar
la contaminación que tienen los ríos por metales pesados como el plomo, el cual
23
es utilizado en la minería para separar el oro, siendo la actividad minera la mayor
causa de contaminación, ya que no realizan un tratamiento de sus aguas
residuales antes de ser arrojadas al rio (Hernández, et al. 2008).
La base de este anteproyecto es la utilización del exoesqueleto del camarón
para lograr adsorber plomo de las aguas contaminadas mediante la utilización
de quitina y el quitosano, siendo estos materiales ambientalmente amigables, es
por esta razón que abarca una de las áreas de mayor importancia mundial, entre
sus usos principales están: como coagulante primario para aguas residuales con
alta turbidez y alcalinidad, como floculante para remoción de partículas
coloidales sólidas y aceites, y para captura de metales pesados y pesticidas en
soluciones acuosas (Pérez, 2018).
Es por ello que en esta investigación se toma en cuenta el Río Santa Rosa,
ya que este abastece de agua a la población de la ciudad de Santa Rosa y está
siendo contaminado por las actividades mineras de las zonas cercanas (Oviedo,
et al. 2019). Por otra parte, se busca la utilización de materiales económicos y
disponibles en la región, con la finalidad de reutilización de desechos orgánicos,
como en este caso el exoesqueleto de camarón.
1.4 Delimitación de la investigación
Espacio: Rio Amarillo - Latitud en grados, minutos y segundos: 14° 47' 00"
S - Longitud en grados, minutos y segundos: 80° 34' 00" W.
Tiempo: 3 Meses.
Población: Población de la ciudad de Santa Rosa 69.036 habitantes (INEC,
2010).
24
1.5 Objetivo general
Proponer la adsorción del plomo a partir de la quitina y el quitosano del
exoesqueleto de camarón en aguas contaminadas por minería artesanal.
1.6 Objetivos específicos
Describir un método aplicable con el objetivo de adsorber plomo en aguas
contaminadas por minería, mediante información bibliográfica.
Comparar la concentración del plomo después de aplicar un tratamiento de
adsorción de quitina y quitosano de camarón mediante resultados
bibliográficos.
Proponer a las empresas mineras el uso de quitina y quitosano para la
reducción de metales pesados en sus aguas residuales antes de ser vertidas
al rio, mediante divulgación de un manual de resultados.
1.7 Hipótesis
El exoesqueleto de camarón Cryphiops caementarius adsorbe
concentraciones significativas de plomo en aguas residuales de minería.
25
2. Marco teórico
2.1 Estado del arte
El plomo (Pb) es un contaminante químico muy difundido a nivel mundial que
está afectando drásticamente la salud de los animales y del hombre. La cantidad
de plomo en el ambiente ha aumentado más de 1000 veces en los últimos 3
siglos, lo que perjudica la salud del ecosistema incluyendo los organismos vivos,
alterando el equilibrio ecológico. Es por esta razón que se plantea este estudio,
cuyo principal objetivo es el de remover de manera eficaz el plomo contenido en
el agua utilizando el exoesqueleto del camarón, el cual las industrias
camaroneras desechan sin aprovechar sus propiedades (Alvarado, 2020).
La implementación de quitosano para la adsorción de plomo es una excelente
alternativa, así como lo menciona Palacios (2018) en los resultados de su
investigación, que el tratamiento con quitosano fue efectivo en los siguientes
metales: cadmio 0,010 mg/l, cromo 0,015 mg/l y plomo 0,159 mg/l. El Zinc
presenta el mismo valor, este estudio concuerda con el de los autores Vera y
Brito (2018) los cuales concluyeron que el agente bioabsorbente quitosano,
presenta un gran potencial para la bioabsorción de plomo ya que la capacidad
de adsorción de iones plomo oscila entre 0.1635 – 0.1061 mg de iones plomo /
g de biosorbente.
Altamirano (2015) investigó sobre la “Remoción de Pb+2 por medio de
adsorción en quitosano concluyendo que el quitosano sintetizado a partir de
exoesqueletos de camarón teniendo un grado de acetilación de 75% resultó ser
eficiente para la remoción de iones de plomo de soluciones acuosas a diferentes
concentraciones; además, tuvo una caracterización de valoración
conductimetría, espectroscópica infrarroja, análisis elemental y
26
termogravimetría. La adsorción logro ser más eficiente a 25C°, ya que se
presentó una adsorción de 107.41 mg de Pb por gramo de quitosano. El
porcentaje de adsorción fue un 80% lo que demuestra que el proceso es el
adecuado para la eliminación de metales pesados.
Jáuregui (2015) investigó sobre la “Adsorción y desorción de iones de plata
sobre quitina y quitosano de litopenaeus vannamei concluyendo que se
clasificaron los biopolímeros quitina, quitina calcárea y quitosano de manera
eficiente mediante la técnica de espectroscopia FTIR, H-RMN y SEM. La cinética
de adsorción de iones de Ag para los tres biopolímeros estudiados sigue un
mecanismo de segundo orden de reacción (velocidad de reacción es
proporcional al cuadrado de la concentración). Los biopolímeros presentan su
mayor capacidad de adsorción de Ag en un pH de rango entre 4 y 8. El quitosano
presenta una mayor cantidad de adsorción con un 99%, seguido por la quitina
calcárea con un 80% y por último la quitina con un 30 %.
2.2 Bases teóricas
2.2.1 Tipos de adsorción
Si la interacción entre el adsorbato y la superficie del adsorbente se debe sólo
a las fuerzas de Van Der Waals, se trata de adsorción física. Las moléculas
adsorbidas están ligadas débilmente a la superficie y los calores de adsorción
son bajos y comparables al calor de vaporización del adsorbato (Hernández, et
al. 2008).
El aumento de temperatura disminuye considerablemente la adsorción. Si las
moléculas adsorbidas reaccionan químicamente con la superficie, el fenómeno
se denomina adsorción química. Como en este caso se rompen y forman
enlaces, el calor de adsorción tiene intervalos de valores análogos a los de una
Comentado [SLLC4]: Corregir…títulos de 3er. Nivel deben estar en cursiva..corregir en todos los casos
27
reacción química. La adsorción química no va más allá de la formación de una
monocapa en la superficie, por esta razón, una isoterma tipo Langmuir que
predice una monocapa y nada más, es apropiada para interpretar los datos
(Hernández, et al. 2008).
2.2.2 Ventajas de la bioadsorción.
Entre las ventajas que presenta la bioadsorcion, en comparación con las
técnicas convencionales es que se tiene: bajo costo, alta eficiencia, minimización
de productos químicos y lodos biológicos, regeneración de los bioadsorbentes,
posibilidad de recuperación de metales, la mayoría de los polímeros comerciales
y resinas de intercambio iónico que se utilizan en los procesos de
descontaminación, se derivan de materiales elaborados a partir de petróleo
(Quevedo J. , 2017)
En particular, el quitosano es un compuesto derivado de la quitina que se ha
utilizado como adsorbente, debido a que presenta una excelente selectividad
hacia metales, colorantes, compuestos aromáticos y fenólicos. Cabe mencionar
que la adsorción con quitosano es un procedimiento de bajo costo, ya que la
materia prima de donde se obtiene se encuentra disponible en grandes
cantidades. El quitosano ha presentado excelentes capacidades de adsorción:
es mayor a 1 mmol/g para la mayoría de los metales y 2498 mg/g en colorantes
y esta capacidad es de 3 a 15 veces más alta comparada con carbones activados
comerciales. (Quevedo J. , 2017)
2.2.3 Mecanismos de adsorción con quitosano.
El proceso de adsorción de metales en quitosano se puede producir a través
de varias interacciones: Quelación en grupos amino o en combinación con
grupos hidroxilos vecinos, intercambio iónico entre los iones metálicos y los
28
grupos amino protonados del quitosano, formación de complejos por atracción
electrostática en medios ácidos (Herrera, 2015).
El quitosano se caracteriza por su alto porcentaje de nitrógeno, presente en
forma de grupos NH2, éstos en conjunto con los grupos OH- son los 22
principales grupos reactivos que contribuyen a la adsorción de los iones
metálicos mediante mecanismos de quelación (Ramírez, Rodríguez y Peniche,
2017).
2.2.4 Contaminación
La contaminación es la introducción de un agente contaminante, que puede
ser líquido, sólido o gaseoso, y que por sus características químicas, cuando se
adentra en un medio natural, causa su inestabilidad y daña el funcionamiento
del ecosistema. De esta manera se afecta conllevando riesgos para los seres
vivos (Reyes, Vergara, Torres, Diaz, y Gonzales, 2016).
Los agentes contaminantes pueden ser físicos, químicos o biológicos y
perjudican medios como el agua, el suelo o el aire cuando se presentan en
concentraciones muy elevadas. Estos compuestos alternan las condiciones de
los organismos que habitan en ellos, generando problemas de salud o de
seguridad, malestar e incluso la muerte (Pizarro, 2011).
2.2.5 Contaminación por metales pesados
Entre los metales más contaminantes destacan el plomo (Pb) y el mercurio
(Hg), seguidos por el berilio (Be), el bario (Ba), el cadmio (Cd), el cobre (Cu), el
manganeso (Mn), el níquel (Ni), el estaño (Sn), el vanadio (V) y el cinc (Zn).
La actividad industrial y minera arroja al ambiente metales tóxicos como plomo
(Pb), mercurio (Hg), cadmio (Cd), arsénico (As) y cromo (Cr), muy dañinos para
la salud humana y para la mayoría de formas de vida (Herrera, 2015).
29
La contaminación por metales pesados y metaloides en recursos hídricos,
suelos y aire plantea una de las más severas problemáticas que comprometen
la seguridad alimentaria y salud pública a nivel global y local. En esta revisión,
se aborda el problema específico de contaminación por mercurio (Hg), Arsénico
(As), Cadmio (Cd) y Plomo (Pb) en ambiente y alimento (Herrera, 2015).
2.2.6 Efectos del plomo en el ser humano
El plomo ingresa al cuerpo a través de la absorción intestinal mediante la
ingestión; ingresa a los pulmones a través de la inhalación y en la piel por medio
de adsorción; una vez que el plomo ha ingresado al organismo es transportado
por medio del torrente sanguíneo a todos los órganos y tejidos. Cuando el plomo
es absorbido puede acumularse en huesos, dientes, hígado, pulmón, riñón,
cerebro y bazo; así mismo, tiene la capacidad de atravesar la barrera hemato-
encefálica y placenta (Cruz, 2015)
La media de vida del plomo puede ser considerada más larga en niños que
en adultos, el plomo en la sangre tiene una vida estimada de 35 días, mientras
que en tejidos blandos es de 40 días y en hueso de 20 a 30 años; la principal
ruta de excreción del plomo absorbido es el tracto urinario, usualmente con un
filtrado glomerular en el riñón (Cruz, 2015).
El plomo tiene efectos tóxicos en la mayor parte de los órganos, sistemas y
procesos fisiológicos, incluyendo el desarrollo de la línea roja hemática, los
riñones, el sistema cardiovascular, el aparato reproductor y, probablemente el
aspecto de mayor gravedad, el desarrollo del sistema nervioso central. La
magnitud de la exposición es un factor importante para que la naturaleza de su
toxicidad se manifieste (Cruz, 2015).
30
2.2.7 Efectos del plomo en el ambiente
El plomo se produce de manera natural en el ambiente, sin embargo, la mayor
parte de los niveles altos encontrados en el ambiente provienen de actividades
humanas. El plomo ingresa al ambiente a través de liberaciones de plomo
proveniente de la minería y otros metales, y de fábricas que producen o usan
plomo, aleaciones de plomo o compuestos de plomo (Pezantes, 2016).
El plomo se libera en el aire durante la quema de carbón, petróleo o desechos.
Antes de que se prohibiera el uso de gasolina con plomo, la mayor parte del
plomo liberado en el entorno provenía del escape de los vehículos. En 1979, los
autos emitieron alrededor de 94.6 millones de kilogramos de plomo al aire en los
Estados Unidos. En 1989, cuando el uso de plomo era restringido, pero no
prohibido, los autos lanzaron solo 2.2 millones de kilogramos (4.8 millones de
libras) al aire. Desde que la EPA prohibió el uso de gasolina con plomo para el
transporte por carretera en 1996, la cantidad de plomo liberada en el aire ha
disminuido aún más (Pezantes, 2016).
2.2.8 Contaminación por plomo
La extracción minera en el área data del año 1600, provocando disturbios al
medioambiente y generando suelos con limitaciones físicas, químicas y
biológicas para el establecimiento de vegetación y riesgos a la salud (Gómez,
2019).
2.2.9 Plomo
Elemento químico, Pb, número atómico 82 y peso atómico 207.19. El plomo
es un metal pesado (densidad relativa, o gravedad específica, de 11.4 s 16 ºC),
de color azuloso. Es flexible, inelástico, se funde con facilidad, se funde a 327.4
31
ºC y hierve a 1725 ºC. Las valencias químicas normales son 2 y 4 (Reyes, et al,
2016).
Se han reportado niveles de 0.4 a 0.8 mg/L en aguas naturales. El agua de la
superficie y el agua subterránea tiene un rango de 0.04 mg/L, un equivalente a
0.01 mg/L. Las industrias y campos de minería pueden contribuir a la polución
del agua, sin embargo, cuando se detectan altos niveles de plomo en el agua
potable, la causa se busca por lo regular en las líneas de servicio del agua y el
sistema de fontanería de los hogares (Gómez, 2019).
2.2.10 Aplicaciones de quitina y quitosano
Dentro de las aplicaciones de la quitina y quitosano, existen sectores en los
que su utilización es habitual y conocida, y otros que constituye una vía de
investigación (Hernández et al., 2008).
Industria de alimentos y bebidas: Son utilizados como aditivo en los
alimentos (espesantes, gelificante y emulsificantes), como recubridores
protectores comestibles y en algunos procesos industriales como la recuperación
de proteína de desechos de productos utilizados para alimentación animal
(Rodríguez, 2011).
Tratamiento de aguas: La quitina y el quitosano son materiales
ambientalmente amigables, es por esta razón que abarca una de las áreas de
mayor importancia mundial, entre sus usos principales están: como coagulante
primario para aguas residuales con alta turbidez y alcalinidad, como floculante
para remoción de partículas coloidales sólidas y aceites, y para captura de
metales pesados y pesticidas en soluciones acuosas (Rodríguez, 2011).
32
Algunos estudios vinculan al aluminio y derivados que son usados como
floculantes en tratamientos de agua potable con ciertas enfermedades crónicas
como el Alzheimer, es por esto que en la universidad de los andes han realizado
ensayos en la quitina y el quitosano para con el fin de descontaminar el agua y
los resultados están siendo aplicados en procesos de desmetalización,
coagulación y floculación (Rodríguez, 2011).
Agricultura: la quitina y sus derivados son eficaces para el control de
enfermedades y plagas vegetales. Su mecanismo de acción está asociada a su
estructura química. La quitina ataca al organismo patógeno, o induce a técnicas
de forma defensiva en las plantas, contra varias enfermedades vegetales antes
y después de la cosecha (Rodríguez, 2011).
La adición de quitina y sus derivados al suelo, incrementan el crecimiento y la
actividad de la mayoría de los organismos quitinolíticos, por un efecto sinérgico.
Esto representa controles biológicos y enemigos naturales de muchos agentes
causantes de ciertas enfermedades y plagas vegetales. Así como también
incrementan la población y la actividad microbiana del suelo, lo que impulsa a
mejorar la disposición de nutrientes, el vigor de las plantas y el rendimiento
agrícola (Rodríguez, 2011).
2.2.11 Cryphiops Caementarius
Animal robusto, de abdomen tan largo y grueso como el cefalotórax, rostrum
con cresta dorsal adornada por fila de 6 a 7 dientes gruesos, puede tener dientes
a lo largo del borde ventral o carecer completamente de ellos, existiendo
ejemplares con todos los estados intermedios relativos a estos extremos (Mollo,
2018).
Comentado [SLLC5]: Nombre científico, debe estar en cursiva
33
2.3 Marco legal
2.3.1 Constitución de la república del Ecuador.
TITULO II DERECHOS CAPITULO SEGUNDO SECCION OCTAVA DERECHOS DEL BUEN VIVIR Art. 3.- Son deberes primordiales del Estado: (1). Garantizar sin
discriminación alguna el efectivo goce de los derechos establecidos en la
Constitución y en los instrumentos internacionales, en particular la educación,
la salud, la alimentación, la seguridad social y el agua para sus habitantes.
Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua
constituye patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable,
imprescriptible, inembargable y esencial para la vida.
Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano
y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir,
sumak kawsay. Se declara de interés público la preservación del ambiente, la
conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del
patrimonio genético del país, la prevención del daño ambiental y la
recuperación de los espacios naturales degradados.
Art. 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de
tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no
contaminantes y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará
en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará el derecho al agua.
Art. 32.- La salud es un derecho que garantiza el Estado, cuya realización se
vincula al ejercicio de otros derechos, entre ellos el derecho al agua, la
alimentación, la educación, la cultura física, el trabajo, la seguridad social, los
ambientes sanos y otros que sustentan el buen vivir.
Art. 66.- Se reconoce y garantizará a las personas: 2. El derecho a una vida
digna, que asegure la salud, alimentación y nutrición, agua potable, vivienda,
saneamiento ambiental, educación, trabajo, empleo, descanso y ocio, cultura
física, vestido, seguridad social y otros servicios sociales necesarios. 27. EI
derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado, libre de
contaminación y en armonía con la naturaleza (Constitución del Ecuador.
2008).
Art. 71.- La naturaleza o Pacha Mama, donde se reproduce y realiza la vida,
tiene derecho a que se respete integralmente su existencia y el mantenimiento
Comentado [SLLC6]: Cita completa
Comentado [SLLC7]: Todo el párrafo con sangría
34
y regeneración de sus ciclos vitales, estructura, funciones y procesos
evolutivos. Toda persona, comunidad, pueblo o nacionalidad podrá exigir a la
autoridad pública el cumplimiento de los derechos de la naturaleza. Para
aplicar e interpretar estos derechos se observarán los principios establecidos
en la Constitución, en lo que proceda. El Estado incentivará a las personas
naturales
Y jurídicas, y a los colectivos, para que protejan la naturaleza, y promoverá el
respeto a todos los elementos que forman un ecosistema.
Art. 72.- La naturaleza tiene derecho a la restauración. Esta restauración será
independiente de la obligación que tienen el Estado y las personas naturales
o jurídicas de indemnizar a los individuos y colectivos que dependan de los
sistemas naturales afectados.
Art. 73.- El Estado aplicará medidas de precaución y restricción para las
actividades que puedan conducir a la extinción de especies, la destrucción de
ecosistemas o la alteración permanente de los ciclos naturales.
Art. 74.- Las personas, comunidades, pueblos y nacionalidades tendrán
derecho a beneficiarse del ambiente y de las riquezas naturales que les
permitan el buen vivir.
Art. 411.- El Estado garantizará la conservación, recuperación y manejo
integral de los recursos hídricos, cuencas hidrográficas y caudales ecológicos
asociados al ciclo hidrológico. Se regulará toda actividad que pueda afectar la
calidad y cantidad de agua, y el equilibrio de los ecosistemas, en especial en
las fuentes y zonas de recarga de agua. (Constitución del Ecuador. 2008). La
sustentabilidad de los ecosistemas y el consumo humano serán prioritarios en
el uso y aprovechamiento del agua.
Art. 412.- La autoridad a cargo de la gestión del agua será responsable de su
planificación, regulación y control. Esta autoridad cooperará y se coordinará
con la que tenga a su cargo la gestión ambiental para garantizar el manejo
del agua con un enfoque ecosistémico. (Constitución del Ecuador. 2008).
Lo expuesto anteriormente corresponde a la importancia que da la
Constitución de la República a la protección del medio ambiente y a los
derechos que favorecen a la población, los cuales pueden ser individuales o
colectivos.
2.3.2 Código Orgánico Ambiental
CAPITULO V
CALIDAD DE LOS COMPONENTES ABIÓTICOS Y ESTADO DE LOS
COMPONENTES BIÓTICOS
Comentado [SLLC8]: Cita completa
35
Art. 196.- Tratamiento de aguas residuales urbanas y rurales. Los Gobiernos
Autónomos Descentralizados Municipales deberán contar con la
infraestructura técnica para la instalación de sistemas de alcantarillado y
tratamiento de aguas residuales urbanas y rurales, de conformidad con la ley
y la normativa técnica expedida para el efecto. Asimismo, deberán fomentar
el tratamiento de aguas residuales con fines de reutilización, siempre y
cuando estas recuperen los niveles cualitativos y cuantitativos que exija la
autoridad competente y no se afecte la salubridad pública. Cuando las aguas
residuales no puedan llevarse al sistema de alcantarillado, su tratamiento
deberá hacerse de modo que no perjudique las fuentes receptoras, los suelos
o la vida silvestre. Las obras deberán ser previamente aprobadas a través de
las autorizaciones respectivas emitidas por las autoridades
TITULO III CONTROL Y SEGUIMIENTO AMBIENTAL CAPITULO I DEL
OBJETO Y EL ALCANCE
Art. 199.- Objeto. Las acciones de control y seguimiento de la calidad
ambiental tienen como objeto verificar el cumplimiento de la normativa y las
obligaciones ambientales correspondientes, así como la efectividad de las
medidas para prevenir, evitar y reparar los impactos o daños ambientales.
CAPITULO IV MONITOREO Y SEGUIMIENTO
Art. 208.- Obligatoriedad del monitoreo. El operador será el responsable del
monitoreo de sus emisiones, descargas y vertidos, con la finalidad de que
estas cumplan con el parámetro definido en la normativa ambiental. La
Autoridad Ambiental Competente, efectuará el seguimiento respectivo y
solicitará al operador el monitoreo de las descargas, emisiones y vertidos, o
de la calidad de un recurso que pueda verse afectado por su actividad. Los
costos del monitoreo serán asumidos por el operador. La normativa
secundaria establecerá, según la actividad, el procedimiento y plazo para la
entrega, revisión y aprobación de dicho monitoreo. La información generada,
procesada y sistematizada de monitoreo será de carácter público y se deberá
incorporar al Sistema Único de Información Ambiental y al sistema de
información que administre la Autoridad Única del Agua en lo que
corresponda.
CAPITULO III GESTION INTEGRAL DE RESIDUOS Y DESECHOS
PELIGROSOS Y ESPECIALES
Comentado [SLLC9]: Todo el párrafo con sangría…aplicar en todos los artículos
36
Art. 235.- De la gestión integral de los residuos y desechos peligrosos y
especiales. Para la gestión integral de los residuos y desechos peligrosos y
especiales, las políticas, lineamientos, regulación y control serán establecidas
por la Autoridad Ambiental Nacional, así como los mecanismos o
procedimientos para la implementación de los convenios e instrumentos
internacionales ratificados por el Estado.
Art. 238.- Responsabilidades del generador. Toda persona natural o jurídica
definida como generador de residuos y desechos peligrosos y especiales, es
el titular y responsable del manejo ambiental de los mismos desde su
generación hasta su eliminación o disposición final, de conformidad con el
principio de jerarquización y las disposiciones de este Código. Serán
responsables solidariamente, junto con las personas naturales o jurídicas
contratadas por ellos para efectuar la gestión de los residuos y desechos
peligrosos y especiales, en el caso de incidentes que produzcan
contaminación y daño ambiental. También responderán solidariamente las
personas que no realicen la verificación de la autorización administrativa y su
vigencia, al momento de entregar o recibir residuos y desechos peligrosos y
especiales, cuando corresponda, de conformidad con la normativa
secundaria.
2.3.3 Ley Orgánica de Recursos Hídricos, Usos y Aprovechamiento del
Agua (2014).
Título IV. Aprovechamiento del agua. Capitulo I: De los tipo de
aprovechamiento productivo. Sección II. Aprovechamiento energético e
industrial del agua.
Art. 107.- Aprovechamiento industrial. Las aguas destinadas para el
aprovechamiento industrial, una vez utilizadas, serán descargadas por el
usuario, previo su tratamiento, cumpliendo con los parámetros técnicos que
dicte la Autoridad Ambiental Nacional.
2.3.4 Acuerdo Ministerial 061 (2015).
Reforma del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria.
Capítulo VIII Calidad de los componentes bióticos y abióticos. Sección I.
disposiciones generales.
Art. 196. De las autorizaciones de emisiones, descargas y vertidos.- No
se autorizarán descargas ya sean aguas servidas o industriales, sobre
cuerpos hídricos, cuyo caudal mínimo anual, no pueda soportar la descarga;
es decir, sobrepase la capacidad de carga del cuerpo hídrico. La
determinación de la capacidad de carga del cuerpo hídrico será establecida
37
por la Autoridad Única del Agua en coordinación con la Autoridad Ambiental
Nacional.
Sección III Calidad de Componentes Abióticos. Parágrafo I. Del agua.
Art. 209. De la calidad del agua.- Son las características físicas, químicas y
biológicas que establecen la composición del agua y la hacen apta para
satisfacer la salud, el bienestar de la población y el equilibrio ecológico. La
evaluación y control de la calidad de agua, se la realizará con procedimientos
analíticos, muestreos y monitoreos de descargas, vertidos y cuerpos
receptores; dichos lineamientos se encuentran detallados en el Anexo I.
Art. 210. Prohibición. - De conformidad con la normativa legal vigente:
b) Se prohíbe la descarga y vertido que sobrepase los límites permisibles o
criterios de calidad correspondientes establecidos en este Libro, en las
normas técnicas o anexos de aplicación.
2.3.5 Acuerdo Ministerial 061 (2015).
Libro VI del Texto unificado de legislación secundaria del Ministerio del
Ambiente.
Anexo 1. Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes:
Recurso Agua.
4.1.4 Criterios de calidad de aguas de uso agrícola o de riego.- Se
entiende por agua de uso agrícola aquella empleada para la irrigación de
cultivos y otras actividades conexas o complementarias que establezcan los
organismos competentes.
Se prohíbe el uso de aguas servidas para riego, exceptuándose las aguas
servidas tratadas y que cumplan con los niveles de calidad establecidos en
esta norma.
4.1.9 Criterios de calidad para aguas de uso industrial
Se entiende por uso industrial del agua su empleo en actividades como:
a) Procesos industriales y/o manufactureros de transformación o explotación,
así como aquellos conexos o complementarios;
b) Generación de energía y
c) Minería.
Para el uso industrial, se deberán observar los diferentes requisitos de calidad
correspondientes a los respectivos procesos, aplicando el criterio de
tecnología limpia que permitirá la reducción o eliminación de los residuos (que
pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos) (Ministerio del Ambiente, 2015, p.
35).
38
4.2 Criterios generales para la descarga de efluentes
4.2.1 Normas generales para descarga de efluentes, tanto al sistema de
Alcantarillado, como a los cuerpos de agua4.2.1.6 Las aguas residuales
que no cumplan previamente a su descarga, con los parámetros establecidos
de descarga en esta Norma, deberán ser tratadas mediante tratamiento
convencional, sea cual fuere su origen: público o privado. Por lo tanto, los
sistemas de tratamiento deben ser modulares para evitar la falta absoluta de
tratamiento de las aguas residuales en caso de paralización de una de las
unidades, por falla o mantenimiento.
Ley orgánica de recursos hídricos, usos y aprovechamiento del agua
(2014).
Título IV. Aprovechamiento del agua. Capítulo I: De los tipos de
aprovechamiento productivo. Sección II. Aprovechamiento energético e
industrial del agua.
Art. 107.- Aprovechamiento industrial. Las aguas destinadas para el
aprovechamiento industrial, una vez utilizadas, serán descargadas por el
usuario, previo su tratamiento, cumpliendo con los parámetros técnicos que
dicte la Autoridad Ambiental Nacional.
2.3.6 Acuerdo Ministerial 061 (2015).
Reforma del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria.
Capítulo VIII Calidad de los componentes bióticos y abióticos.
Sección I. Disposiciones generales.
Art. 196. De las autorizaciones de emisiones, descargas y vertidos.- No
se autorizarán descargas ya sean aguas servidas o industriales, sobre
cuerpos hídricos, cuyo caudal mínimo anual, no pueda soportar la descarga;
es decir, sobrepase la capacidad de carga del cuerpo hídrico. La
determinación de la capacidad de carga del cuerpo hídrico será establecida
por la Autoridad Única del Agua en coordinación con la Autoridad Ambiental
Nacional.
Sección III Calidad de Componentes Abióticos. Parágrafo I. Del agua.
Art. 209. De la calidad del agua.- Son las características físicas, químicas y
biológicas que establecen la composición del agua y la hacen apta para
satisfacer la salud, el bienestar de la población y el equilibrio ecológico. La
evaluación y control de la calidad de agua, se la realizará con procedimientos
analíticos, muestreos y monitoreos de descargas, vertidos y cuerpos
receptores; dichos lineamientos se encuentran detallados en el Anexo I.
Art. 210. Prohibición.- De conformidad con la normativa legal vigente:
39
b) Se prohíbe la descarga y vertido que sobrepase los límites permisibles o
criterios de calidad correspondientes establecidos en este Libro, en las
normas técnicas o anexos de aplicación.
40
3. Materiales y métodos.
3.1 Enfoque de la investigación
3.1.1 Tipo de investigación
El tipo de investigación es descriptiva y explicativa, ya que tiene una
investigación en la cual se describe la adsorción de plomo mediante la quitina,
dando así una opción de solución, desarrollado a través de consulta de
documentos (libros, revistas, periódicos, resúmenes, directorios, registros, etc.)
3.1.2 Diseño de investigación
El tipo de diseño de investigación es descriptivo, no experimental y
transversal, debido a que se hará una comparación de resultados en estudios
realizados.
3.2 Metodología
3.2.1 Variables
3.2.1.1 Variable independiente
Gramos que quitina utilizada
Gramos de quitosano utilizado
3.2.1.2 Variable dependiente
Mg de plomo adsorbido
Turbiedad en el agua en mg/L.
3.2.2 Tratamientos
No se realiza ningún tratamiento, ya que se aplica una investigación
bibliográfica donde se recopilará información de la quitina y quitosano para la
adsorción de plomo.
Comentado [CR10]: Unidad de medición
41
3.2.3 Diseño experimental
No se realiza ningún diseño experimental para el presente trabajo de
titulación.
3.2.4 Recolección de datos
3.2.4.1. Recursos
Para la ejecución de este trabajo, recursos como:
Recursos humanos: Estudiante que desarrolla la tesis y el tutor asignado.
Laptop
Impresora
Documentos de sitios web
Tesis
Libros
3.2.4.2 Métodos y técnicas
Se obtuvo información de tesis e investigaciones de manera sistemática, y se
realizó una entrevista con preguntas virtuales simples para los habitantes de los
sectores en los que cruza el rio Santa Rosa.
Por otro lado, la búsqueda de información se realizó a través de una revisión
bibliográfica, libros y revistas especializadas sobre métodos de remediación de
agua contaminada.
La capacidad de adsorción de quitosano depende del origen del polisacárido
y de las condiciones experimentales en la preparación, que determinan el grado
de desacetilación. Con el objetivo de adsorber Pb se ha obtenido un gran número
de derivados de quitosano por reticulación con glutaraldehído o epiclorhidrina,
42
entre otros, o por injerto de nuevos grupos funcionales en la cadena principal de
quitosano (Tovar, 2017).
3.2.5 Análisis estadístico
Se realiza un análisis estadístico descriptivo basado en los datos obtenidos
en las investigaciones, se preparará una base de datos y una tabla de cantidad
de adsorción del contaminante que se puede lograr con la quitina y quitosano.
43
4. Resultados.
4.1 Método aplicable con el objetivo de adsorber plomo en aguas
contaminadas por minería, mediante información bibliográfica.
El método aplicable a continuación descrito fue analizado y estudiado en gran
parte de la investigación de Altamirano (2015). Como primer paso se debe
obtener el quitosano a partir del exoesqueleto de camarón, el cual se lo puede
obtener en una descabezadora de camarón o restaurante de mariscos.
4.1.1 Tratamiento de exoesqueleto
Para el tratamiento del exoesqueleto se realiza primero el lavado para que de
esa forma lograr eliminar la masa adherida, se debe secar a 35 °C para
finalmente molerlos y tamizarlos.
Para Altamirano (2015) el tamaño de la partícula debe ser seleccionada de
0,5 mm, esto es debido a que se muestra que en partículas con menor dimensión
de entre 0,4 a 0,7 mm se logra aumentar la superficie disponible. Esto beneficia
considerablemente a la adsorción de los metales pesados y es más eficiente al
momento de su remoción.
4.1.2 Desmineralización.
Según los autores Vera y Brito (2018), al momento en que se realiza la
desmineralización, las partículas deben ser tratadas con ácido clorhídrico 0,6 N
en una relación sólido líquido durante 24 horas, posteriormente se las agita
constantemente a 200 revoluciones por minuto, con la finalidad de poder
homogenizar la solución con una temperatura de 32 °C. Luego, debe ser lavado
con agua destilada para lograr eliminar exceso y llegar hasta un pH7, luego de
esto se debe filtrar mediante una bomba de vacío para así finalmente en este
paso poder secarlo durante 12 horas a 50 °C.
Comentado [SLLC11]: cursiva
44
4.1.3 Desproteinización.
En la investigación de Altamirano (2015), se afirma que luego de que obtener
el producto en la fase de desmineralización, se debe tratar con un condensador
de reflujo en solución de NaOH al 1% con una relación solido – líquido (1:18)
durante 24 horas. Posterior a la condensación se debe agitar de manera
constante a 200 revoluciones por minuto y a 32° C, al final el residuo que se
espera obtener será la quitina. Esta se debe lavar con agua destilada para
eliminar excesos hasta obtener un pH de 7. El siguiente paso sería filtrarlo con
una bomba de vacío y el posterior secado con mufla a 50 grados centígrados
durante 20 horas.
4.1.4 Desacetilación.
Méndez (2019) afirma que para realizar la desacetilacion se debe tratar la
quitina con un condensador de reflujo, con solución de NaOH al 70% en una
relación solido liquido 1:4 durante 6 horas a 100°C y 12 horas a 30 °C agitándolo
constantemente de la misma forma a 200 revoluciones por minuto.
El quitosano se debe lavar con agua destilada y posterior a esto se seca con
mufla hasta asegurar el mínimo contenido de humedad. En la figura 1 se puede
apreciar la reacción típica de desatelización.
Figura 1. Reacción típica de desatelización del quitosano. Altamirano, 2015
45
4.1.5 Valoración Conductimétrica.
Los autores Vera y Brito (2018) mencionan que para realizar la valoración
conductimétrica se debe preparar una solución de 20 g/L de quitosano en ácido
acético al 2 % y se debe mantener bajo agitación constante durante 24 horas a
temperatura ambiente, luego que es filtrada la solución se le añade
lentamente una solución de NaOH al 5 % y de la misma forma se la mantiene
bajo agitación a 200 rpm. El siguiente paso, que es el precipitado, se debe
realizar a partir del sobrenadante mediante filtración y lavar con agua
desionizada hasta alcanzar un pH7, para así finalmente secarlo en una mufla a
40 °C.
Posteriormente, se disuelve 0.2 gramos de la muestra en 40 milímetros de
HCl 0.05 M, la cual se debe mantener en agitación constante a 200 revoluciones
por minuto durante 18 horas a temperatura ambiente para luego añadir 100
milímetros de agua desionizada y realizar la valoración conductimétrica con
NaOH 0.095156 M previamente valorada con biftalato de potasio.
Las muestras de quitosano deben ser secadas previamente y analizadas por
un espectrofotómetro infrarrojo. El espectro de absorción de muestras con un
promedio de 4 barridos a una resolución de 4 cm-1 con intervalo de 650 a
4000 cm-1 de frecuencia.
4.1.6 Análisis Elemental.
Según el autor Quevedo (2017), la composición elemental es determinada por
triplicado. Estos porcentajes se determinan con el cálculo de área bajo la curva
de picos de carbono, hidrogeno y nitrógeno, los cuales se encuentran
representados en los cromatogramas obtenidos para confirmar la estructura de
las muestras de quitosano.
46
4.1.7 Termogravimetría.
Esta técnica se basa en la modificación en el peso que debe de experimentar
una muestra durante el proceso de calentamiento/enfriamiento controlado dentro
de un hormo.
Altamirano (2015) afirma que los análisis del quitosano deben ser realizados
mediante triplicado mediante un equipo de TGA Q50 con la implementación de
rampas de 10 °C/min a 600 °C, esto con un caudal de 60 ml/min de nitrógeno.
Antes de continuar con el análisis, las muestras deben ser puestas en un
desecador durante 24 horas para de esta manera reducir el contenido de
humedad.
4.1.8 Experimentos de adsorción.
Los autores Vera y Brito (2018) concuerdan en que se debe preparar
soluciones de 5, 25, 50, 70, 100 y 120 mg/L de Pb2+ a partir de Pb(NO3)2 usando
agua desionizada para utilizarlos en los experimentos de adsorción. Los mismos
deben ser realizados añadiendo 100 mg de quitosano en 100 ml de solución de
Pb (NO3)2 al 2% de H2SO4 a temperaturas de 25, 35 y 50 °C para cada
concentración. Los autores recomiendan mantener bajo la agitación de 120 rpm
en una incubadora. El pH de las soluciones se puede evidenciar con las
variaciones en el intervalo de 4.33 a 5.62, y el fenómeno de adsorción se puede
ver afectado de manera positiva o negativa por el pH. Este parámetro puede
aumentar o disminuir la captación de los iones metálicos (Tejada, Villanoba y
Núñez, 2015).
Posteriormente se tiene que filtrar la solución para así lograr separar el
quitosano con ayuda de un embudo Buchner acoplado a una bomba de vacío.
47
Después de la filtración, la concentración de plomo remanente se analiza
mediante un espectrofotómetro de absorción atómica.
4.1.9 Equilibrio del proceso de adsorción.
De acuerdo a Tejada et al. (2015) mencionan que los datos de equilibrio se
expresan normalmente como isotermas de adsorción, la adsorción de Pb y
concentración de este elemento en la superficie del quitosano es favorable hasta
que el Pb está en equilibrio dinámico con la superficie del quitosano. En este
equilibrio hay una distribución definida del Pb entre el líquido y el quitosano. Esto
concuerda con Quevedo (2015), quien además explica que se lo expresa
generalmente con una isoterma, de esta forma la cantidad que se adsorbe de
Pb es determinada usando una ecuación:
𝑄 = (𝐶𝑂− 𝐶𝑒𝑞) ∗ 𝑉
𝑀 (1)
Q: adsorcion del metal (mg/g)
Co y Ceq: concentracion inicial y final en la solución (mg/L)
V: Volumen de solución (L)
M: Masa de adsorbente (g).
4.1.10 Modelo de Langmuir.
Ramírez et al., (2017) afirman que, las isotermas de absorción revelan como
las partículas absorbidas se distribuyen entre la fase liquida y sólida cuando la
absorción alcanza el estado de equilibrio. De la misma forma la relación que
existe entre la cantidad de metal que es adsorbido y la concentración de Pb en
solución luego de la adsorción, debe ser ajustada a la isoterma de Langmuir,
debido a que se asume que la adsorción ocurre sitios localizados sobre la
48
superficie, y además que solo se puede adsorber una molécula. Todos los
lugares son equivalentes y no existe una interacción entre fracciones adsorbidas
y las moléculas adyacentes.
La capacidad máxima de adsorción en la superficie del quitosano debe ser
representada mediante la isoterma de Langmuir la cual es expresada como:
𝑄 = 𝑞𝑚 𝑏𝐶𝑒𝑞
1+ 𝑏𝐶𝑒𝑞 (2)
Ceq: Concentración de equilibrio Final de iones metálicos mg/L
Qm: Máxima capacidad de adsorción a la saturación de la monocapa mg/g
b: Afinidad del adsorbente para retener el metal L/mg. Para obtener dichos
valores el modelo se alineo de la siguiente forma:
1
𝑄=
1
𝑞𝑚+
1
𝑞𝑄𝑚 𝐶𝑒𝑞 (3)
4.1.11 Eficiencia de adsorción.
El autor Altamirano (2015), investigó la eficiencia de adsorción del quitosano
para los iones de Pb en a distintas temperaturas y sus resultados se expresan
mediante adsorción (%) y distribución de coeficiente (Kd), los que son
representados de la siguiente manera:
𝐴𝑑𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 % = 𝐶𝑜−𝐶𝑓
𝐶𝑜 𝑥 100; 𝐾𝑑 =
𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑥
𝑣
𝑚 (4)
Co y Cf: concentración inicial y final en (mg/l)
V: volumen de la solución en (ml)
49
M: masa de adsorbente (g).
4.1.12 Caracterización del quitosano.
En la figura 2 se muestra la curva obtenida mediante la titulación
conductimétrica del quitosano. La primera región de la curva es la neutralización
del HCl libre presente en la solución, debido a eso, la conductividad puede
disminuir a medida que se añade el NaOH ya que el Na es un ion más grande
que el H, así mismo represento que la segunda región está relacionada con la
neutralización de los grupos –NH2 protonados, quienes están presentes en el
quitosano, por lo que se logra observar un ligero incremento de la conductividad
(de 1350 a 1400 mS/cm). Esto es debido a que los iones Na tienen una mayor
movilidad que el quitosano protonado. Finalizando, podemos observar que la
tercera región se asocia con el exceso de iones Na y OH
en la solución por la
adición de NaOH, por lo que la conductividad aumenta nuevamente (de 1400 a
2150 mS/cm).
Figura 2. Caracterización de quitosano. Méndez, 2019
50
Figura 3. Espectro de adsorción de una muestra de quitosano al 85 % de DD.
Vera y Brito, 2018
En la Figura 3 se observa el espectro infrarrojo obtenido de la quitina, donde
se logra apreciar las señales típicas que ha presentado, como es la señal de
vibración –OH a 3500 centímetros. Además, se observan las bandas de la amida
I y II a 1650 y 150 cm. También se observan bandas correspondientes a los
pigmentos presentes en la muestra, los cuales presentan grupos funcionales
C=C en 1650 centímetros, aparte de los alargamientos de la banda en 3000
centímetros. Las bandas comprendidas entre 1000 y 1200 centímetros
representan las estructuras de polisacáridos.
Comentado [SLLC12]: colocar el punto
51
Figura 4. Espectro IR medido de la muestra de quitosano.
Vera y Brito, 2018
En la figura 4 se logra observar el espectro infrarrojo a partir del quitosano, y
se pueden ver las bandas de los grupos funcionales de la molécula de quitosano.
Se aprecia la banda del grupo NH2 a 1600 cm-1 y se observa una mejor definición
de las bandas de los grupos OH a 3200 cm-1 y NH a 3150 cm-1, esto es debido
al proceso de desacetilación, el estiramiento del CH aparece a 2950 cm-1. Se
observa la tensión por vibración del C=O y se representa a 1650 cm-1. La torsión
del NH2 aparece a 1475 cm-1, la del –CH2 a 1450 cm-1, la tensión del C-N aparece
a 1345 cm-1, el estiramiento simétrico del CO aparece a 1076 cm-1, y el
estiramiento C–O–C glucosídico se ve a las frecuencias 880, 700 y 550 cm-1.
Cabe mencionar de forma importante que las señales correspondientes al C–O–
C, C–H y OH, están presentes durante todo el proceso de desacetilación, y las
bandas que son correspondientes al grupo N–H de la amina se definen mejor en
la reacción de desacetilación.
Comentado [SLLC13]: colocar el punto
52
4.1.13 Análisis CHN.
Según Altamirano (2015), la forma correcta de saber el contenido de carbono,
hidrógeno y nitrógeno es determinado a partir de un análisis elemental, el
conocimiento sobre los porcentajes presentes de estos elementos es
sumamente importante para entender la eficiencia de la adsorción.
Especialmente la fracción de nitrógeno, ya que esta controla la cantidad de
grupos –NH que estarán disponibles para interactuar con los iones de Pb y así
removerlos de la solución. En la tabla 1 se presentan los porcentajes estándares
que fueron encontrados de C, H, y N en el quitosano.
Tabla 1. Resultados de Carbono, Hidrogeno, Nitrógeno en muestras de quitosano
MUESTRA %C %H %N
1 26.31 2.02 3.88
Promedio 28.44 2.33 3.88
Resultados de una muestra de quitosano en relación carbono, hidrogeno y nitrógeno. Modifica de Altamirano, 2015
4.1.14 Análisis termogravimétrico.
Según Altamirano (2015) se debe realizar un análisis termogravimétrico como
siguiente paso para así poder obtener los resultados de degradaciones
significativas (Figura 5). La pérdida de peso inicial aparece entre 50 °C -100 °C
y se atribuye a la pérdida de agua y de las uniones que rodean los enlaces del
polisacárido; mientras que la segunda degradación aparece entre 300 °C y 400 °C
y está relacionada con la despolimerización del polisacárido, esto significa que
existe una ruptura de los grupos acetilo los cuales son los que les da la rigidez.
Esto se puede afirmar debido a que, en estudios termogravimétricos de quitina,
se observó que existe aquí mayor estabilidad térmica que el quitosano, por el
supuesto de que las unidades en su gran mayoría son acetiladas. A 400 °C se
53
ha observado una degradación completa tal que, a partir de esta temperatura, el
comportamiento es estable, debido a que la muestra ha sido carbonizada,
mientras que, a 600 °C, se observa que el quitosano ha perdido más del 80 %
de su peso, el porcentaje restante representa los residuos de la muestra, esto
es, impurezas minerales de la materia prima.
Figura 5. Análisis termogravimétrico del quitosano.
Altamirano, 2015
Altamirano (2015) afirma que también se puede analizar la materia prima sin
desmineralizar, la cual en este estudio representa menor estabilidad térmica en
comparación con el quitosano, esto se debe a que en la región de temperatura
donde el quitosano es térmicamente estable, la muestra presentó una pérdida
de peso del 26 %, por lo que se puede señalar que es térmicamente menos
estable que el quitosano, y de la misma forma como se puede observarse en la
Figura 6, a 400 °C la muestra perdió más del 60 % y a partir de esta temperatura,
la muestra presenta un comportamiento estable, esto porque es la región de
degradación.
54
Figura 6. Análisis termogravimétrico de partícula sin tratamiento.
Altamirano, 2015
Altamirano (2015) en concordancia con Vera y Brito (2018), coinciden en los
resultados, donde mencionan que el tratamiento utilizado para la obtención del
quitosano, les dio mejor resistencia a las cadenas poliméricas. También
podemos añadir que, en base al contenido de humedad observado en las
investigaciones, se puede indicar que el secado que se aplica normalmente, no
asegura la eliminación de humedad a un 100 % en el quitosano, esto es debido
a que durante la manipulación de las muestras pueden absorber humedad
contenida en el aire, por lo que se recomienda realizar una determinación
cuantitativa del contenido de humedad. Esto es necesario porque una vez
realizada la curva termogravimétrica, se podría confundir la degradación de la
humedad con la degradación del polímero, por lo tanto, representa interferencias
para el análisis.
55
4.1.15 Características de adsorción de iones de Pb en quitosano.
Altamirano (2015) muestra los resultados que se pueden obtener del proceso
de adsorción (Figura 7), estos indican que el quitosano puede presentar una gran
capacidad para adsorber iones de Pb, ya que, a concentraciones iniciales de 5,
25, 50, 70, 100 y 120 mg/L la adsorción es de 4, 20, 45, 60, 80 y 90 mg/L
respectivamente. En la tabla 8 también podemos observar la cantidad adsorbida
de en función de su concentración residual en la solución, es decir, al equilibrio.
Figura 7. Cantidad de Pb adsorbido en el quitosano en función de la concentración
final. Altamirano, 2015
Se puede observar en la Tabla 2 los parámetros del modelo empleado de
Langmuir y los ajustes estadísticos de resultados obtenidos del experimento de
absorción del autor Altamirano (2015).
Tabla 2. Parámetros de la isoterma de Langmuir. MODELO DE LANGMUIR
Parámetros de absorción
T. 25 °C T. 35 °C T. 50 °C
Q (mg/g) 107.41 92.16 87.98
b (L/mg) 0.0588 0.0539 0.0430
R2 0.9895 0.9798 0.9479
Medición de los parámetros de adsorción en temperaturas de 25°C, 35°C y 50°C. Altamirano, 2015
Comentado [M14]: Va sin sangría
56
El quitosano presenta la mayor capacidad de adsorción a 25 °C (107.41
miligramos de Pb
por gramo de quitosano), de igual forma presenta una mayor
afinidad por los iones de Pb a la misma temperatura. Los valores de R2 indican
el ajuste que presenta la isoterma, por lo que se considera que el modelo
utilizado se ajusta perfectamente a los datos experimentales, ya que, a valores
cercanos a uno, significa que el modelo se ajusta a los datos.
Según Vera y Brito (2018) en la figura 8 se muestra la posible complejación
del plomo con el quitosano, los grupos -NH2 son los responsables de la adsorción
del metal, esto se debe a que se encuentran libres de otros grupos químicos
reactivos, quedando disponibles para interactuar con los iones de Pb2
Figura 8. Representación esquemática de los grupos NH con el ion de Pb. Vera y Brito, 2018
4.1.16 Efectos de la temperatura en la capacidad de adsorción de iones
de Pb.
Según el estudio de Altamirano (2015) y como se muestra en la figura 9, la
capacidad de adsorción de plomo es mayor a 25 °C, y ésta disminuye con el
aumento de la temperatura en la solución. Esto se debe a que la formación de
57
complejos de coordinación entre cationes metálicos y los ligandos de grupos
amino es exotérmica.
Figura 9. Efecto de la temperatura en la capacidad de adsorción de plomo Altamirano, 2015
4.1.17 Eficiencia de Adsorción.
Los autores Vera y Brito (2018) afirman que, para poder saber la eficiencia
del proceso de adsorción, se puede graficar el porcentaje de Pb adsorbido en
función de la concentración inicial del mismo, en este estudio nuevamente se
nota que, a temperaturas más altas, la eficiencia del proceso de adsorción
disminuye, tal como se muestra en la figura 10.
58
Figura 10. Porcentaje de adsorción de iones de Pb2+ por 100 miligramos de quitosano como una función de la concentración inicial de iones en la solución a 25, 35 y 50 °C. Vera y Brito, 2018
Sabiendo esto, el porcentaje de adsorción disminuye cuando ocurre un
incremento de la concentración inicial de iones de Pb
y la adsorción de Pb
puede aumentar por unidad de peso del quitosano. Esto puede ser debido al
hecho de que, a menor concentración, casi todos los iones fueron adsorbidos
rápidamente y el aumento de las concentraciones iniciales de Pb,
llevó a la
completa saturación de la superficie del quitosano, así los sitios de interfase se
involucran de una forma energéticamente menos favorable.
4.1.18 Coeficiente de distribución de equilibrio (kd).
La correlación entre la concentración inicial de iones de Pb, en soluciones y
la concentración de estos en quitosano luego de la adsorción fue descrita por el
coeficiente de concentración del equilibrio, kd.
59
Figura 11. Coeficiente de distribución (Kd), de los iones de Pb2+ en quitosano en función de la concentración inicial a diferentes temperaturas. Altamirano, 2015
En la figura 11 se observa que el coeficiente de distribución disminuye con el
aumento de la concentración de iones de Pb, por lo que, a bajas
concentraciones, la relación entre el número inicial de moles de Pb y la superficie
disponible de quitosano es más grande, ya que los sitios de la superficie
adsorbente no están ocupados, por lo tanto, no hay competencia entre iones por
ocupar dichos sitios. Mediante esta correlación nuevamente se comprueba que
la temperatura óptima para la adsorción sucede a los 25 °C.
4.1.19 Medir la concentración del plomo después de aplicar un
tratamiento de adsorción de quitina y quitosano de camarón.
Para esta medición se obtuvo la información de Méndez (2019), Vera y Brito
(2018) donde sus resultados para la concentración de 0.5 ppm fueron de 0.06 a
0.07 ppm de Pb, lo que indica que hubo al menos un 87% de remoción a partir
de los 30 minutos de tiempo establecido. Esto fue realizado en una muestra de
agua contaminada con metales pesados tomando en cuenta las concentraciones
iniciales y finales, y concuerda con los resultados que obtuvo López (2014) en
Comentado [M15]: 4.1???? corregir verbo
60
su estudio de remoción de partículas de Pb utilizando el exoesqueleto de
camarón, el cual indicó que la adsorción de Pb llego a ser un 85 % eficaz en un
tiempo de 25 a 35 minutos, como se aprecia en la Tabla 3.
Tabla 3. Concentración de Pb en agua contaminada (Final, estándar y % de remoción).
CONCENTRACION FINAL
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
% REMOCIÓN
C0 0.5 0 0
30 0.06 0.04 87.73
Tabla de concentración de plomo a los 30 minutos de realizar de aplicar el quitosano. Fuente: modificada de Méndez, 2019
Como se evidencia en la tabla 3, existe una diferencia significativa (p<0.05)
entre la concentración inicial y los primeros 30 minutos de adsorción, mientras
que entre 30, 60 y 120 min no hubo diferencia significativa (p>0.05), lo que
implica que un tiempo mayor de 30 minutos no es significativo al momento de
realizar el proceso de adsorción.
Figura 12. Concentración final de Pb en agua con concentración de 0.5 ppm. Méndez, 2019
Según Méndez (2019) en su estudio realizado con una concentración de
1ppm de concentración de Pb en sus resultados ocurre el mismo
comportamiento que en la concentración anterior, la variación de adsorción en
entre el primer tiempo y el final es mínima, sin embargo, la concentración final
61
de plomo fue no detectable a los 30 y 120 minutos, lo que se estima que el
porcentaje de adsorción oscila en 96% en los primeros 30 minutos.
Tabla 4. Concentración de Pb en agua a concentración de 1 ppm CONCENTRACION
FINAL DESVIACIÓN
ESTÁNDAR % REMOCIÓN
C0 1 0 0
30 min <0.035 0 96.5
Tabla de porcentaje de remoción de plomo a los primeros 30 minutos. Méndez, 2019
Como se puede observar en la tabla 4, se muestra la misma tendencia que la
anterior concentración de Pb de 0.5 ppm, obteniendo de la ecuación que se
encuentra en la figura 14, lo que explica al 90% de la variabilidad de las
concentraciones en función del tiempo.
4.1.20 PH final del agua.
En el estudio realizado por Vera y Brito (2018) se identificó otro análisis
experimental para determinar el pH final que se encuentra en la muestra de
agua, debido a que al bajar el nivel de pH a 5, se logra convertir en un ambiente
Figura 13. Concentración final de plomo en agua con concentración inicial de 1ppm. Méndez, 2019
62
ácido para cualquier organismo vivo, sin embargo, como el exoesqueleto del
camarón tiene en su morfología carbonato de calcio, que es un componente que
alcaliniza los niveles bajos de pH, se estima que el pH de agua aumente, como
se demuestra en la figura 15 a continuación.
Figura 14. Nivel de pH final en la muestra de agua. Vera y Brito, 2015
Tabla 5. Parámetros de isotermas de adsorción
Ci (ppm)
Ce K Q
0.5 0.061 0.439 0.027
1 0.035 0.965 0.034
Tabla de la cinética de adsorción de Ce, K y Q. Méndez, 2019
4.1.21 Isotermas de adsorción.
Luego del análisis respectivo para ambos casos tal como se presenta en la
tabla 5, se puede ver que la cinética de adsorción fue de 0.03 mg adsorbato/g
adsorbente.
63
Figura 15. Velocidad de adsorbancia del exoesqueleto de camarón. Méndez, 2019
Según el estudio de Méndez (2019) afirma que la velocidad de adsorción que
se produjo entre la concentración inicial (Ci) y la concentración de equilibrio (Ce),
es decir, la concentración residual en la solución, a partir de los 30 minutos, el
cual se aprecia que la velocidad de adsorción es la misma en las dos
concentraciones, sin embargo, al haber mayor saturación de iones plomo en la
solución de 1 ppm, el adsorbente captó más cantidad de ion plomo que en la
solución de 0.5 ppm, tal como se ve en la figura 16.
4.2 Propuesta a las empresas mineras el uso de quitina y quitosano para la
reducción de metales pesados en sus aguas residuales antes de ser
vertidas al rio, mediante divulgación de un manual de resultados.
4.2.1 Resumen
En el presente manual se describe el proceso mediante el cual, el quitosano
puede ser extraído y modificado a partir del exoesqueleto de camarón Cryphiops
Caementarius con el objetivo de obtener un material adsorbente con capacidad
y potencial biocoagulante. En la primera etapa experimental se describe el QGD
que presentó un mayor porcentaje de adsorción. En las etapas posteriores
Comentado [M16]: Corregir numeración Corregir verbo
64
fueron analizadas las influencias de factores como el pH, la dosificación del
adsorbente, velocidad de agitación, temperatura y tiempo de contacto en la
adsorción de plomo en QGD; estableciéndose en la optimización que son
determinantes: el pH, la dosificación del adsorbente y el tiempo de contacto en
un rango de 6,75-7,00; 0,35-0,50 g y 151-175 min respectivamente. Teniéndose
una eficiencia en remoción de plomo con QGD de 98,40% y encontrándose a
partir del estudio isotérmico que la capacidad adsorbente de este material es de
282,61mgPb2+/gQGD
4.2.2 Justificación del tema
La importancia de incorporar este manual práctico se debe a que en la
industria de la minería se desconoce los métodos para reducir el alto impacto
que provocan las explotaciones y la contaminación de metales pesados que
desembocan a los ríos. Los cuales son utilizados para la agricultura, ganadería,
piscicultura u otros fines agrícolas, por lo que resulta importante conocer que
protocolo se puede poner en práctica para reducir la contaminación de las aguas.
4.2.3 Objetivo
Contribuir con la reducción de la contaminación de metales pesados como lo
es el plomo mediante el uso de la quitina del exoesqueleto del camarón
4.2.4 Introducción.
La contaminación de plomo proviene principalmente de fuentes como la
minería, actividad que se realiza en el país de forma legal e ilegal, lo cual
representa un mayor aumento en la contaminación. Además, el poco
conocimiento de técnicas alternativas para tratar las aguas que desembocan a
los ríos cercanos y se contaminan, genera altas concentraciones de metales
pesados como el plomo, que son perjudiciales para el medio ambiente puesto
Comentado [M17]: Desde nivel 3 llevan sangría de 0.5 cm
65
que es causante de graves daños en los seres vivos y es capaz de permanecer
largo tiempo en el entorno, circulando o acumulándose en sedimentos y
organismos vivos, así también es como se incorpora a las cadenas alimentarias.
Consecuentemente se vuelve necesario enfatizar el uso tecnologías no
convencionales que eviten la entrada de metales pesados en medios acuáticos;
además, un punto importante es el concientizar a las industrias sobre la
reducción de la concentración de plomo hasta niveles que no generen problemas
de toxicidad.
Entre las técnicas convencionales usadas para la remoción de metales
pesados están: la precipitación química, el intercambio iónico, la tecnología de
membranas y el tratamiento electroquímico; sin embargo, actualmente se busca
dar lugar a técnicas más amigables con el ambiente como la bioadsorción, ya
que es una “tecnología limpia” que puede ser usada en los procesos de
remediación ambiental, para recuperación de metales y descontaminación de
aguas residuales contaminadas con iones de metales pesados. Se basa en la
utilización de desechos orgánicos que evitan problemas de contaminación
porque pueden regenerarse y no son costosos. Generalmente son procedentes
de residuos de industrias alimenticias, como es el caso de este estudio, en el
que fueron analizados desechos de la industria camaronera, de los cuales es
posible obtener quitosano como material adsorbente y cuyas propiedades
acomplejantes con iones metálicos, en general, muestran alta eficiencia en la
remoción de mercurio, cromo, cobre, zinc, entre otros; motivo por el cual fue
considerado en este estudio, para la optimización del proceso de adsorción de
plomo y al mismo tiempo la reutilización de los residuos provenientes de la
industria camaronera.
66
4.2.5 Metodología y muestra.
4.2.5.1 Materiales.
Como primer punto del procedimiento de este manual, es la obtención de la
materia prima. Se debe utilizar caparazones de camarón Cryphiops
caementarius. Para la extracción de quitina se debe utilizar soluciones de ácido
clorhídrico 1N e hidróxido de sodio 1N. La desacetilación termoalcalina de quitina
para su conversión a quitosano se tiene que realizar con hidróxido de potasio
70%. En la síntesis de los materiales adsorbentes provenientes de quitosano se
puede utilizar ácido acético 2%, glutaraldehído 2,5%, nitrato férrico 0,01N. Para
la optimización del proceso de adsorción se debe utilizar una solución estándar
de 1.000 ppm de plomo.
4.2.5.2 Equipos y Reactivos.
Espectrómetro de absorción atómica, con mechero de acetilo de aire o
mechero de óxido nitroso
Lámparas de descarga sin electrodos
Horno de microondas
Vasos de digestión de teflón
Frascos volumétricos
Embudos
Botellas plásticas
Horno de secado
Agua
Ácido nítrico 65%
Ácido nítrico 0.1 m
Ácido nítrico 3 m
Comentado [M18]: Te falta dar formato a los títulos según la jerarquía. Corregir todos
67
Peróxido de hidrogeno 30%
Solución estándar de plomo
4.2.6 Procedimiento
4.2.6.1 Digestión
Se debe pesar en seco de 0.2 a 0.5 gramos de material seco en un recipiente
adecuado para este proceso. Si se emplean materiales que contengan agua, el
peso máximo que debe tener es de 2 gramos, pero el contenido de materia seca
nunca se debe exceder de 0.5.
Se añadirán 5 ml de ácido nítrico y 2 ml de peróxido de hidrogeno al 30 %, se
procede a cerrar los recipientes, se colocan en el soporte del horno microondas
y se continua a configurar el programa del horno de acuerdo a los parámetros
establecidos.
Una vez enfriado el recipiente se procede a abrir, se transfiere la solución a
un matraz volumétrico de 25 ml y se diluyó para marcar con agua desionizada.
Luego, se transfiere la solución al recipiente de plástico.
4.2.6.2 Diseño de experimentos.
El diseño de experimentos y el análisis estadístico en este manual puede ser
llevado a cabo usando el software estadístico Minitab. Cabe mencionar que este
paso es opcional para validar el método.
El diseño de experimentos debe comprender tres etapas. Cribado, en el cual
se determina el adsorbente de mayor eficiencia, comparándolo por ejemplo con
zeolitas como la clinoptilolita, que tiene buenas propiedades de adsorción para
plomo. Como criterio de selección; se debe analizar la concentración de plomo
con la cual se trabaja en las posteriores etapas y se debe tomar en cuenta el
bloqueo de las otras variables, teniéndose un diseño de dos factores y tres
68
niveles que puede ser replicado a un total de 18 experimentos. Se recomienda
utilizar un diseño de Plackett-Burman en el cual van a ser analizados como
factores: la dosificación del adsorbente, el pH, el tiempo de contacto, la velocidad
de agitación y la temperatura, determinando así qué factores son predominantes
en la adsorción de plomo, incluyendo dos réplicas, teniéndose 24 experimentos.
Finalmente, se deber llevar a cabo un diseño de optimización Box-Behnken, en
el cual se debe analizar el pH, la dosificación del adsorbente y el tiempo de
contacto.
4.2.7 Procedimiento experimental.
4.2.7.1 Extracción de quitina.
Como primer paso de este punto se debe realizar la desmineralización con
HCl 1 N durante tres horas, considerando que debe existir una relación 1:10
entre la cantidad de caparazones y el volumen de ácido, luego de esto debe
neutralizar con abundante agua destilada. Posteriormente, se debe realizar a
desproteinización utilizando NaOH 1N durante aproximadamente tres horas,
considerando una relación 1:15, y finalmente se neutraliza con abundante agua
destilada. Se seca la quitina obtenida a una temperatura de 60°C.
69
4.2.7.2 Obtención del quitosano.
Como segundo paso se debe realizar la desacetilación fuertemente alcalina
con KOH 2N durante cuatro horas a una temperatura de 105°C considerando
una relación de 1:15 entre quitina y volumen de KOH 2N.
4.2.7.3 Optimización de la adsorción de plomo por quitosano.
La optimización del proceso de adsorción de plomo sobre quitosano
estructurado en las etapas como se muestra en la Tabla 6.
Tabla 6. Estructuración de factores y niveles en el diseño de experimentos propuestos
Tipo de diseño
Factores Niveles Parámetro de medición
Cribado
Tipo de adsorbente
QGD, QFe, Zeolita
% Remoción de plomo
Concentración optima
10, 20 y 30 ppm
Plackett-Burman
pH 5, 0-7, 0 Dosificación de
adsorbente 0, 10-0, 30g
Tipo de contacto
75-150 min
Temperatura 25-40 °C Velocidad de
agitación 100-200 ppm
Box-Behnker
Dosificación adsorbente
0,30g ; 0,45g, 0,60g
pH 6,50; 6,75;
7,00
Tiempo de contacto
150, 165 y 180 min
Tabla que refleja el diseño de los equipos de medición dentro del proceso de creación de la quitina más los niveles que se deben cumplir al realizar dsorción de metales pesados. López, 2014
70
4.2.7.4 Determinación de la capacidad de adsorción del material
adsorbente y estudio cinético.
Para poder determinar la capacidad de adsorción del material se puede utilizar
los modelos planteados por Langmuir y Freundlich, preparando una serie de
soluciones de concentraciones de 10 a 100 ppm de plomo, las cuales luego
serán sometidas a las condiciones establecidas como óptimas para la adsorción.
4.2.8 Resultados.
4.2.8.1 Extracción de quitina y obtención de quitosano
De acuerdo a la metodología utilizada para la extracción de quitina se puede
obtener un rendimiento del 7,08%. Posteriormente, se debe realizar la
desacetilación termoalcalina de quitina, teniéndose un rendimiento del 68,18%;
las propiedades del material obtenido esperadas se muestran en la Tabla 7.
Tabla 7. Ensayos complementarios para caracterización de quitosano.
Método de caracterización Resultados obtenidos
Grado de desatelización 83,34%
Pérdida por desecación 10,26%
Tabla que refleja el pocentaje obtenido en el grado de desatelización y pérdida por desecación. Méndez, 2019
4.2.9 Conclusiones.
El porcentaje de remoción de plomo utilizando quitosano-glutaraldehído
podría esperarse sea de un 98%, siendo entonces un excelente material
adsorbente para la eliminación de plomo en soluciones acuosas y pudiendo ser
una alternativa eficiente, ya que se propone la reutilización de desechos de la
industria camaronera en Ecuador. Además de eso, las condiciones de adsorción
71
para la eliminación de plomo optimizadas para este propósito podrían ser de
0,3279 g de quitosano-glutaraldehído; pH de 6,72 y tiempo de contacto de
153,26 min. Bajo estas condiciones se espera obtener la capacidad de adsorción
máxima de plomo en QGD (quitosano-glutaraldehído) es de 282,61mg Pb.
72
5. Discusión.
En la investigación se tomó el método de quitina y quitosano como
adsorbentes, ambos son biopolímeros que se extraen del exoesqueleto de
camarón mediante desproteinización y desmineralización, estos al tener grupos
hidroxilos, pueden participar en procesos de adsorción de metales, los cuales
requieren tratamientos químicos para conseguir un alto grado de pureza del
compuesto, por tal motivo Huertas (2019), encontró una mayor capacidad de
adsorción al evaluar el grado de desacetilación de la quitina en la capacidad de
adsorción de plomo en el agua, el cual en su resultado indica que el biocomposito
a base de quitina (BQ98) tiene mejor capacidad de adsorción de plomo (21
mg/g), alcanzando una concentración de equilibrio de 40 mg/L, lo cual difiere al
método FENTON utilizado en el estudio de Cobeña (2018) en el que el metal
que alcanzó la máxima remoción fue el cromo con un 60 % y el metal que tuvo
una mínima remoción fue el Plomo con un 9%.
En cuanto a las concentraciones de plomo en este estudio, existió una
diferencia significativa (p<0.05) entre la concentración inicial y los primeros 30
minutos de adsorción, mientras que entre 30, 60 y 120 min no hubo diferencia
significativa (p>0.05), lo que implica que un tiempo mayor de 30 minutos no es
significativo al momento de realizar el proceso de adsorción. Según Méndez
(2019) en su estudio realizado con una concentración de 1ppm de concentración
de Pb en sus resultados ocurre el mismo comportamiento que en la
concentración anterior, la variación de adsorción en entre el primer tiempo y el
final es mínima, sin embargo, la concentración final de plomo fue no detectable
a los 30 y 120 minutos, lo que se estima que el porcentaje de adsorción oscila
en 96% en los primeros 30 minutos. Mendez, Cuervo, & Catagña (2020) por su
Comentado [SLLC19]: Pasar a la siguiente página
73
parte, alcanzan en su estudio una capacidad de adsorción de 1.8585 mg/g
utilizando concentraciones iniciales de 1 a 5 ppm.
En el presente estudio se propone el uso de la quitina y quitosano para la
reducción de metales pesados en sus aguas residuales antes de ser vertidas al
rio, mediante divulgación de un manual de resultados ya que ha dado resultados
significativos en la disminución de metales como el plomo, en el Ecuador se han
realizado propuestas con el mismo fin como la hecha por Falconi (2012), a través
de otros métodos como es la adición de hipoclorito de sodio, sin embargo este
método tiene una limitante económica, también se han hecho propuestas
técnicas y metodológicas para la formulación del Plan Territorial Especial
realizado por Matamoros (2014), en el cual gestiona la sostenibilidad de los
recursos naturales sobre todo de los sectores afectados por la minería.
74
6. Conclusiones
Este método de extracción de la quitina del exoesqueleto de camarón
proporciona una alternativa eficaz, menos costosa y ambientalmente responsable
en comparación a otros métodos de adsorción que requieren de técnicas costosas
y el uso de ciertos reactivos contaminantes.
El exoesqueleto de camarón demostró que tiene capacidad de adsorber plomo,
estas sustancias que son obtenidas a partir de concentraciones de 1ppm de plomo
un porcentaje de adsorción del 96%, la misma represento la adsorción para
concentraciones iniciales de 0.5 ppm de plomo que adsorbió un 87%.
El exoesqueleto de camarón, además de disminuir los niveles de plomo en el
agua, sirve como método para aumentar los niveles de pH, y convertir el agua
en un medio con menos contaminación para diferentes fines de uso ya sea para
irrigación de cultivos o piscicultura.
Comentado [M20]: Capítulo 6 Este no lleva viñetas
Comentado [SLLC21]: Eliminar el punto
75
7. Recomendaciones
Se recomienda realizar un estudio experimental de la adsorción del plomo en
aguas residuales de minería, ya que al haber otros contaminantes puede alterar
el comportamiento de adsorción del exoesqueleto.
Utilizar diferentes concentraciones de plomo y también a su vez emplear
diferentes tamaños de partículas del exoesqueleto del camarón con la finalidad
de confirmar la eficiencia de este absorbente.
Unir el exoesqueleto del camarón con otra materia prima con similares
características, que sea biodegradable para potenciar su capacidad de
adsorción de metales pesados.
Comentado [SLLC22]: Quitar el puto
Comentado [SLLC23]: Sangría en la primera línea
Comentado [M24]: Esto no va Debe ser una recomendación para mejorar tu tesis o ampliarla
76
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Comentado [M25]: Revisar , Algunas referencias tienen datos incompletos o no tienen la estructura adecuada ( algunas son artículos científicos), otros tienen faltas ortográficas.
Comentado [SLLC26]: Colocaren cursiva sólo los títulos de los libros.
77
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CT007003.pdf
82
9. Anexos.
9.1 Figura 1. Quitosano-Nitrato Férrico
Mendez, 2019
9.2 Figura 2. Quitosano-Glutaraldehído
Mendez, 2019
Comentado [M27]: Todo lo que está dentro de anexo se numera como figura o tabla no como anexos.
83
9.4 Figura 3. Portada del manual para el uso de quitina y quitosano en empresas mineras. Elaboración propia
