Hidrogeles de origen natural para remoción de amonio de aguas residuales

• Autores: Dietrich, Justo
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: González, Jimena; Bonanni, Sebastián
• Materia: Hidrogeles; Remoción de contaminantes; Hidrogeles de alginato; Alginato de sodio; Alginato de almidón; Alginato de bentonita; Biomateriales; Remoción de amonio
• Institución: Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería

El proyecto final realizado representa un trabajo en conjunto entre líneas de trabajo de bioprocesos y de desarrollo de hidrogeles compuestos donde se identificó un problema, se estudiaron aspectos críticos y se planteó una solución alternativa y amigable con el medio ambiente. Se investigó sobre la contaminación por amonio a nivel global, los problemas ambientales que puede causar y cómo las propiedades de los hidrogeles podrían ser compatibles y aplicables para la remoción del contaminante mediante humedales artificiales. Los hidrogeles de alginato, conformados a partir de alginato de sodio y entrecruzados iónicamente, tienen buena capacidad de absorción de agua, tienen potencial de adsorción de iones debido a su carácter polielectrolítico y son biodegradables. Estas propiedades convierten a los hidrogeles de alginato en una alternativa factible al relleno convencional de los humedales artificiales para el tratamiento de aguas domésticas. En primer lugar, se formularon y sintetizaron hidrogeles con distintas composiciones de alginato de sodio, almidón y bentonita. Luego de sintetizar con éxito siete formulaciones distintas del hidrogel, se logró escalar el proceso de síntesis para la producción de cantidades mayores de material, suficientes para llevar a cabo los ensayos de campo. Se realizaron ensayos de caracterización en la búsqueda de determinar si las variaciones en la composición de partida tienen alguna influencia en las propiedades del hidrogel final, y se logró hacer un análisis cualitativo y cuantitativo a partir de los ensayos termogravimétricos, de espectrofotometría , de microscopía y de otras propiedades físicas. Una vez finalizada la etapa de caracterización, se estudió el rendimiento de los hidrogeles para su posterior aplicación. A partir de la investigación inicial sobre la contaminación de amonio, sus efectos y los métodos de descontaminación se identificaron dos aspectos críticos en el proceso de remoción: la adsorción del amonio y de las bacterias nitrificantes en la superficie del material. Por lo tanto, se diagramaron ensayos de laboratorio en condiciones controladas con el fin de determinar si los hidrogeles de alginato son factibles como potencial alternativa al relleno convencional de humedales construidos. Mientras que se obtuvieron resultados prometedores en los ensayos de remoción de amonio, los de adsorción de bacterias trajeron a la luz problemas de durabilidad del material que comprometen su integridad en funcionamiento. A partir de estos problemas, se realizaron pruebas cortas que permitieron identificar las causas y plantear posibles soluciones como trabajo a futuro. Se construyó un sistema de columnas alimentadas con aguas servidas, simulando un humedal artificial a escala de planta piloto. Algunas columnas se rellenaron con dos composiciones distintas de hidrogeles de alginato y otras con el relleno convencional, a modo de comparar el rendimiento de ambos. Los problemas de durabilidad de los hidrogeles perduraron, pero se consiguió medir la remoción de amonio en los sistemas durante un mes hasta la congestión de una de las columnas. Finalmente, se hizo un análisis de factibilidad económica bajo la premisa de haberse solucionado el problema de durabilidad del material. Se conformó un proyecto de inversión con bases en el Parque Industrial de Mar del Plata, se realizó un estudio de mercado para estimar la potencial demanda en la región y se diseñó una planta capaz de producir hasta 30.000 toneladas anuales de hidrogel. Utilizando los métodos de tasa interna de retorno y tiempo de repago se determinó que el proyecto sería rentable. Mail del autor Justo Dietrich
Fil: Justo Dietrich. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina