Aplicación de métodos químicos para la remoción de microcistinas en agua destinada al consumo - Aranda Mosquera, Jorge Oswaldo (2017)
El objetivo de esta tesis de maestría fue evaluar y desarrollar metodologías de eliminación de Microcistina-LR (MC-LR) mediante el uso de métodos químicos como el cloro y el ácido peracético. Se ensayaron diferentes técnicas de detección y cuantificación de MC. La técnica de HPLC presento un límite de detección en el orden de los mg.L-1 y requiriendo pasos previos de pre-concentración de las muestras a efectos de ser detectados con dichos límites. Un método con alta sensibilidad fue el de inhibición de la Protein fosfatasa 1 (PP1) con el cual fue posible detectar MC en el orden de los µg.L-1 sin pasos previos de pre-concentración y fue usado para la detección y cuantificación de MC en los ensayos de remoción con los oxidantes ensayados. El efecto del cloro sobre la cinética de remoción de MC-LR se evaluó exponiendo soluciones acuosas con concentraciones de 10, 20 y 50µg.L-1 de MC-LR (extraída de un cultivo de Microcystis aeruginosa cepa CAAT2005) a diversas concentraciones de cloro 1,0, 2,0 y 5,0 mg.L-1 y a tres pH: 6, 7 y 8. La concentración de MC remanente se determinó mediante ensayo de inhibición de fosfatasa. El modelo exponencial decreciente fue la manera más apropiada para representar los resultados obtenidos para la degradación de MC-LR mediante el uso de Cloro. El parámetro de ajuste seleccionado fue el tiempo de vida medio, el cual representa el tiempo al cual se reduce a la mitad la concentración inicial de MC. Se calculó el valor de la concentración de ácido sin disociar (ácido hipocloroso) (UAC) a efectos de evaluar su dependencia con la K0 (constante de degradación de cloro). Otros parámetros cinéticos evaluados en este trabajo fueron: la velocidad de la reacción, la constante de velocidad, la constante de la reacción y el orden de las reacciones. Se pudo deducir que la reacción fue de segundo orden para el total de la reacción y de primer orden para cada uno de los reactivos (MC-LR y cloro). A su vez se determinó el C.t, el cual representa la concentración de cloro durante el tiempo de contacto necesario para lograr una determinada degradación de MC-LR. Los resultados de degradación de cloro y MC-LR permitieron inferir que el ácido hipocloroso resultó se la especie oxidante más importante en este modelo de remoción de toxina. La remoción de MC-LR, fue mayor a pH 6. Los valores más bajos de C.t para la degradación de 50, 90 y 95% de MC-LR se logran a pH 6. La aplicación de la solución de ácido peracético entre 1-15mg.L-1 altero los parámetros del cultivo, disminuyo la turbidez (densidad óptica) por la acción oxidante sobre los pigmentos en especial la clorofila-a. Al observar los recuentos al microscopio se evidencio cambios en la morfología celular (birrefringencia) al interior de las células, disminución de la clorofila-a por el efecto oxidante del APA, y desnaturalización de las proteínas totales. Sin embargo en este rango de concentración de APA no se evidenció eficacia en la remoción de MC-LR evaluadas mediante la técnica de HPLC en cultivo de Microcystis aeruginosa. En los ensayos de remoción de MC con APA en comparación con cloro en soluciones acuosas, el tiempo de degradación media (t1/2) mostró que a pH 6 las tres concentraciones de cloro y la de ácido peracético se comportan de manera diferente aun siendo este un pH donde se encuentra la mayor concentración de ácido sin disociar de cloro y donde el APA mostró t1/2 menores. Comparando el tiempo de vida media del APA y el cloro a los diferentes pH propuestos, se observó que el APA es menos dependiente a las variaciones del pH con respecto al cloro. Sin embargo si se compara el efecto del oxidante al final de cada tratamiento, el cloro permite obtener concentraciones finales de MC-LR menores que las alcanzadas por el APA. Para completar el estudio del uso y efecto del APA en un proceso de potabilización de agua, es necesario comprobar su efecto bactericida sobre un indicador de contaminación fecal como la E.coli. Se observó que si se aumenta la concentración de APA la viabilidad de E. coli disminuye, lo que evidencia la acción bactericida del APA. Si se compara dicha acción con un oxidante convencional en el tratamiento de agua como el cloro, podemos dilucidar que el APA es apto para ser usado en un sistema de potabilización de agua. A una dosis de APA de 1mg.L-1 se observa inhibición en los recuentos de E. coli a partir de 20 minutos de tiempo de contacto. Con este dato se logró concluir entonces que la concentración inhibitoria mínima (CIM) para E. coli en solución salina fisiológica 0.9% fue de 1mg.L-1. Si se comparan los resultados de APA con los de cloro a una misma concentración inicial de los dos oxidantes (1mg.L-1), se puede observar que el tiempo para degradar el 99,999% de E. coli del APA es menor que los del cloro.