Estudio de factibilidad técnica del uso de un filtro en base a biocarbón para remover oxitetraciclina a escala de laboratorio.
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Date
2024
Authors
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Universidad de Playa Ancha Ciencias de la Educación
Abstract
Los antibióticos (AB) son compuestos utilizados para tratar infecciones bacterianas en la medicina humana y veterinaria. Siendo uno de estos la oxitetraciclina (OTC), ampliamente utilizada en humanos, agricultura y acuicultura. Sin embargo, las heces de animales, que contienen residuos de OTC y otros AB, se utilizan principalmente como fertilizantes agrícolas. Estos antibióticos pueden infiltrarse en el suelo y, mediante la escorrentía, llegar a las aguas subterráneas, aguas superficiales y otros ecosistemas acuáticos. Por otro lado, los desechos humanos, que también contienen AB, se dirigen a las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) a través del alcantarillado doméstico. No obstante, las PTAR tienen una eficacia limitada para eliminar completamente los AB. En consecuencia, las aguas residuales tratadas se descargan en aguas superficiales, y los lodos generados se reutilizan como fertilizantes biológicos, lo que provoca la entrada de AB en el ciclo natural del agua y su posterior propagación en el suelo. Para eliminar los AB del medio ambiente, se han investigado varios métodos, como la oxidación avanzada, la electrocoagulación y la adsorción. Entre los diferentes métodos, el proceso de adsorción es un método eficiente debido a la alta superficie, porosidad y rentabilidad del adsorbente, siendo el biocarbón (BC) de madera una alternativa para la remoción de OTC. Este proyecto estudió el uso de un filtro en base a BC de madera a escala de laboratorio, con el fin de otorgar una idea conceptual de un sistema que podría ser escalado y así promover la remoción de AB en aguas residuales. Los objetivos del estudio fueron analizar la adsorción de OTC por BC en agua destilada; determinar la eficiencia de las alturas de lecho en la adsorción de OTC en el filtro; y calcular la conductividad hidráulica (k) que impulsa al diseño de un filtro optimizado. La capacidad de adsorción de OTC por BC, se evaluó mediante espectrofotometría UV-Vis utilizando diferentes concentraciones de OTC (10, 20, 30, 40 a 50 μg/mL). La adsorción de OTC por BC de madera fue más efectiva a bajas concentraciones; alcanzando una eficiencia de remoción del 83,3% para 10 µg/mL y del 67,7% para 20 µg/mL, a las 24 horas de contacto con el BC. Columnas de filtración con diferentes alturas de lecho de BC (2,5 cm, 5 cm y 7,5 cm) fueron utilizadas para determinar la eficiencia de remoción del material, utilizando 40 mL de 10 µg/mL de OTC. Después de una hora de contacto, se determinó en las muestras filtradas la eficiencia de remoción de los filtros. Se observaron diferencias significativas en la eficiencia 2 de remoción de OTC entre las diferentes alturas del lecho. Las columnas con mayor altura exhibieron una mayor eficiencia de remoción, siendo la de 7,5 cm la más óptima en términos de eficiencia (97%). Finalmente, k, se calculó mediante la ecuación de diseño en función del filtro que mostró la mayor eficiencia en la remoción de OTC y tiempo de residencia hidráulica (TRH). El análisis estadístico (ANOVA) confirmó que mayores alturas de lecho incrementaron el TRH, mejorando así la eficiencia de remoción. En conclusión, este estudio sugiere que los filtros en base a BC son una alternativa para la remoción de OTC en agua destilada, con un potencial significativo para ser escalado en condiciones reales, y contribuir a la gestión de AB y la mitigación de su impacto ambiental.
Description
Keywords
Biocarbón, Oxitetraciclina, Filtro de remoción, Antibióticos, Contaminación del agua, Aguas Residuales, Fertilizantes agrícolas, Escorrentía, Factibilidad técnica, Remediación ambiental, Absorción de fármacos, Salud pública, Ecosistemas acuáticos, Ingeniería ambiental, Laboratorio, Biochar, Oxytetracycline, Removal filter, Antibiotics, Water pollution, Wastewater, Agricultural fertilizers, Runoff, Technical feasibility, Environmental remediation, Drug absorption, Public health, Aquatic ecosystems, Environmental engineering, Laboratory