Síntesis de biocarbón a partir de residuos de phaseolus vulgaris l. para un sistema de filtración de agua potenciado con nanopartículas de plata.
DOI:
https://doi.org/10.22267/huellas.251121.25Palabras clave:
frejol, carbón activado, desechos sólidos, sostenibilidad, ambiente, filtración, agua.Resumen
La gestión efectiva de los desechos sólidos es fundamental para proteger nuestro entorno y asegurar un futuro sostenible. A nivel mundial, el sector agrícola contribuye significativamente a la contaminación del suelo y el agua, a pesar de su importante aporte al Producto Interno Bruto (PIB) global, especialmente en países en desarrollo como Ecuador. Los desechos agrícolas generados después de la producción no se gestionan adecuadamente ni se aprovechan eficientemente durante el procesamiento y la recolección de los productos. Este estudio se enfoca en la obtención de carbón activado a partir de residuos de las vainas y ramas pequeñas del frijol (Phaseolus Vulgaris L.) y su aplicación para purificación de agua. Para obtener carbón activado, se recolectaron vainas de frijol, las cuales fueron sometidas a carbonización mediante un proceso de pirolisis y activación química con ácido fosfórico (H3PO4) a 700°C, seguido de un proceso de lavado. Las muestras fueron caracterizadas mediante Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) y Difracción de Rayos X (XRD). Se realizó un análisis gravimétrico preliminar para evaluar la viabilidad técnica del proceso. Además, se mejoraron las propiedades del carbón activado integrando nanopartículas de plata (NPs-Ag), aumentando así su eficacia en la eliminación de contaminantes y su capacidad bactericida. Este carbón activado mejorado se utilizó en filtros para análisis microbiológico del agua, mostrando una reducción del pH de 8.2 a 7.45 y una disminución del 70% de microorganismos. La eficiencia de obtención del carbón activado alcanzó el 63.83%; sin embargo, se identificó la necesidad de optimizar el proceso. Los resultados del presente trabajo muestran la factibilidad de obtención de carbón activado a partir de los residuos del frejol, mostrando su utilidad para la purificación de agua, especialmente al incorporar nanopartículas de plata. Estos hallazgos muestran un posible camino sostenible para enfrentar los desafíos de gestión de residuos agrícolas y mejorar el acceso al agua pura en comunidades vulnerables.
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Aylwin Ríos, C. (2017). Evaluación de un plan de gestión de residuos sólidos domiciliarios en la comuna de Cochamó, ingeniería conceptual. https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/150305.
Badi’ah, H. I., Seedeh, F., Supriyanto, G., & Zaidan, A. H. (2019). Synthesis of Silver Nanoparticles and the Development in Analysis Method. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 217(1), 012005. https://doi.org/10.1088/1755-1315/217/1/012005.
Bedia, J., Peñas-Garzón, M., Gómez-Avilés, A., Rodriguez, J., & Belver, C. (2020). Review on Activated Carbons by Chemical Activation with FeCl3. C, 6. https://doi.org/10.3390/c6020021.
Bridgewater, L. L., Baird, R. B., Eaton, A. D., Rice, E. W., American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation (Eds.). (2017). Standard methods for the examination of water and wastewater (23rd edition). American Public Health Association.
De León Duarte, M. (2022). Retos en la gestión y valorización de los residuos en Canarias. Un paso hacia la economía circular. https://riull.ull.es/xmlui/handle/915/26738.
Demiral, H., & Demiral, İ. (2018). Preparation and characterization of carbon molecular sieves from chestnut shell by chemical vapor deposition. Advanced Powder Technology, 29(12), 3033-3039. https://doi.org/10.1016/j.apt.2018.07.015.
El-Aassar, A. H. M., Said, M. M., Abdel-Gawad, A. M., & Shawky, H. A. (2013). Using Silver Nanoparticles Coated on Activated Carbon Granules in Columns for Microbiological Pollutants Water Disinfection in Abu Rawash area, Great Cairo, Egypt.
Evwierhoma, E. T., Madubiko, O. D., & Jaiyeola, A. (2018). Preparation and characterization of activated carbon from bean husk. Nigerian Journal of Technology, 37(3), Article 3. https://doi.org/10.4314/njt.v37i3.17.
Ghaedi, M., Biyareh, M. N., Kokhdan, S. N., Shamsaldini, S., Sahraei, R., Daneshfar, A., & Shahriyar, S. (2012). Comparison of the efficiency of palladium and silver nanoparticles loaded on activated carbon and zinc oxide nanorods loaded on activated carbon as new adsorbents for removal of Congo red from aqueous solution: Kinetic and isotherm study. Materials Science and Engineering: C, 32(4), 725-734. https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.01.015.
Kalagatur, N., Karthick, K., Joseph Anthuvan, A., Ghosh Ph.D., O. S. N., Nayak, C., Gupta, V. K., Krishna, K., & Mudili, Dr. V. (2017). Application of Activated Carbon Derived from Seed Shells of Jatropha curcas for Decontamination of Zearalenone Mycotoxin. Frontiers in Pharmacology, 8. https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00760.
Kra, D. O., Allou, N. B., Atheba, P., Drogui, P., & Trokourey, A. (2019). Preparation and Characterization of Activated Carbon Based on Wood (Acacia auriculeaformis, Côte d’Ivoire). Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences, 9(2), Article 2. https://doi.org/10.4236/jeas.2019.92004.
Mota Muñoz, S. del C., & Espinoza Rosales, A. D. (2019). Caracterizacion y evaluacion preliminar de cuatro variedades locales de frijol comun (Phaseolus vulgaris L.) en las localidades Tamalapa, El Mojon, El Cristal y el Guineo del municipio Ciudad Dario, departamento Matagalpa postrera 2017—Primera 2018 [Engineer, Universidad Nacional Agraria]. https://repositorio.una.edu.ni/3939.
Mulfinger, L., Solomon, S. D., Bahadory, M., Jeyarajasingam, A. V., Rutkowsky, S. A., & Boritz, C. (2007). Synthesis and Study of Silver Nanoparticles. Journal of Chemical Education, 84(2), 322. https://doi.org/10.1021/ed084p322.
Nartey, O. D., & Zhao, B. (2014). Biochar Preparation, Characterization, and Adsorptive Capacity and Its Effect on Bioavailability of Contaminants: An Overview. Advances in Materials Science and Engineering, 2014, e715398. https://doi.org/10.1155/2014/715398.
Pastor, A. C., Rodrıguez-Reinoso, F., Marsh, H., & Martınez, M. A. (1999). Preparation of activated carbon cloths from viscous rayon. Part I. Carbonization procedures. Carbon, 37(8), 1275-1283.
Poornima Parvathi, V., Umadevi, M., Sasikala, R., Parimaladevi, R., Ragavendran, V., Mayandi, J., & Sathe, G. V. (2020). Novel silver nanoparticles/activated carbon co-doped titania nanoparticles for enhanced antibacterial activity. Materials Letters, 258, 126775. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.126775.
Porras, Á. C., & González, A. R. (2016a). Aprovechamiento de residuos orgánicos agrícolas y forestales en Iberoamérica. Academia y Virtualidad, 9(2), Article 2. https://doi.org/10.18359/ravi.2004.
Reina Orosco, P. S. (2015). La sostenibilidad social del plan del manejo de residuos sólidos del municipio de Concepción, Junín. Universidad Nacional del Centro del Perú. http://repositorio.uncp.edu.pe/handle/20.500.12894/4584.
Salgado Ortiz, G. S. (2020). Valorización energética de residuos agrícolas: Cáscara de plátano, cascarilla de arroz y bagazo de caña mediante procesos de biodigestión y combustión [bachelorThesis, Quito, 2020.]. http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20707.
Sodha, K., Jadav, J., Gajera, H., & Rathod, K. (2015). CHARACTERIZATION OF SILVER NANOPARTICLES SYNTHESIZED BY DIFFERENT CHEMICAL REDUCTION METHODS. International Journal of Pharma and Bio Sciences, 6, 199-208.
Torres Navarrete, E., Quisphe Caiza, D., Sánchez Laiño, A., Reyes Bermeo, M., González Osorio, B., Torres Navarrete, A., Cedeño Briones, A., & Haro Chong, A. (2013). Caracterización de la producción de Frijol en la provincia de Cotopaxi Ecuador: Caso Comuna Panyatug. Revista Ciencia y Tecnología, 6(1), 23-31.
Ukanwa, K. S., Patchigolla, K., Sakrabani, R., Anthony, E., & Mandavgane, S. (2019). A Review of Chemicals to Produce Activated Carbon from Agricultural Waste Biomass. Sustainability, 11(22), Article 22. https://doi.org/10.3390/su11226204.
Vega Alonso, C. (2019). Estudio comparativo económico y ambiental de la gestión de RSU en vertedero e incineración. https://idus.us.es/handle/11441/101403.
Xu, J., Chen, L., Qu, H., Jiao, Y., Xie, J., & Xing, G. (2014). Preparation and characterization of activated carbon from reedy grass leaves by chemical activation with H3PO4. Applied Surface Science, 320, 674-680. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.08.178.
Zięzio, M., Charmas, B., Jedynak, K., Hawryluk, M., & Kucio, K. (2020). Preparation and characterization of activated carbons obtained from the waste materials impregnated with phosphoric acid(V). Applied Nanoscience, 10(12), 4703-4716. https://doi.org/10.1007/s13204-020-01419-6.
