SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPOSITES DE CELULOSA BACTERIANA CON NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA PARA ADSORCIÓN DE COLORANTES

Resumen

Introducción: La celulosa bacteriana o nanocelulosa (CB) es un biopolímero extracelular sintetizado por bacterias Gram negativas, principalmente del género Komagataeibacter. Es biocompatible y biodegradable, y se distingue de aquella de origen vegetal debido a su alto grado de pureza y estructura tridimensional reticulada, propiedades de gran interés en el área de la nanobiotecnología. Las nanopartículas (NPs) de magnetita (Fe₃O₄) se utilizan ampliamente como adsorbentes de una gran variedad de moléculas, por ejemplo para remoción de colorantes y/o metales en medio acuoso. La ventaja de estos sistemas reside en su elevada superficie específica y en la facilidad del proceso de separación de las soluciones tratadas debido a sus propiedades magnéticas, utilizando un imán externo. En el presente trabajo, se sintetizaron y caracterizaron composites de CB con NPs de Fe₃O₄, y se evaluó su capacidad de remoción de colorantes orgánicos en medio acuoso. La producción de CB se realizó mediante cultivos en lote estáticos de la cepa Komagataeibacter xylinus (ATCC 23760) a 30°C durante 72 h. Su purificación comprendió lavados con NaClO 15% m/v, NaOH 0,1 N a 60°C por 12 h, y agua destilada. La síntesis de NPs se realizó por el método de coprecipitación, a partir de FeCl₃ y FeSO₄ utilizando NaOH como agente precipitante en agitación constante durante 1 h a temperatura ambiente. Las NPs obtenidas fueron separadas, purificadas a pH neutro, y secadas a 60ºC durante 24 h. Finalmente, se utilizaron 0,1 g de las mismas para la modificación de las membranas de CB, mediante agitación en agua ultrapura durante 24 h a 25°C, y posterior secado a 40ºC durante 12 h. Por último, se evaluó la respuesta de las NPs y composites obtenidos como sistemas para adsorción de colorantes, testeando soluciones de azul de metileno (AM), rojo congo (RC) y verde brillante (VB) 0,03% m/v a pH neutro mediante un seguimiento por espectroscopía UV-Vis tras 30 min de contacto en agitación a 100 rpm.

Resultados y Conclusiones:Las NPs de Fe₃O₄ obtenidas se caracterizaron mediante técnicas de DRX, TEM, SEM y DLS, confirmando su identidad y pureza de acuerdo a la base de datos del ICSD, con un sistema FCC con estructura de espinela inversa, y mostrando un tamaño medio de 13 nm. La incorporación de las NPs a las membranas de CB se confirmó mediante espectroscopías FTIR y Raman, y la observación de las propiedades magnéticas de los sistemas obtenidos. Respecto a la capacidad de remoción de colorantes, los composites mostraron porcentajes de adsorción de 10%, 40% y 94%  para RC, AM, VB, respectivamente. El composite CB-NPs propuesto demostró buen rendimiento para remoción de colorantes sintéticos, lo que resultaría una estrategia innovadora para filtros o tratamientos de aguas contaminadas.

Referencias

1. Jannah, N. R., J. Phys., 2019, Conf. Ser. 1245 012040.
2. Horue, M., Mat. Sc. and Eng.: C, 2020, 116, 111152.