La calidad de los recursos hídricos es un desafío global de
gran relevancia debido al aumento de la contaminación antropogénica que afecta
a este recurso natural limitado. Los contaminantes, entre ellos los metales
pesados, son liberados en cuerpos de agua a través de desechos industriales,
urbanos y productos de uso humano. Dentro de los metales pesados, el
cadmio (Cd) destaca por su alta toxicidad y su presencia en aguas
superficiales, marinas y subterráneas. La exposición crónica al cadmio puede
tener efectos adversos en los organismos vivos, incluyendo a los seres humanos,
a través de la ingesta de alimentos contaminados, la exposición ocupacional y
el hábito de fumar.
En este contexto, el quitosano se ha posicionado como un
adsorbente de metales pesados ampliamente utilizado en la remediación de aguas
contaminadas. El quitosano es un polisacárido obtenido a partir de la quitina
presente en los exoesqueletos de crustáceos, y presenta numerosas ventajas como
su bajo costo, biodegradabilidad y biocompatibilidad. Además, cuenta con grupos
amino en su estructura, lo que mejora significativamente su capacidad de
adsorción. Se ha demostrado que el quitosano es eficaz en la eliminación de
cadmio y otros metales pesados del agua. Sin embargo, la solubilidad
limitada del quitosano puede restringir su aplicación, por lo que se ha
investigado el desarrollo de materiales compuestos que combinen el quitosano
con otros materiales para aumentar su eficiencia de adsorción. Una opción
prometedora es la zeolita, una estructura microporosa compuesta por
aluminosilicatos hidratados con alta capacidad de adsorción debido a la
presencia de cationes intercambiables.
La heulandita, una zeolita en particular, ha sido
ampliamente estudiada y aplicada en la eliminación de metales pesados como el
cadmio y el plomo de las aguas residuales debido a sus propiedades destacables,
como alta capacidad de intercambio iónico, tamizado molecular, capacidad
hidrofílica, estabilidad química y naturaleza ecológica. Además de las
zeolitas, las fibras electrohiladas de polímeros, como el poli(metil
metacrilato) (PMMA), han demostrado ser eficientes en la adsorción de metales
pesados en soluciones acuosas. Estas fibras ofrecen alta relación
superficie-volumen, control del tamaño y morfología, alta porosidad y
estabilidad estructural. Las fibras electrohiladas de PMMA pueden ser
funcionalizadas para aumentar su capacidad de adsorción y se destacan por su
alta interacción con los metales pesados y la posibilidad de modificación
química para mejorar la selectividad y capacidad de adsorción hacia metales
pesados específicos.
Es por esto que en el presente trabajo se ha estudiado la
elaboración de membranas electrohiladas compuestas de PMMA, quitosano y zeolita
natural, así como su caracterización por medio de espectroscopia de infrarrojo
por transformada de Fourier, microscopía electrónica de barrido y difracción de
rayos X para su potencial aplicación en la captación de metales pesados en
solución acuosa.
Al Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (Conahcyt) por el otorgamiento de una Beca (CVU No. 1146428).
Al Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales (DIPM) de la Universidad de Sonora (UNISON).