Development of iron-doped bacterial cellulose from Ilex Guayusa and its application in the removal of Cadmium from aqueous solutions

Abstract

La presencia de metales pesados en las masas de agua es un problema medioambiental y sanitario mundial, que afecta especialmente a la vulnerable región amazónica. En Ecuador, el 35% de los recursos hídricos contienen niveles peligrosos de contaminantes, lo que supone una amenaza inminente para las comunidades locales. En este estudio, se obtuvieron películas de celulosa bacteriana utilizando un sustrato basado en una planta ancestral llamada guayusa (Ilex guayusa) como alternativa eficiente y prometedora para su producción en la región. Se desarrollaron membranas con diferentes porcentajes de hierro (Fe) para la remoción de iones cadmio (Cd2+) de soluciones acuosas. Los resultados de la caracterización revelaron que los 4 tipos de muestras de celulosa bacteriana exhibieron espectros FTIR consistentes, con ligeras variaciones en la región de la huella dactilar y en la región de 700-450 cm-1 correspondientes a la presencia de grupos Fe-O. Además, las imágenes SEM-EDS confirmaron la presencia uniforme de partículas de hierro en la estructura de la celulosa bacteriana, con diámetros que oscilaban entre 2 µm y 2,5 µm en la superficie. Los resultados del espectrómetro de absorción atómica indican que las membranas con distintos porcentajes de hierro (1%, 3% y 5%) presentan mejores propiedades de adsorción que el control. En particular, la celulosa con un 3% de hierro demostró el mejor rendimiento en todas las dosis de Cd2+ evaluadas (1 ppm, 1,5 ppm, 2,5 ppm, 3,5 ppm, 5 ppm y 7,5 ppm), alcanzando porcentajes de eliminación de hasta el 70% de los iones con una capacidad de adsorción de 2,6175 mg/g en las concentraciones más altas. Las membranas de celulosa con un 3% de hierro podrían utilizarse como materiales de adsorción para la eliminación eficaz de iones de cadmio en medios acuosos contaminados con metales. Este estudio ofrece una alternativa innovadora, sostenible y eficiente para la remediación de aguas contaminadas en una región donde la minería, la extracción y otras actividades humanas han tenido un impacto ambiental significativo.