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La investigación se desarrolló con arcilla proveniente del municipio de Armero-Guayabal (Tolima). Foto: Agencia de Noticias - Unimedios

Proceso de síntesis de la organoarcilla. Foto: Agencia de Noticias - Unimedios

Muestra de colorante tartrazina, antes y después de aplicar organoarcilla modificada con bromuro. Foto: Ronald Andrés Otavo Loaiza.

Montaje de modificación de la arcilla con el bromuro. Foto: Agencia de Noticias - Unimedios

El 20 % de la contaminación de las aguas residuales industriales es producida por colorantes. Foto: Agencia de Noticias - Unimedios

La tartrazina imparte tonalidad amarilla a bebidas, postres, dulces, pasabocas y condimentos. Foto: Agencia de Noticias - Unimedios

Así lo comprobó Ronald Andrés Otavo Loaiza, estudiante de la Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, al evaluar el poder de adsorción de la arcilla tratada con sustancias orgánicas, como el bromuro, para remover colorantes de aguas residuales.

Los colorantes sintéticos como la tartrazina son ampliamente utilizados en las industrias textil, papelera, farmacéutica y de alimentos, entre otras. Anualmente se producen alrededor de 0,8 millones de toneladas, de las cuales el 70 % son de tipo azoico, es decir que presentan una coloración intensa y producen mayor afectación al medioambiente.

Según el Banco Mundial de Desarrollo, cerca del 20 % de la contaminación de las aguas residuales industriales es ocasionada por colorantes.

“La adsorción es reconocida como un tratamiento sencillo para remover colorantes en medio acuoso, debido a su alta eficiencia y simplicidad de operación”, explica el estudiante.

Agrega que “aunque los adsorbentes más empleados comercialmente son carbón activado, caolín y trisilicato de magnesio, estos son costosos y de difícil regeneración, por lo cual se ha optado por materiales naturales como las arcillas, ya que tienen alta capacidad de adsorción, son abundantes y hasta 20 veces más económicos que el carbón activado”, sostiene.

Modificación de la arcilla

En la investigación se trabajó con arcilla proveniente de Armero-Guayabal (Tolima) suministrada por la empresa Gea Minerales SAS. La zona de extracción de la arcilla cuenta con una reserva aproximada de 1,2 millones de toneladas.

El material recolectado se molió y se secó a 60 ^oC durante 36 horas. El material final se suspendió en agua con 5 % de concentración en masa y después se pasó por una celda de sedimentación gravimétrica, donde se dejó en reposo durante 16 horas para recuperar la mayor parte del material limpio. En esta parte, la arcilla recuperada y ya purificada se centrifugó a 5.000 rpm durante 10 minutos y se llevó nuevamente a secado a 60 ^oC por 12 h, tamizándola en malla número 100.

En 5 litros de solución acuosa de cloruro de sodio (NaCl) se dispersaron 10 g de arcilla purificada, durante 24 h. Después, la organoarcilla fue sintetizada con bromuro de hexadeciltrimetilamonio y sal de amoniaco.

Para la modificación se usaron 50 g de arcilla purificada y 12 g de bromuro. El material homoionizado se suspendió en 1 litro de agua y se agitó magnéticamente durante 2 horas, luego de lo cual se adicionó la solución acuosa de la sal de amonio y se agitó la mezcla durante 24 horas para favorecer el intercambio de especies.

Efecto en el pH

“Para evaluar la adsorción de tartrazina sobre la organobentonita analizamos de forma independiente el efecto en el pH, fuerza iónica, velocidad de agitación, masa de adsorbente y tiempo de contacto. La concentración de tartrazina empleada en todos los ensayos fue de 20 mg/l, con un volumen de 50 ml de solución acuosa del colorante. Las pruebas se realizaron a 25, 35 y 45 ^oC.”, explicó el investigador.

Con el fin de encontrar mejores resultados para la decoloración de la tartrazina se hicieron experimentos aumentando la masa de la organobentonita de 15 a 25 mg, y finalmente a 50. “Para una masa de 15 mg, la decoloración alcanzada fue baja, ya que no pasó del 66 %, por la rápida saturación. Para una masa de adsorbente de 25 mg, la decoloración fue del 97 % y con una dosis mayor a 50 mg la remoción alcanzó alrededor del 99 %.

El aumento de la decoloración de tartrazina al incrementar la cantidad de adsorbente se atribuye a mayor número de sitios activos para la adsorción”, explicó el investigador Otavo.

Estas pruebas permitieron definir el tiempo de contacto necesario para obtener mejores resultados: en 60 minutos se alcanzó una decoloración de 97 %, y en 120 minutos, del 99 % de decoloración.

Con esta investigación se contribuye al aprovechamiento y la valorización de los recursos minerales y naturales; además el estudio se constituye en una alternativa a la solución de la contaminación hídrica por colorantes.