Funcionalización zwitteriónica de almidón y su posible aplicación en captación de colorantes textiles aniónicos y catiónicos

Abstract

En la actualidad se ha incrementado el interés por desarrollar materiales para la eliminación de colorantes disueltos en agua. Esto se debe a que los colorantes comerciales, en su mayoría, representan una amenaza de contaminación de cuerpos de agua por la falta de control de las descargas de empresas que utilizan uno o varios colorantes en alguna etapa de sus procesos productivos. Los colorantes, además de ser tóxicos, poseen estructuras aromáticas que los hace estables y difícil de biodegradarse lo que agrava el problema en los efluentes acuíferos. La presencia de estos en cuerpos de agua afecta no solo el nivel de oxigenación (DBO y DQO), esencial para la fauna acuática, sino que aún en pequeñas cantidades pueden generar una coloración que afecta la fotosíntesis de plantas en estos acuíferos. Dentro de las estrategias utilizadas para contrarrestar este problema, se encuentra el desarrollo de materiales que tengan una afinidad por la adsorción de colorantes y con la finalidad que sean a la postre biodegradables. En este sentido, se ha demostrado que los carbohidratos, como el almidón sin modificar, presentan buenas propiedades en la remoción de especies iónicas en aguas contaminadas, las cuales se deben principalmente a su capacidad como floculantes que es de vital importancia en el tratamiento de aguas residuales con compuestos o iones de metales pesados. Tomando en cuenta lo anterior, y que a través de la funcionalización química de carbohidratos se puede conferir nuevas y mejores propiedades que incrementen su capacidad de adsorber ciertos compuestos contaminantes como son los colorantes iónicos, en el presente estudio se realizó la modificación química del almidón con compuestos hidrófobos como el cloruro de tosilo (aromático) y grupos zwitteriónicos como el anhídrido aspártico N-protegido con cbz. Esto con la finalidad de entender la contribución en la asociación de los colorantes desde su parte aromática y/o iónica. La caracterización de los materiales de almidón funcionalizados se llevó a cabo por FTIR-ATR y RMN de 13C de estado sólido, además se calculó el grado de modificación por AE, llegando a obtener hasta el 28 % de modificación para el tosilo y 16 % para el aspartato. Se realizaron los ensayos de captación con dos colorantes, rojo Congo (aniónico) y verde de malaquita (catiónico), removiéndose de este último hasta 78 % y llegando al equilibrio en 10 minutos con el material modificado con aspartato. Por otra parte, el almidón tosilado presentó una adsorción no mayor al 10 % en ambos colorantes, lo que comprueba que las interacciones hidrófobas, las cuales son relacionadas con los enlaces π de los anillos aromáticos no son los principales causantes de la interacción colorante-material, sino las interacciones iónicas (hidrofílicas) provenientes de los grupos zwitteriónicos.