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Stockholm Junior Water Prize 2011

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1. Título de la Investigación:

ESTUDIO DE ELIMINACIÓN DE ARSÉNICO EN AGUA

POR ABSORCIÓN EN QUITOSANO. 2. Resumen:

Se investiga la absorción de arsénico(V) en quitosano. Se obtiene quitosano del caparazón de Jaiba

Marmola (Cancer edwardsii) y se caracteriza por espectroscopia IR. Se mezclan, por distintos

tiempos, soluciones de 0.1, 0.3 y 0.9mg de As/L con quitosano y se filtra en papel. La presencia de

As en el filtrado se evalúa por formación de arseniato de plata turbidimétricamente.

Flores Valdivia, Nicole Andrea - Sepúlveda Sepúlveda, Eduardo Alejandro

Colegio Almendral Estados Unidos 9010. La Florida. Región Metropolitana

Fono: 2812205 - Fax: 2917178 www.colegioalmendral.cl


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3. Resumen Ejecutivo: Se investiga la eliminación de arsénico (V) en agua por absorción en quitosano. Se prueba filtrando en papel mezclas de quitosano con distintas concentraciones As (variable independiente) y se evalúa la variable dependiente: concentración de arseniato en el filtrado, por evidencia cualitativa de precipitación usando una solución de nitrato de plata y determinaciones turbidimétricas. Brevemente, se obtiene quitosano a partir de caparazón del crustaceo Jaiba Marmola (Cancer edwardsii). Se hierve una Jaiba Marmola, se descarna y con mortero y pilón se muele hasta polvo su caparazón. Se trata el polvo con ácido clorhídrico diluido a temperatura ambiente hasta desaparición de burbujeo producto de la descomposición de carbonato de calcio. Luego se agrega exceso de hidróxido de sodio 16M y se lleva a ebullición durante 6 horas. Después, en baño de hielo, se neutraliza con ácido clorhídrico 36% M/M hasta pH 6 aproximadamente. Por último, se filtra en papel el gel obtenido, se seca y se lava con agua destilada varias veces hasta reacción de cloruro negativa al nitrato de plata. El sólido seco obtenido se caracteriza por espectroscopia infrarroja (IR) en la región de 500-4000 cm-1. Los espectros de absorción fueron obtenidos en un espectrofotómetro FT-IR Bruker. Para evaluar la absorción se mezclan 10 mL de cada muestra (soluciones de 0.1, 0.3 y 0.9mg de As/L de solución) con 1 g de quitosano en polvo, agitando la mezcla por 5, 10 y 15 minutos. Se arma un equipo de filtración en papel lento y se filtra en papel a presión atmosférica. Se recoge el filtrado y se guarda para analizar. A este se agrega nitrato de plata para evidenciar a simple vista la formación del sólido blanco arseniato de plata, él que se confirma o descarta por técnicas turbidimétrícas. El interrogante investigativo que guía este trabajo radica en la siguiente pregunta: ¿Es posible reducir la concentración de arsénico en agua por debajo de 0.01 mg/L de agua por filtración con quitosano? La hipótesis que se postula es que filtraciones con quitosano permiten reducir la concentración de arsénico en agua por debajo de 0.01 mg/L. De esta manera el objetivo general planteado corresponde a evaluar la efectividad de quitosano en la eliminación de arsénico agua contaminada. El objetivo específico es reducir la concentración de arsénico en agua por debajo de la Norma Oficial Chilena NCh409/1.Of.2005 (0.01mg As/L de agua potable) por filtración con quitosano. La hipótesis, que filtraciones con quitosano permiten reducir arsénico en agua por debajo de 0.01mg/L.

El As es el contaminante ambiental más importante de la Región de Antofagasta ya sea por su origen natural o antropogénico a causa de la explotación de la minería del cobre. Las concentraciones de As en aguas naturales en esta región, sobrepasan largamente en algunos casos, los límites permisibles de la Norma Oficial Chilena NCh409/1.Of.2005: 0.01 mg de As/L de agua potable. Por ejemplo, los ríos San Salvador y Loa tienen una concentración entre 1.5-2.5 mg de As/L


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Actualmente, para el tratamiento de aguas se prioriza la utilización de sustancias “ambientalmente amigables”. En este sentido los polisacáridos quitina y quitosano se están utilizando con mucho auge por su bajo impacto ambiental. La quitina, es poli(β-N-acetil-glucosamina), la cual, mediante una reacción de desacetilación que elimine al menos un 50% de sus grupos acetilo, se convierte en quitosano (poli(β-N-acetil-glucosamina-co-β-glucosamina)). Cuando el grado de desacetilación alcanza el 100 % el polímero se conoce como quitano. La quitina (del griego tunic, envoltura) se encuentra distribuida ampliamente en la naturaleza y, después de la celulosa, es el segundo polisacárido en abundancia, sin embargo, la producción industrial de este biomaterial se basa en las conchas de diversos de crustáceos marinos (camarones, langostas, jaibas) ya que son desechos de las plantas procesadoras de estas especies. En Chile la extracción de jaibas (Cancer spp.) es un 42% del total de crustáceos capturados correspondiente a 6.147 toneladas y se concentra desde la IV a la X Región, predominando en esta última. Actualmente se extraen 8 especies de jaibas, siendo Jaiba Mármola, Cancer edwardsii, la especie de mayor captura, correspondiendo a un 86% del total de jaibas extraídas. Los resultados de ensayos con nitrato de plata para el filtrado de muestras de As(V), en distintos tiempos de contactos, dieron negativos para la formación de cromato de plata cuando las muestras de arsénico y plata permanecen al menos 10 minutos en contacto. Estos resultados cualitativos a simple vista se comprobaron con mediciones turbidimétricas. En base a los resultados obtenidos, se puede concluir que se verifica la hipótesis inicial sobre que es posible reducir con filtraciones con quitosano los niveles de arsénico por debajo de lo que establece la norma chilena para este elemento (0.01 mg de As/L). De esta forma, se alcanzan el objetivo específico formulado.

ANTECEDENTES DE INVESTIGACIONES PREVIAS Sepúlveda E., Flores, N., “Eliminación de Arsénico de Agua por Adsorción en Zeolita Natural Acondicionada”, IV Congreso Científico Escolar Explora-CONICYT de la Región Metropolitana, Campus San Joaquín de la PUC de Chile, octubre 2009. Taboada, E., Cabrera, A., Cárdenas G., “Retention capacity of chitosan for copper and mercury ions”, J. Chil. Chem. Soc. v.48 n.1, 2003. Castro de Esparza. M., “Remoción del arsénico en el agua para bebida y biorremediación de suelos” International Congress Natural Arsenic in Groundwaters of Latin America, Mexico, 20-24 June 2006. Duarte, E., Jaramillo B., Olivero, J., “Bioadsorción de cromo de aguas residuales de curtiembres con exoesqueleto de camarón”. Revista Productos Naturales, Vol 3, No. 1. 2009.

Hernández, H., Águila, E., Flores, O., Viveros, E., Ramos, E., “Obtención y caracterización de quitosano a partir de exoesqueletos de camarón”, Superficies y Vacío, 22(3) 57-60, 2009.


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4. Establecimiento Educacional Nombre: Colegio Almendral Comuna: La Florida. Región Metropolitana Dirección: EE. UU. 9010 Teléfono: 2812205 - 2917178(Fax) Sitio Web: www.colegioalmendral.cl 5. Participantes

Nombre: Nicole Andrea Flores Valdivia RUT: 19.039.548-0 Fecha Nacimiento: 01-04-1995 Establecimiento Educacional: Colegio Almendral Curso: 1° Año Medio Dirección Establecimiento: EE. UU. 9010. La Florida Teléfono: 2812205 Dirección Particular: Dagoberto Godoy 107 Comuna: La Florida Región: RM Teléfono: 3157268 Celular: 97510468 e-mail: [email protected]

Nombre: Eduardo Alejandro Sepúlveda Sepúlveda RUT: 18.676.382-3 Fecha Nacimiento: 01-10-1994 Establecimiento Educacional: Colegio Almendral Curso: 2° Año Medio Dirección Establecimiento: EE. UU. 9010. La Florida Teléfono: 2812205 Dirección Particular: Antofagasta 8885 Comuna: La Florida Región: RM Teléfono: 2874057 Celular: 97510468 e-mail: [email protected] 6. Profesor Guía

Nombre: Alejandro Alfonso Frutos Comparetto RUT: 14748585-9 Especialidad: Química Establecimiento Educacional: Colegio Almendral Dirección Establecimiento: Estados Unidos 9010. La Florida Dirección Particular: El Olivo 1680. Conchalí Teléfono Particular: 7344334 Celular: 95808362 E-mail: [email protected]

7. Asesora Científica Externa

Nombre: María Cubillos Pino RUT: 10091148-5 Especialidad: Químico, grado académico: Dr. en Ciencias Exactas mención Química Institución: Facultad de Química de la PUC de Chile Area: Cinetica de reacciones en medio homogéneo Dirección Institución: Campus San Joaquín - Av. Vicuña Mackenna 4860, Macul Dirección Particular: Comuna: Región: Metropolitana Teléfono: 6864595 Celular: 09-9911196 E-mail: [email protected] Declaración de Asesoría otorgada:

Realización y caracterización espectroscopia FT-IR de quitosano obtenido y mediciones turbidimétricas de filtrados tratados con nitrato de plata.


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8. Introducción El Arsénico (As) es el contaminante ambiental más importante de la Región de Antofagasta ya sea por su origen natural o antropogénico a causa de la explotación de la minería del cobre. Las concentraciones de As en aguas naturales en esta región, sobrepasan largamente en algunos casos, los límites permisibles de la Norma Oficial Chilena NCh409/1.Of.2005: 0.01 mg de As/L de agua potable. Por ejemplo, los ríos San Salvador y Loa tienen una concentración entre 1.5-2.5 mg de As/L En aguas superficiales, predomina As(V), como anión arseniato, sobre As(III). La exposición crónica a través de la ingestión de agua contaminada con arsénico ocasiona lesiones cutáneas características tales como alteraciones de la pigmentación, hiperqueratosis palmoplantar y papular. Además de, cianosis que puede dar lugar a la gangrena de Reynud (mal del pie negro) y amputaciones. También, se asocia con cáncer de piel, de órganos interno y enfermedades neurológicas y cardiovasculares. Actualmente, para el tratamiento de aguas se prioriza la utilización de sustancias “ambientalmente amigables”. En este sentido los polisacáridos quitina y quitosano se están utilizando por su bajo impacto ambiental. Quitina, es poli(β-N-acetil-glucosamina), la cual, mediante una reacción de desacetilación que elimine al menos un 50% de sus grupos acetilo, se convierte en quitosano (poli(β-N-acetil-glucosamina-co-β-glucosamina)). Las estructuras de estos compuestos se muestra en Fig. 1.

Fig. 1. Estructuras químicas de quitina, quitosano y quitano

La quitina (del griego tunic, envoltura) se encuentra distribuida ampliamente en la naturaleza y, después de la celulosa, es el segundo polisacárido en abundancia. La producción industrial de este biomaterial prácticamente se basa en las conchas de diversos de crustáceos marinos (camarones, langostas, jaibas, etc.) debido a que son desechos de las plantas procesadoras de estas especies. En Chile la extracción de jaibas (Cancer spp.) es un 42% del total de crustáceos capturados correspondiente a 6.147 toneladas y se concentra desde la IV a la X Región, predominando en esta última. Actualmente se extraen 8 especies de jaibas, siendo Jaiba Mármola, Cancer edwardsii, la especie de mayor captura, correspondiendo a un 86% del total de jaibas extraídas.

Fig. 2. Jaiba Marmola (Cancer edwardsii)


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9. Antecedentes Bibliográficos o Investigaciones Previas

1) Taboada, E., Cabrera, A., Cárdenas G., “Retention capacity of chitosan for copper and mercury ions”, J. Chil. Chem. Soc. v.48 n.1, 2003. 2) Duarte, E., Jaramillo B., Olivero, J., “Bioadsorción de cromo de aguas residuales de curtiembres con exoesqueleto de camarón”. Revista Productos Naturales, Vol 3, No. 1. 2009. 3) Sepúlveda E., Flores, N., “Eliminación de Arsénico de Agua por Adsorción en Zeolita Natural Acondicionada”, 2º Lugar Categoría Ed. Media del IV Congreso Científico Escolar Explora-CONICYT de la Región Metropolitana, Campus San Joaquín de la PUC de Chile, octubre 2009. 4) Sepúlveda E., Hermosilla, P., “Eliminación de Arsénico de Agua por Adsorción en Zeolita Natural Acondicionada”, 2º Lugar Nacional del Stockholm Junior Water Prize 2010, DGA, MOP, Santiago, abril de 2010. 10. Hipótesis y Objetivos

INTERROGANTE INVESTIGATIVO ¿Es posible reducir la concentración de arsénico en agua por debajo de 0.01 mg/L de agua por filtración con quitosano?

HIPÓTESIS Filtraciones con quitosano permiten reducir la concentración de arsénico en agua por debajo de 0.01 mg/L.

OBJETIVO GENERAL Evaluar la efectividad de quitosano en la de eliminación de arsénico agua contaminada.

OBJETIVO ESPECÍFICO Reducir la concentración de arsénico en agua potable por debajo de 0.01 mg/L de agua por filtracióncon quitosano.

11. Plan de Trabajo

A ‐ Método de Investigación y/o Experimentación

DISEÑO EXPERIMENTAL Variables: Se estudia la eliminación de arseniato ácido de sodio en distintas concentraciones (variable independiente) por filtración a presión atmosférica en papel con quitosano, de acuerdo al siguiente diseño experimental:

Muestra 1: solución de arseniato ácido de sodio 0.9 mg de As/L de solución Muestra 2: solución de arseniato ácido de sodio 0.3 mg de As/L de solución Muestra 3: solución de arseniato ácido de sodio 0.1 mg de As/L de solución Muestra 4: blanco de agua bidestilada


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Se evalúa la variable dependiente: concentración de arseniato en el filtrado, por evidencia cualitativa de precipitación usando una solución neutra de nitrato de plata, que se verifica por mediciones turbidimétricas. Procedimiento: a) Preparación de solución nitrato de plata 10% M/V Se disolvió 1g de plata metálica en 5mL de ácido nítrico al 63%. Se separa el sólido cristalino que se lava con etanol y se deja secar a temperatura ambiente. b) Preparación de soluciones de Arsénico (V) Muestra 1: contiene 0.9 mg As por litro. Se realizó primero disolviendo 0.28g Na2HAsO4.7H2O (232 g/mol) en agua destilada hasta un volumen final de 100 mL. Luego, 1mL de esta solución se diluyó a un volumen final de 100mL para finalmente obtener la concentración deseada. Muestra 2: se miden en probeta 33 mL de la Muestra 1 y se completa en matraz aforado a 100mL de volumen final. Muestra 3: se miden en probeta 33 mL de la Muestra 2 y se completa en matraz aforado a 100mL de volumen final. c) Obtención de quitosano Brevemente, el procedimiento se muestra en Fig. 3. El sólido obtenido se caracteriza por espectroscopia infrarroja en la región de 500-4000 cm-1, obtenido en un espectrofotómetro FT-IR Bruker.

Fig. 3. Procedimientos de obtención de quitosano

Caparazón hervido y descarnado

Eliminación CaCO3: con HCl diluido

Molienda: en mortero hasta polvo

Desacetilación: NaOH 16M a ebullición 6h

Neutralización: HCl 36% en baño de hielo

Secado: a temperatura ambiente

Filtración: papel a presión atmosférica

Lavado: H2Odest. hasta Cl- negativo

Caracterización: por espectroscopia IR


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d) Absorción en quitosano y filtración Se arma un equipo de filtración en papel rápido como muestra la Fig. 4. Se mezclan 10 mL de cada muestra a 1 g de quitosano, agitando la mezcla por 5, 10 y 15 minutos. Se recoge el filtrado y se guarda para analizar.

Fig. 4. Esquema de filtración

e) Estimación concentración de As(V) en filtrado Se ajusta el pH con gotas de hidróxido de sodio 0.4 % M/V. Luego, se agregan gotas de solución neutra de nitrato de plata al 10% M/V. Si ante el agregado de nitrato de plata se observa precipitado blanco se atribuye a arseniato de plata (Ag3AsO4), Ec. 1.

AsO43-

(ac) + 3AgNO3(ac) ⎯⎯→ Ag3AsO4(s) + 3NO3-(ac) Ec. 1

h) Cálculos El Ag3AsO4(s) es un sólido blanco, con un producto de solubilidad (KPS) de 1.03×10-23 M4 (Ec. 2).

Ag3AsO4(s) 3Ag+(ac) + AsO4

3-(ac) Ec. 2

Así, en la Ec.2 en términos de solubilidad (s) queda: KPS= [Ag+]3.[ AsO4

3-]=[3s]3.[ s]=27s4

Entonces: s= (KPS/27)1/4

reemplazando KPS por 1.03×10-23 M4, resulta que: s = (1.03×10-23 /27)1/4 = 1.4×10-7mol de AsO4

3-/L. Si As corresponde a 75g/mol, se tiene que [As] = 1.4×10-7mol/L.75g/mol = 1.0×10-5 g/L= 0.01mg/L. Es decir, la no precipitación indicaría concentración de As menor a 0.01 mg de As/L. B ‐ Materiales y Reactivos • Jaiba Marmola • Arseniato ácido de sodio

heptahidratado • Plata metálica • HCl al 36% M/M • Pinza y anilla

• Ácido nítrico 63% M/M • Agua bidestilada comercial • Solución de Sorensen • Embudo y papel de filtración • Soporte universal • Turbidímetro

• Pipetas aforada de 10mL • Balanza digital Sartorius • Vasos de precipitado • Probeta de 100mL • Mortero y pilón • FT-IR Bruker


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12. Factibilidad del Plan de Trabajo El plan de trabajo diseñado fue factible de realizar, ya que se planificó que la mayor parte de la experiencia (obtención de quitosano y las filtraciones) y redacción del proyecto se realizaran en el laboratorio escolar. A pesar de esto surgieron algunas dificultades. Una primera dificultad consistió en no contar con la materia prima. En principio se pensó en usar exoesqueleto de camarones por la facilidad que representan la molienda, pero no fueron posibles de adquirir por no permitírsele a los comerciantes de restaurantes entregarnos desechos. Luego, evaluando los costos se decidió utilizar jaiba, aunque al no contar con un mortero (que luego se consiguió por donación) hubo una demora adicional en la obtención de quitosano. Las etapas de caracterización del sólido obtenido y de determinación de arsénico en el filtrado se realizaron en la Facultad de Química del campus San Joaquín de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Gracias a la intermediación de María Antonieta Rojas de la coordinación regional del Programa Explora-CONICYT, conseguimos que la Dra. María Cubillos de del Depto. de Química-Física aceptara ser la científica asesora en la interpretación y realización de las mediciones de espectroscopia infrarroja de quitosano y la turbidimetría para descartar la presencia de As(V) en el filtrado como arseniato de plata. Lamentablemente, la evidencia definitiva de la ausencia de arsénico no se pudo obtener debido que para las bajas concentraciones estudiadas, no tenían en funcionamiento un equipo de Absorción Atómica con generador de hidruro. Este quipo tampoco se hallaba en funcionamiento en la Fac. de Química de la Universidad de Santiago de Chile al cierre de la presentación de este manuscrito. 13. Presentación y Análisis de Resultados

Los estudios infrarrojos realizados sobre la muestra obtenida del procesamiento del caparazón del crustáceo se muestran en la Fig. 4.

Fig. 5. Espectro FT-IR de quitosano

eessttiirraammiieennttooss OO--HH yy NN--HH

--NNHH22 ddeessaacceettiillaaddoo

CC--OO--CC

CC--CC yy CC--HH ((aanniilllloo ppiirraannóóssiiccoo))


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Los resultados de los ensayos con nitrato de plata en los filtrados para detectar la presencia de anión arseniato se indican en la Tabla 2

Tabla 2. Resultados de precipitación con nitrato de plata

Muestra Concentración de As (mg As/L)

Tiempo de contacto (min) 5 10* 15

1 0.9 R NR NR 2 0.3 R NR NR 3 0.1 R NR NR

Blanco 0 NR NR NR NR: No se evidencia a simple vista turbidez o precipitación

*Confirmada ausencia de precipitación por mediciones turbidimétricas 14. Impacto y Estrategia de Difusión

Siendo el arsénico el contamínante ambiental más importante de la Región de Antofagasta, ya sea por su origen natural o antropogénico, la presente investigación tiene un impacto directo sobre la condición sanitaria de los pobladores nortinos. De manera reiterada, se ha informado por los medios de comunicación la grave contaminación de arsénico en el norte chileno, de este modo con este proyecto se trata encontrar un medio de remediación que permita mejorar la calidad de vida de nuestros compatriotas. La estrategia de difusión se basa principalmente en realizar el mayor número de presentaciones posibles a ferias y congresos científicos escolares, como hemos realizamos en años anteriores. De esta manera nos hemos presentado en distintos eventos escolares como el presente:

• 1º Encuentro de Ciencia y Tecnología. Colegio Alcántara Cordillera. Comuna de La Florida. Agosto 2010 (obteniendo el 1º Lugar Categoría Ed. Media).

• 5º Congreso de Ciencia y Tecnología Escolar Explora-CONYCIT de la Región Metropolitana. Campus San Joaquín de la PUC de Chile. Octubre de 2010 (obteniendo el 2º Lugar Categoría Ed. Media).

También se realizan difusión de los proyectos en el ámbito del colegio en los distintos cursos con presentaciones orales de los alumnos expositores y reparto de dípticos informativos sobre los problemas de salud que originan las aguas arseniosas a los miembros de la comunidad educativa, especialmente a los padres, apoderados y vecinos del establecimiento. 15. Conclusiones y Proyecciones

En el espectro FT-IR de quitosano mostrado en la Fig. 5, coincide con las bandas típicas que se asignan en la bibliografía para el quitosano. A 3443 cm-1 aparece una banda ancha correspondiente a la superposición de los estiramientos O-H y N-H; y a 1631 cm-1 se puede identificar la absorción del grupo amino, -NH2, desacetilado (no presente en el espectro registrado para quitina). También se aprecian el hombro a 2879 cm-1 que se atribuye a el estiramiento C-C y del grupo C-H, el del anillo piranósico a 1092 cm-1, y del grupo C-O-C a 962cm-1. Como se detalló anteriormente, la falta precipitación aproxima per se la concentración de As(V), ya


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que el arseniato de plata es insoluble (KPS Ag3AsO4: 1.03×10-23), es decir, si no precipita, la concentración de arseniato correspondería a 1.4×10-7 mol/L (s=(KPS/27)1/4), o 1.4×10-7 mol/L de As, así, la concentración correspondería a valores menores a 0.01 mg de As/L. Los resultados de mediciones turbidimétricas confirman la evidencia a simple vista de no precipitación de las muestras filtradas. Así, en base a los resultados cualitativos mostrados en la Tabla 3, se puede afirmar que, con tiempos de contacto de al menos 10 minutos, se evidencia una retención de arsénico al filtrarlo en quitosano. De esta manera se alcanzó el objetivo propuesto y se corroboró la hipótesis planteada inicialmente, sobre que filtraciones en quitosano logran reducir la concentración de arsénico en agua por debajo de 0.01 mg/L. El inconveniente experimental principal encontrado durante la realización de este proyecto radica en procesamiento del caparazón la jaiba para obtener quitosano. Ya sea, en la dificultad de molerlo por la dureza del mismo; y además, porque debió haberse usado un equipo de ebullición a reflujo, para evitar proyecciones del sólido hirviendo (durante seis horas) en la solución de Sörensen, con él que no se contó. En base a los resultados mostrados en la Tabla 1, se puede concluir que se verifica la hipótesis inicial sobre que es posible reducir con filtraciones con quitosano los niveles de arsénico por debajo de lo que establece la norma chilena para este elemento (0.01 mg de As/L). De esta forma, se alcanzan el objetivo específico formulado.

PROYECCIONES Se proyectan experimentos a mayor escala para verificar los resultados obtenidos en este trabajo. Por ejemplo se prevé construir un dispositivo como el que se muestra en la Fig. 6. Este consistirá en PVC un embudo de 50 cm de diámetro superior y 20 cm de diámetro inferior, con un cono de 20 cm de altura y un vástago de 30cm. El vástago se cerrará una malla delgada obturada con una delgada capa de algodón, la que contendrá alrededor de 250 g de quitosano obtenido por la técnica descripta.

Fig. 6. Esquema dispositivo a mayor escala

En este dispositivo se realizarán filtraciones a presión atmosférica de soluciones de 5ppm de

Trípode

Agua libre de As(V)

Agua con As(V)

Lecho de Quitosano


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arsénico(V), investigando cualitativamente la presencia de arseniato con nitrato de plata y se medirá el volumen efectivo que se logra filtrar antes de detectar arsénico en el filtrado. Además, se aumentará la concentración de contaminante y se evaluaran métodos de filtración en columna. Por otra parte, se repetirán los procedimientos evaluando la capacidad de la quitina de adsorber arsénico. También, se proyecta estudiar la capacidad biodegradante de cultivos de la macrófita acuática Egeria densa de residuos de filtración de arsénico con quitosano. De este modo se propone procesar biológicamente los residuos de filtración contaminados con arsénico en humedales artificiales de Egeria densa, que estudios preliminares han demostrado tener capacidad de absorción de arsénico(V). Por otra parte, se prevé utilizar quitosano para absorber otros iones contaminantes muy tóxicos como plomo(II), cadmio(II) y mercurio(II). 16. Relevancia y Originalidad de la Investigación

Existe abundante bibliografía sobre los usos tecnológicos del quitosano que van desde cremas tópicas hasta absorción de iones contaminantes de residuos líquidos industriales, por ejemplo desechos de cromo de curtiembres. Los resultados de la presente investigación son coincidentes y complementarios de la eficacia de absorción de este polisacárido. Aunque cabe destacar que no se halló datos bibliográficos específicos sobre estudios de absorción de arsénico usando este polisacárido, así se considera que el presente estudio es constituye una colaboración (al menos como una aproximación inicial) importante a los actuales sistemas de biosorción en experimentación. Así, el aporte fundamental de este trabajo se basa en la reutilización de un desecho del procesamiento industrial de crustáceos: el exoesqueleto de jaibas. De este se puede obtener un polisacárido biodegradable como el quitosano que resulta muy adecuado para el objetivo planteado de reducir por filtración la concentración de As(V) del agua, al menos a escala de laboratorio. Por otra parte, otra ventaja de la presente investigación radica en la rapidez de la etapa de filtración. En un trabajo anterior, Eliminación de arsénico de agua por adsorción en zeolita natural acondicionada, Sepúlveda y Flores (2009), se informo que, si bien se logra reducir la concentración de arsénico bajo los límites permitidos, los tiempos de elusión en columnas con zeolitas eran limitantes y excesivos. 17. Aporte a la Calidad de vida y al desarrollo sustentable del Recurso Hídrico

El Arsénico (As) es el contaminante ambiental más importante de la Región de Antofagasta ya sea por su origen natural o antropogénico a causa de la explotación de la minería del cobre. Las concentraciones de As en aire, agua y suelos de esta región, tanto en ambientes comunitarios como laborales, sobrepasan largamente en algunos casos, los límites permisibles normativos establecidos: 0.01 mg/L de agua potable (Tabla 2).

Tabla 2. Arsénico en agua de ríos del norte de Chile Recurso Hídrico Rango de As (mg/L)


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Río Vilama 0.600-0.700 Río San Pedro 0.150-0.200 Río Toconce 0.600-0.900 Río Lluta 0.200-0.700 Río Lauca 0.300-0.400 Río San Pedro 0.400-0.500 Río San Salvador 2.00-2.50 Río Loa 1.50-2.50 Río Huayco <0.005 Río Copiapó <0.005

Fuente: Dirección General de Aguas

La exposición crónica a través de la ingestión de agua contaminada con arsénico ocasiona lesiones cutáneas características tales como alteraciones de la pigmentación, hiperqueratosis palmoplantar y papular. Cianosis y pérdida progresiva de la circulación en las extremidades, que puede dar lugar a la gangrena de Reynud (mal del pie negro) y amputaciones. Además, el arsénico inorgánico se asocia con cáncer de piel y de órganos internos cuando es ingerido, a parte de enfermedades neurológicas y cardiovasculares. Por lo tanto, con el proyecto realizado se trata de encontrar un medio de remediación que permita mejorar la condición sanitaria de los pobladores nortinos. 18. Bibliografía Cárdenas, G., Sanzana. J., Inoccentini L. "Synthesis and Characterization of Chitosan” Bol. Soc. Chil. Quím. v.47, n.4, 2002.

Castro de Esparza. M., “Remoción del arsénico en el agua para bebida y biorremediación de suelos” International Congress Natural Arsenic in Groundwaters of Latin America, Mexico, 20-24 June 2006.

Cotton F., Wilkinson G. “Química Inorgánica Avanzada”, Ed. Limusa Wiley, México, 1971.

Duarte, E., Jaramillo B., Olivero, J., “Bioadsorción de cromo de aguas residuales de curtiembres con exoesqueleto de camarón”. Revista Productos Naturales, Vol 3, No. 1. 2009.

Hernández, H., Águila, E., Flores, O., Viveros, E., Ramos, E., “Obtención y caracterización de quitosano a partir de exoesqueletos de camarón”, Superficies y Vacío, 22(3) 57-60, 2009.

Liptrop, G. “Química Inorgánica Moderna”. C. Ed. Continental SA, 4°. ed, México, p. 162, 1983.

Morrison, R., Boyd, R., “Química Orgánica”, F.E.I. SA, 4ª edición, México, pp. 679-688. 1985.

Norma Chilena Oficial NCh409/1.Of.2005 “Agua Potable”, INN, 2006.

Sancha F., A., “Gran minería y medio ambiente estudio de caso: contaminación por arsénico en el


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norte de Chile y su impacto en el ecosistema y la salud humana”, CODELCO, Santiago, 1997. Santander, M., Jamett, A., Peña, C., Muñoz, L. y Gras, N., ”Arsénico en el cabello de habitantes del norte de Chile”, Interciencia 5: 258-263,1994.

Sepúlveda E., Flores, N., “Eliminación de Arsénico de Agua por Adsorción en Zeolita Natural Acondicionada”, IV Congreso Científico Escolar Explora-CONICYT de la Región Metropolitana, PUC de Chile, 2009.

Taboada, E., Cabrera, A., Cárdenas G., “Retention capacity of chitosan for copper and mercury ions”, J. Chil. Chem. Soc. v.48 n.1, 2003.

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18. Anexos (Archivo fotográfico)


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