Piel de naranja como bioadsorbente de metales pesados

En los últimos años, la contaminación por metales pesados se ha convertido en uno de los problemas medioambientales más graves. La industria moderna es, en gran medida, la principal responsable de esta contaminación y muy especialmente de la de las aguas de los lagos, ríos y océanos, a las cuales han llegado sustancias contaminantes procedentes de efluentes líquidos y materiales residuales. Por ello, CRESCA-UPC está estudiando la piel de naranja como potencial bioadsorbente de metales pesados.

El deterioro del medioambiente ha generado un sentimiento de rechazo social cada vez más elevado y una nueva sensibilidad de la población que ha provocado que las instituciones públicas, en los países desarrollados, hayan establecido normas y leyes para regular el vertido de productos y residuos hacia el medio natural. De hecho, en estos momentos no hay ninguna duda sobre la necesidad de controlar y eliminar los metales disueltos que van a parar al medio natural a causa de las actividades humanas.

Actualmente, se están desarrollando nuevas tecnologías para la eliminación de metales pesados. Se pretende que tengan bajos costes de operación y sean fáciles de implementar. Estos dos factores son necesarios para hacerlas atractivas para pequeñas y medianas empresas que, habitualmente, cuentan con recursos económicos restringidos. Algas, bacterias, hongos y levaduras han demostrado ser unos potenciales bioadsorbentes de metales debido a sus propiedades secuestradoras de metales. Es más, en los últimos años algunos de los materiales de desecho de la industria alimentaria también han demostrado su capacidad para actuar como bioadsorbentes de metales.

En las instalaciones del Centre de Recerca en Seguretat i Control Alimentari (CRESCA) de la Universitat Politècnica de Catalunya se está desarrollando un proceso para revalorizar un residuo del que se puede disponer en grandes cantidades: la cáscara o piel de naranja. La naranja, que es destinada a la agroindustria, es utilizada para la producción de jugos principalmente, cuyo proceso conlleva una generación considerable de desechos como cáscaras, pulpa y semillas, que se han vuelto una carga sustancial para el medio ambiente. Estos desechos pueden ser empleados para obtener otros productos como aceites esenciales y pectinas y, al mismo tiempo, disminuir el impacto ambiental que producen.

La piel de naranja se postula como potencial bioadsorbente de metales pesados.

Resulta conveniente remarcar que el uso de materia inerte tiene ventajas sobre la utilización de materia viva, debido a que no es necesaria la adición de nutrientes y es inmune a la toxicidad o condiciones de operación adversas; por otra parte, las limitaciones biológicas no afectan al proceso y la biomasa se comporta como un intercambiador iónico. Económicamente, la biosorción es un proceso de gran interés por la posibilidad de la utilización de materiales adsorbentes de bajo costo y distinta naturaleza. El proceso de biosorción implica una fase sólida (sorbente) y una fase líquida (solvente) que contiene las especies disueltas (adsorbatos) que serán retenidas por el sólido. Los adsorbatos son transportados hacia el sólido donde serán retenidos por diferentes procesos hasta alcanzar un equilibrio entre el absorbato disuelto y el absorbato enlazado al sólido.

El aceite esencial de naranja es un antidepresivo, sedante, y es muy efectivo en contra de la celulitis, porque ayuda a activar la circulación. Se utiliza en la industria de fármacos y como cosméticos porque limpia y revive la piel opaca, ayudando la eliminación de excesos de fluidos y toxinas, también es usado por sus propiedades germicidas, antioxidantes y anticancerígenas en la producción de fármacos.

Por su parte, las pectinas son compuestos importantes de la pared celular de las plantas que actúan como material fortalecedor de la pared celulósica. La pectina es un polímero con cadenas de 300 a 1.000 unidades de ácido galacturonico, con un número variado de grupos de metilester y tiene aplicación en la industria de alimentos por sus propiedades espesantes, estabilizantes y gelificantes para la fabricación de néctares, mermeladas y confituras.

Una vez extraído el aceite esencial y las pectinas de la cáscara de la naranja, aún se dispone de una matriz celulósica que, después de un tratamiento químico, es apta para actuar como intercambiador de cationes. Así, pues, la piel de naranja constituye un buen ejemplo de biomasa generada como desecho de la industria agroalimentaria que puede actuar como potencial bioadsorbente de metales pesados.

Los desechos de la piel de naranja pueden ser empleados para obtener otros productos y, al mismo tiempo, disminuir el impacto ambiental que producen.

Actualmente se está optimizando el proceso integral. De esta manera se pretende obtener tanto el aceite esencial como la pectina y, por supuesto, la reticulación de la membrana celulósica de manera que permita el intercambio catiónico.

Mediante una hidrodestilación se obtiene un destilado del que se separa, por decantación, el aceite esencial. Simultáneamente, de la fracción que no ha destilado se obtiene un líquido que contiene la pectina, quedando una tercera fracción sólida compuesta por la cáscara de naranja que ha sido desprovista de aquellas sustancias que pasan a la fase acuosa mediante tratamiento térmico.

El principal factor que afecta a la globalidad del proceso es el tamaño de partícula de la cáscara de naranja utilizado. Otros factores a tener en cuenta son: la temperatura del reflujo inicial, el pH y la agitación.

Una vez separados el aceite esencial y las pectinas, la matriz celulósica de la cáscara de la naranja debe ser tratada químicamente para ser reticulada. Para ello debe ser sometida a un proceso de molturación y seleccionarse el tamaño de partícula.

Hasta el momento se ha optimizado el proceso de remoción de cobre y níquel a través de disoluciones que los contenían en forma catiónica, es decir, como Cu(II) y Ni(II). También se ha comprobado la eficacia de este proceso en la remoción de colorantes catiónicos presentes en aguas residuales de la industria textil. No obstante, de entre las distintas aplicaciones estudiadas, la que presenta un futuro más prometedor es la reducción de la salinidad del agua marina. A partir de este hecho, se ha abierto una línea de investigación destinada a la obtención de una metodología destinada a la potabilización rápida y económica del agua de mar.