El equipo de profesionales del Laboratorio de Investigación Aplicada en Metalurgia Extractiva (LIAM) ha estado constantemente preocupado de temas medioambientales, especialmente, cuando hay situaciones en que se presentan bajas concentraciones de elementos tóxicos en los líquidos. De este modo, uno de los objetivos de este laboratorio fue iniciar una sub-línea de investigación encargada de manejar los líquidos utilizando tecnologías ya impuestas en el globo.

En el plano ambiental, se ha tomado conciencia que la distribución del agua en el mundo es de 97.5% de agua salada, y solo un 2.50% de agua dulce (continental). Con relación a Chile, los sectores sin acceso al recurso hídrico que se abastecen con aguas de pozo (continental) es cercano a un 59.0% (dato proporcionado por la ex alumna del LIAM, Analía Tapia).

Cabe destacar que la calidad del agua en Chile es paupérrima, llegando a valores de arsénico, cadmio, boro, entre otros, por sobre la norma. Con relación a estos últimos elementos, podemos mencionar que se encuentran dentro de los 10 elementos más tóxicos para el ser humano, los animales y vegetales.

En el ámbito ambiental y metalúrgico hay concentraciones muy bajas de elementos tóxicos, los que generan ineficiencias al utilizar procesos convencionales de remoción mediante intercambio iónico. Uno de estos procesos es el llamado extracción por solventes, el cual se utiliza para concentraciones elevadas de elementos (sobre 500 ppm). Por lo tanto, para una presencia muy baja de elementos tóxicos se deben utilizar tecnologías alternativas, como la biosorción, identificado como un proceso con amplio uso, siendo una tecnología con alta capacidad de remover metales tóxicos o recuperar metales pesados.

Hay varias tecnologías que utilizan la biosorción. Uno de los insumos que se extraen de la naturaleza y que sirven como biosorbente son las algas pardas. En Chile, encontramos el alga Macrocylis, que produce el ácido algínico, compuesto principal para generar la recuperación de metales.

Es a partir de las algas pardas que se produce la harina de algas, y es allí donde el LIAM comienza a intervenir. Utilizando los estudios del Dr. Juan Patricio Ibáñez, académico del DIMM-USM, se han producido esferas protonadas secas de alginato del tipo algal (PDAB, en siglas en inglés). El trabajo experimental se ha llevado a cabo utilizando varios sistemas agitados magnéticos con control de temperatura.

El primer trabajo de investigación fue realizado el año 2012, mediante la remoción de zinc desde soluciones muy diluidas, y estuvo a cargo de la ex alumna LIAM, Nicole Guajardo. Posteriormente, se llevaron a cabo estudios con cobalto, a través de la investigación del ex alumno del Laboratorio, Sebastián Padilla.

Evaluaciones consecutivas de remoción de cobre, manganeso, níquel, calcio y estudios de elución, también fueron llevados a cabo con alginato, a través del trabajo realizado por los exalumnos(as) del LIAM, César Álvarez, Francisco Cárcamo, Nataly Mery, Manuel Santander, Karen Neira, y Ricardo Imbarak.

Al conseguir evaluar y obtener muy buenos resultados a través de soluciones con un metal en el líquido, se continuó trabajando con soluciones que contenían dos metales (Cu-Co; Cd-Zn; Mn-Co), adquiriendo nueva información sobre la selectividad del alginato, como los trabajos realizados por los ex alumnos del laboratorio, Miguel Rodríguez, Francisco Rubilar.

En estos últimos años, se ha producido una modificación del alginato, ya que no solo se ha querido capturar especies catiónicas, sino que también especies aniónicas, tales como el arsénico. Para ello, el alginato ha sido dopado con escorias oxídicas, en un trabajo realizado por el ex-alumno LIAM, Alejandro Apablaza.

El mecanismo de remoción de metales catiónicos fue obtenido gracias a todos los estudios antes mencionados, dando como resultado la expresión que más abajo se muestra:

2{COO-H} + Metal²⁺ l= {COO}₂-Metal + 2H⁺ 

Cabe señalar que se han comparado los resultados de remoción del alginato algal producido en el LIAM con otros biosorbentes de distintos científicos. El alginato, sorprendentemente, ha demostrado ser eficiente, alcanzando valores muy elevados de remoción de metales.

La investigación con alginato se inició hace diez años, y ha sido sostenida por 12 alumnos(as) de pregrado, de diferentes carreras y distintas casas de estudios. El interés de cada alumno ha permitido finalizar con resultados muy alentadores, manteniendo lo que se busca que surja, como es la colaboración entre ingenieros jóvenes.

Por último, en el LIAM, se han obtenido más de tres proyectos internos para las investigaciones con alginato. Incluso, se procedió a trabajar en un proyecto externo obtenido desde CORFO con una empresa externa nacional y con la colaboración del Centro Interdisciplinario de Ingeniería (CII), probando estos alginatos para la limpieza de aguas mientras es utilizada en la ducha de una casa. Los resultados fueron sorprendentes.

La investigación con alginato se mantendrá vigente, pues ha sido considerada como tema de tesis de Magister, poniendo de manifiesto el uso de éstos cuando se presentan variados elementos tóxicos.

 

Mayores detalles de este y otros proyectos de investigación, lo pueden realizar mediante contacto directo con el director del LIAM, Dr. Álvaro Aracena (+56322372652; alvaro.aracena@laboratorioliam.com) o por medio de la página web LIAM: www.laboratorioliam.com o redes sociales:

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