Modificación y caracterización de biopolímeros híbridos y nanocompuestos para la remoción de contaminantes emergentes
El uso creciente de productos farmacéuticos y de cuidado personal ha generado una presencia significativa de estos compuestos en diversas matrices de agua a nivel mundial. En México, compuestos como paracetamol, naproxeno, ibuprofeno, penicilina y sulfametoxazol han sido detectados en cuerpos de agua superficial y subterránea, así como en efluentes de plantas de tratamiento y aguas residuales urbanas y hospitalarias. Además de los fármacos, los contaminantes emergentes comprenden una amplia gama de sustancias, como pesticidas, hormonas, microplásticos, aditivos industriales y productos de cuidado personal, cuya presencia en el ambiente no había sido considerada de interés en el pasado. En conjunto, estos compuestos se denominan contaminantes emergentes debido a que no están completamente regulados, su detección es relativamente reciente y pueden representar riesgos potenciales para la salud humana y los ecosistemas acuáticos.
Un desafío importante asociado a estos compuestos es que los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales no están diseñados para su remoción eficiente, por lo que muchos de ellos permanecen en el efluente final y se incorporan al ambiente. Esta limitación tecnológica agrava su persistencia y facilita su acumulación, lo que subraya la necesidad de desarrollar estrategias más efectivas y sostenibles para su eliminación.
En este contexto, este proyecto consiste en diseñar y desarrollar biopolímeros químicamente modificados con propiedades útiles para la remoción de contaminantes emergentes en agua. Para ello, se parte de biopolímeros comerciales como celulosa, quitosano y lignina, los cuales son modificados mediante la técnica de injerto de un monómero, el cual polimeriza modificando la estructura del biopolímero original. Para optimizar las condiciones de reacción, es necesario realizar un barrido variando parámetros de los distintos factores que afectan este proceso. Este desarrollo experimental va acompañado de investigación bibliográfica y desarrollo de técnicas de caracterización tales como espectroscopia de infrarrojo (IR), microscopía electrónica de barrido (SEM), calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA), entre otras. Una vez sintetizado el material, se evalúa su desempeño para la remoción de contaminantes emergentes, enfocado a fármacos, utilizando espectroscopia de Ultravioleta-visible (UV-vis).
El plan de trabajo se organiza en torno a objetivos específicos orientados al desarrollo de soluciones efectivas para la remoción de contaminantes emergentes, con énfasis en compuestos farmacéuticos presentes en aguas residuales.
Responsabilidades principales:
- Investigación bibliográfica. Revisar el estado del arte del tema.
- Diseño de experimentos. Proponer el biopolímero o combinación de biopolímeros, el monómero e iniciador de la polimerización, así como los factores y variables a evaluar.
- Síntesis y caracterización de materiales. Una vez realizado el barrido de experimentos, obtener el material con las condiciones óptimas y caracterizarlos mediante FTIR, DSC, SEM y TGA.
- Comunicación y divulgación de resultados. Presentar el desarrollo y resultados del proyecto en la Expo Ingeniería (Tec-CEM) y en un congreso nacional.
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elvia.sanchez@tec.mx
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