Funcionalización de nanotubos de carbono para la remoción de plaguicidas en agua de consumo humano: el caso del Bromacil

Proyecto de Investigación. Código del proyecto: VIE-5401-1460-7001La demanda por el acceso y consumo de agua es cada vez mayor en el ámbito mundial, por lo que su protección es un tema de interés global; sin embargo su disponibilidad ha disminuido en fuentes subterráneas y superficiales. El acceso al agua de calidad y cantidad permanente es un derecho de toda la humanidad, no obstante, en el mundo hay más de mil millones de personas sin acceso a agua segura para satisfacer sus niveles mínimos de consumo. Por medio de la nanotecnología, específicamente utilizando nanotubos de carbono se desarrolló una metodología de funcionalización utilizando nanotubos de carbono para la remoción de bromacil en agua de consumo humano. Para ello se utilizaron nanotubos de carbono funcionalizados con grupos OH-, los cuales se adquirieron en el exterior ya que no se contó con nanotubos sintetizados en el Tecnológico de Costa Rica. Estos se caracterizaron por medio de espectroscopía infrarroja y análisis termogravimetrico, donde el pico de descomposición se presentó a 640 °C aproximadamente y con un porcentaje de pureza aproximado de 95%. Por otra parte, la cuantificación de bromacil se realizó por medio de HPLC con arreglo de diodos, la que se validó obteniéndose porcentajes de recuperación de entre 80-120% en las condiciones óptimas de de corrida de 10 minutos aproximadamente, fase móvil isocrática de 70 % (disolución de ACN en agua al 10 %) 30% ACN puro, utilizando una columna Eclipse plus C18/ 3 μm; 4,6 mm x 250 mm, a una longitud de onda de 215 nm, con una inyección de 50 μL y un tiempo de retención de 7,6 minutos aproximadamente del bromacil. Posteriormente se utilizaron buckypapers hechos a partir de nanotubos de carbono funcionalizados con grupos OH- sonificados en etanol (50 mg en 300 ml de etanol) y se concluye que son efectivos para la remoción de bromacil en agua, logrando porcentajes de remoción de entre 83-92% a escala de laboratorio (volúmenes de 50-200 mL), es necesario en futuras investigaciones ampliar el número de pruebas a una escala piloto. Se recomienda en futuras investigaciones lograr contar con microscopios SEM, TEM para lograr una mejor caracterización de los nanotubos así como de los buckypaper ya que no se lograron utiizar debido a problemas internos, además se recomienda sintetizar los nanotubos de carbono en el Tecnológico para accesar a una mayor cantidad de nanotubos sin tener que esperar las compras al exterior que llegaron al finalizar el proyecto

Remoción de arsénico en agua de consumo humano mediante la técnica de coagulación-floculación

En Costa Rica, se han identificado aguas de consumo humano con concentraciones de arsénico mayores al lí­mite permitido (10μg/L). En este sentido, la tecnologí­a de coagulación/floculación puede ser potencialmente utilizada como una alternativa de tratamiento. La presente investigación evaluó la eficiencia del cloruro de hierro (III) junto con la adición de dos floculantes, uno sintético (polí­mero catiónico KF-930-S) y otro natural (mozote Triumfetta semitriloba Jacq, Malvaceae). Se hicieron ensayos de jarras utilizando una concentración de arsénico de 200 μg/L. Las condiciones óptimas fueron pH 6, dosis de cloruro de hierro (III) de 12 mg/L y 14 mg/L para el polí­mero catiónico (1 mg/L) y el mozote (250 mg/L), respectivamente. Como mecanismos de separación, se utilizó filtración rápida con arena (0.5 mm). Se definieron tiempos de floculación de 1 min en ambos casos. Se obtuvieron eficiencias de remoción cercanas al 96%, obteniendo concentraciones de arsénico en el efluente menores a 10 μg/L. Los análisis de potencial Z, mostraron que el floc formado, está cargado positivamente al utilizar agua sin iones y cargada negativamente al usar agua sintética con iones interferentes. Posiblemente, el mecanismo de remoción, al usar agua sin iones interferentes, se debe a la atracción electrostática del arsenato (adsorción). Al contrario, en presencia de iones interferentes, probablemente los iones de adsorbato se enlazan directamente a la superficie delmaterial por medio de la formación de complejos de esfera interna

Remoción de arsénico en agua de consumo humano mediante la técnica de coagulación-floculación

En Costa Rica, se han identificado aguas de consumo humano con concentraciones de arsénico mayores al lí­mite permitido (10μg/L). En este sentido, la tecnologí­a de coagulación/floculación puede ser potencialmente utilizada como una alternativa de tratamiento. La presente investigación evaluó la eficiencia del cloruro de hierro (III) junto con la adición de dos floculantes, uno sintético (polí­mero catiónico KF-930-S) y otro natural (mozote Triumfetta semitriloba Jacq, Malvaceae). Se hicieron ensayos de jarras utilizando una concentración de arsénico de 200 μg/L. Las condiciones óptimas fueron pH 6, dosis de cloruro de hierro (III) de 12 mg/L y 14 mg/L para el polí­mero catiónico (1 mg/L) y el mozote (250 mg/L), respectivamente. Como mecanismos de separación, se utilizó filtración rápida con arena (0.5 mm). Se definieron tiempos de floculación de 1 min en ambos casos. Se obtuvieron eficiencias de remoción cercanas al 96%, obteniendo concentraciones de arsénico en el efluente menores a 10 μg/L. Los análisis de potencial Z, mostraron que el floc formado, está cargado positivamente al utilizar agua sin iones y cargada negativamente al usar agua sintética con iones interferentes. Posiblemente, el mecanismo de remoción, al usar agua sin iones interferentes, se debe a la atracción electrostática del arsenato (adsorción). Al contrario, en presencia de iones interferentes, probablemente los iones de adsorbato se enlazan directamente a la superficie delmaterial por medio de la formación de complejos de esfera interna

Study of arsenic removal in drinking water at household level using solar oxidation and coagulation-flocculation techniques

En Costa Rica, a pesar de que se han hecho esfuerzos por abastecer de agua segura a las comunidades afectadas por la presencia de arsénico en el líquido, una parte de la población aún se encuentra expuesta, posiblemente debido a que no están conectadas a una red de acueductos. Es por ello que en este estudio se presentan dos soluciones a nivel domiciliar para eliminar el arsénico: una por oxidación solar (SORAS) y otra por un proceso de coagulación-floculación. En ambos casos, el arsénico es removido por adsorción o coprecipitación sobre los óxidos hidróxidos de hierro (III) formados. En el sistema SORAS se encontró que para reducir la concentración de arsénico de 200μg/L a menos de la norma (10μg/L), se necesitan entre 2h y 4h de exposición en un día soleado o nublado, respectivamente. En el sistema de coagulación-floculación, las condiciones óptimas para obtener niveles de arsénico por debajo de la norma fueron las siguientes: con floculante sintético, el pH fue 6 con 1 mg/L de FK-930-S (polímero de cloruro de polidialil-dimetilamonio) con dosis de FeCl3 12 mg/L; con floculante natural, el pH fue 6 con 250 mg/L de mozote (Triumfetta semitriloba), con dosis de FeCl3 de 14 mg/L. Un prototipo consistente en un recipiente de coagulación-fluculación y otro de filtración en arena fue capaz de tratar 15 L de agua sintética con 200μg/L As y agua natural con 10 y 50μg/L. A pesar de estos resultados, es necesario evaluar ambas técnicas en las comunidades, incluyendo aspectos de capacitación y aceptación. In Costa Rica, even though there have been efforts to provide safe water to communities affected by the presence of arsenic, there is a part of the population still exposed because might not be connected to a network of aqueducts. Two solutions household level use for As reduction are presented: one is the solar radiation oxidation (SORAS) and second one is the flocculation - coagulation process. Both solutions showed reduced As concentration due to adsorption or co-precipitation on the iron (III) oxide hydroxides. The SORAS system needed 2h and 4h of exposure in a sunny or cloudy day respectively to reduce the arsenic concentration from 200μg / L to less than the standard (10 ug / L). For coagulation - flocculation system, best conditions were achieved at pH 6 with synthetic flocculant FK-930-S (polymer polydiallyl-dimethylammonium chloride) at 1 mg/L dose and FeCl3 12 mg/L dose; for natural flocculant it was achieved at pH 6 with mozote (Triumfetta semitriloba) at 250 mg/L dose, and FeCl3 14 mg/L dose. A prototype consisting in a coagulation-flocculation container and a sand filtration step was able to treat 15 liters of synthetic water with 200μg / L As and natural water with 10 and 50 ug / L. Despite these results, it is necessary to evaluate both techniques in communities, including aspects of training and acceptance

Estudio de remoción de arsénico en agua potable a nivel domiciliar mediante oxidación solar y coagulación-floculación

In Costa Rica, even though there have been efforts to provide safe water to communities affected by the presence of arsenic, there is a part of the population still exposed because might not be connected to a network of aqueducts. Two solutions household level use for As reduction are presented: one is the solar radiation oxidation (SORAS) and second one is the flocculation - coagulation process. Both solutions showed reduced As concentration due to adsorption or co-precipitation on the iron (III) oxide hydroxides. The SORAS system needed 2h and 4h of exposure in a sunny or cloudy day respectively to reduce the arsenic concentration from 200μg / L to less than the standard (10 ug / L). For coagulation - flocculation system, best conditions were achieved at pH 6 with synthetic flocculant FK-930-S (polymer polydiallyl-dimethylammonium chloride) at 1 mg/L dose and FeCl3 12 mg/L dose; for natural flocculant it was achieved at pH 6 with mozote (Triumfetta semitriloba) at 250 mg/L dose, and FeCl3 14 mg/L dose. A prototype consisting in a coagulation-flocculation container and a sand filtration step was able to treat 15 liters of synthetic water with 200μg / L As and natural water with 10 and 50 ug / L. Despite these results, it is necessary to evaluate both techniques in communities, including aspects of training and acceptance.En Costa Rica, a pesar de que se han hecho esfuerzos por abastecer de agua segura a las comunidades afectadas por la presencia de arsénico en el líquido, una parte de la población aún se encuentra expuesta, posiblemente debido a que no están conectadas a una red de acueductos. Es por ello que en este estudio se presentan dos soluciones a nivel domiciliar para eliminar el arsénico: una por oxidación solar (SORAS) y otra por un proceso de coagulación-floculación. En ambos casos, el arsénico es removido por adsorción o coprecipitación sobre los óxidos hidróxidos de hierro (III) formados. En el sistema SORAS se encontró que para reducir la concentración de arsénico de 200μg/L a menos de la norma (10μg/L), se necesitan entre 2h y 4h de exposición en un día soleado o nublado, respectivamente. En el sistema de coagulación-floculación, las condiciones óptimas para obtener niveles de arsénico por debajo de la norma fueron las siguientes: con floculante sintético, el pH fue 6 con 1 mg/L de FK-930-S (polímero de cloruro de polidialil-dimetilamonio) con dosis de FeCl3 12 mg/L; con floculante natural, el pH fue 6 con 250 mg/L de mozote (Triumfetta semitriloba), con dosis de FeCl3 de 14 mg/L. Un prototipo consistente en un recipiente de coagulación-fluculación y otro de filtración en arena fue capaz de tratar 15 L de agua sintética con 200μg/L As y agua natural con 10 y 50μg/L. A pesar de estos resultados, es necesario evaluar ambas técnicas en las comunidades, incluyendo aspectos de capacitación y aceptación.

Biotecnología microalgal en Costa Rica: oportunidades de negocio para el sector productivo nacional

Microalgal biotechnology is presented as a market opportunity for the productive sector. In this review some aspects of the potential and limitations of this biotechnology sector for our region will be detailed. The visualization of this potential goes back more than a decade when the Biotechnology Research Center began the process of selecting and preserving native microalgae strains, and scaling-up their biomass. We will briefly describe some microalgae cultivation and microalgal biomass processing systems that can be used for different markets, including the feeding of humans and animals, biofertilizers, water treatment, CO2 capture and the generation of metabolites of high value. At the same time, progress has been made in the generation of protocols for the scaling of microalgae through the formulation of organic media with agroindustrial residues such as dairy manure, sugar cane, vinasse, pig manure and chicken manure. Cultivation has also been developed in different areas of the Costa Rican territory, showing the possibility for adaptation in different climatic regionsLa biotecnología microalgal se presenta como una oportunidad de mercado para el sector productivo costarricense. En esta revisión se detallarán algunos aspectos de los potenciales y limitaciones que tiene este sector de la biotecnología para nuestra región. La visualización de este potencial se remonta a más de una década, en donde en el Centro de Investigación en Biotecnología se dio inicio con el proceso de selección y conservación de cepas de microalgas nativas y su escalamiento. Se describirá brevemente algunos sistemas de cultivo de microalgas y de procesamiento, que pueden ser destinadas para diferentes mercados, entre los que se destaca la alimentación de humanos y animales, biofertilizantes, tratamiento de aguas, captura de CO2 y la generación de metabolitos de alto valor. Paralelamente, se ha avanzado en la generación de protocolos para el escalamiento de las microalgas mediante la formulación de medios orgánicos con residuos agroindustriales. También se ha desarrollado el cultivo en diferentes zonas del territorio costarricense, mostrando la posibilidad de adaptación en diferentes regiones climáticas

Biotecnología microalgal en Costa Rica: Oportunidades de negocio para el sector productivo nacional

Microalgal biotechnology is presented as a market opportunity for the productive sector. In this review some aspects of the potential and limitations of this biotechnology sector for our region will be detailed. The visualization of this potential goes back more than a decade when the Biotechnology Research Center began the process of selecting and preserving native microalgae strains, and scaling-up their biomass. We will briefly describe some microalgae cultivation and microalgal biomass processing systems that can be used for different markets, including the feeding of humans and animals, biofertilizers, water treatment, CO2 capture and the generation of metabolites of high value. At the same time, progress has been made in the generation of protocols for the scaling of microalgae through the formulation of organic media with agroindustrial residues such as dairy manure, sugar cane vinasse, pig manure and chicken manure. Cultivation has also been developed in different areas of the Costa Rican territory, showing the possibility for adaptation in different climatic regions.La biotecnología microalgal se presenta como una oportunidad de mercado para el sector productivo costarricense. En esta revisión se detallarán algunos aspectos de los potenciales y limitaciones que tiene este sector de la biotecnología para nuestra región. La visualización de este potencial se remonta a más de una década, en donde en el Centro de Investigación en Biotecnología se dio inicio con el proceso de selección y conservación de cepas de microalgas nativas y su escalamiento. Se describirá brevemente algunos sistemas de cultivo de microalgas y de procesamiento, que pueden ser destinadas para diferentes mercados, entre los que se destaca la alimentación de humanos y animales, biofertilizantes, tratamiento de aguas, captura de CO2 y la generación de metabolitos de alto valor. Paralelamente, se ha avanzado en la generación de protocolos para el escalamiento de las microalgas mediante la formulación de medios orgánicos con residuos agroindustriales. También se ha desarrollado el cultivo en diferentes zonas del territorio costarricense, mostrando la posibilidad de adaptación en diferentes regiones climáticas

Regresión lineal simple y múltiple: aplicación en la predicción de variables naturales relacionadas con el crecimiento microalgal

Nowadays, there is a growing need in various research fields and in the industry of precision agriculture to record and process data from multiple sensors, sensors sometimes located in remote areas, miles apart from each other. The usual approach to sensor data recording implies measurement of each variable in separate equipment, making it difficult and expensive to integrate and process jointed data. The possibility of incorporating the theme of Internet of Things (I.oT.) in research is being analyzed to take advantage of the ubiquitous computing capabilities available today. This article is about simple regression and multiple regression models, which offer the bases to explore the relationship between variables associated to microalgae kinetic growth: temperature, light, pH and dissolved oxygen. Recorded data will provide new approaches to present works; in this way, researchers will perform various data analysis online.En la actualidad, existe una creciente necesidad en diferentes campos de investigación y producción, y en la industria de la agricultura de precisión, de almacenar y procesar datos provenientes de múltiples sensores. Muchas veces estos dispositivos se encuentran ubicados en lugares remotos. El modo usual de recolección de datos implica el uso de un equipo para cada variable de interés, lo cual dificulta y encarece la integración y el procesamiento conjunto. Se considera entonces la posibilidad de incorporar la temática del Internet de las Cosas, con el fin de aprovechar las capacidades computacionales y de procesamiento en la nube para que los investigadores puedan disponer de la información que les permita tomar decisiones oportunas.La presente investigación se centra en los modelos de regresión lineal, simple y múltiple, con el fin de establecer las bases para modelar la relación entre las variables de temperatura, luz, pH y oxígeno disuelto, y de esta manera poder conocer las factores que afectan l crecimiento del cultivo de microalgas en futuras investigaciones