Estudio de barreras naturales para retención de hidrocarburos en agua: evaluación de la eficacia de barreras naturales fabricadas a partir de bagazo de caña de azúcar y Raquis de banano para la retención de hidrocarburos en agua.

Abstract

Este estudio evaluó al bagazo de caña de azúcar y el raquis de plátano como materiales adsorbentes para su uso como barreras naturales para la retención de diésel en agua, enfocándose en su caracterización fisicoquímica, eficiencia de adsorción y viabilidad económica. Los resultados de la caracterización física y química mostraron que ambos materiales poseen propiedades estructurales adecuadas para la retención de hidrocarburos, con bajas humedades y densidades manejables. Sin embargo, su baja hidrofobicidad y flotabilidad parcial sugiere la necesidad de considerar estas limitaciones en el diseño de las barreras. El contenido de lignina, particularmente más alto en el raquis, favorece la adsorción de compuestos hidrofóbicos, mientras que la celulosa y hemicelulosa influyen en la absorción de agua y la estabilidad flotante. Además, la caracterización del agua pura en contacto con los materiales adsorbentes reveló que el raquis de plátano libera más compuestos solubles, lo que aumenta la conductividad y altera el pH y el color del agua en mayor medida que el bagazo. Por otra parte, bajo condiciones estáticas, ambos materiales naturales demostraron una alta eficiencia de remoción de diésel, superando el 86%, lo cual es comparable al material sintético de referencia. Los modelos de isotermas de adsorción indicaron que el modelo de Langmuir no es aplicable a los materiales de estudio, mientras que el modelo de Freundlich se ajustó consistentemente a ambos materiales, sugiriendo un proceso de adsorción favorable en superficies heterogéneas. No obstante, se observó una ausencia de saturación clara, lo que podría estar relacionado con un proceso de adsorción gradual o limitaciones del método. Adicionalmente, a pesar de la prometedora eficiencia técnica, el análisis de costos reveló que las barreras naturales son significativamente más caras (USD 109,80 por barrera) que las sintéticas (USD 42,35 por barrera).This study evaluated sugarcane bagasse and plantain rachis as adsorbent materials for use as natural barriers for diesel retention in water, focusing on their physicochemical characterization, adsorption efficiency, and economic viability. The results of the physical and chemical characterization showed that both materials possess adequate structural properties for hydrocarbon retention, with low humidities and manageable densities. However, their low hydrophobicity and partial buoyancy suggest the need to consider these limitations in barrier design. The lignin content, particularly higher in the rachis, favors the adsorption of hydrophobic compounds, while cellulose and hemicellulose influence water absorption and buoyancy stability. Furthermore, the characterization of pure water in contact with the adsorbent materials revealed that the plantain rachis releases more soluble compounds, which increases conductivity and alters the pH and color of the water to a greater extent than the bagasse. Furthermore, under static conditions, both natural materials demonstrated high diesel removal efficiency, exceeding 86%, which is comparable to the synthetic reference material. Adsorption isotherm models indicated that the Langmuir model is not applicable to the study materials, while the Freundlich model consistently fit both materials, suggesting a favorable adsorption process on heterogeneous surfaces. However, a lack of clear saturation was observed, which could be related to a gradual adsorption process or method limitations. Additionally, despite the promising technical efficiency, the cost analysis revealed that natural barriers are significantly more expensive (USD 109.80 per barrier) than synthetic barriers (USD 42.35 per barrier)