Adsorción de Tartrazina: Un Estudio Integral de Optimización, Cinética y Termodinámica con Biomasa de Gracilaria SP

Abstract

La contaminación de cuerpos de agua por colorantes sintéticos representa uno de los principales desafíos ambientales derivados de las actividades industriales, especialmente de los sectores textil, alimentario, farmacéutico y cosmético. Entre estos contaminantes, la tartrazina es un colorante azoico ampliamente utilizado por su bajo costo y estabilidad química; sin embargo, su alta solubilidad en agua y resistencia a la degradación natural dificultan su eliminación mediante tratamientos convencionales. La presencia de tartrazina en efluentes industriales afecta la penetración de luz solar en los ecosistemas acuáticos, altera la fotosíntesis de organismos autótrofos y puede generar efectos tóxicos, mutagénicos y alérgicos en los seres humanos y animales. En esta investigación, la biosorción del contaminante tartrazina (TAR) en solución acuosa por el alga roja Gracilaria sp. Fue examinada. Se utilizaron espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y microscopía electrónica de barrido (MEB) acoplada a rayos X de energía dispersiva (EDAX) para caracterizar la morfología y la estructura de algas prístinas y dopadas. Los grupos funcionales de Gracilaria sp. Responsables de la adsorción de TAR en algas rojas se confirmaron mediante FTIR. Las micrografías muestran morfologías superficiales homogéneas y porosas de las partículas adsorbentes. La metodología de superficie de respuesta fue utilizada para encontrar las mejores condiciones de operación del proceso. Los resultados indican que las condiciones óptimas son pH igual a 3,11, dosis de bioadsorbente de 1,22 g y concentración del contaminante de 100 ppm. Los datos de equilibrio fueron ajustados por mínimos cuadrados no lineales y se evidenció que la isoterma de Dabunin–Radushkevich proporcionó la mejor correlación teórica. La cinética de adsorción se describió mediante pseudo-segundo orden en todos los casos con R2 > 0,97. El valor negativo de la energía libre de Gibbs, el valor negativo del delta de entalpía y positivo del delta de entropía indica la espontaneidad, exotermicidad y favorabilidad del proceso de biosorción. La biomasa seca de Gracilaria sp. demostró una alta eficiencia en la remoción de Tartrazina en soluciones acuosas, alcanzando porcentajes de eliminación superiores al 70 % bajo condiciones óptimas de pH, dosis de biosorbente, concentración inicial y tiempo de contacto.