{"id":161623,"date":"2024-03-15T23:23:30","date_gmt":"2024-03-15T23:23:30","guid":{"rendered":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/?post_type=divulgacion-ciencia&p=161623"},"modified":"2025-01-30T23:06:44","modified_gmt":"2025-01-31T05:06:44","slug":"acachul","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/acachul\/","title":{"rendered":"Ac\u00e1chul: planta mexicana capaz de remover metales pesados en aguas residuales"},"content":{"rendered":"\n

Por: Rasikh Tariq<\/strong><\/a>, Josseline Garrido Gonzalez<\/strong>, Alma Yolanda V\u00e1zquez S\u00e1nchez<\/strong>, Mohamed Abatal<\/strong>

\u00bfAlguna vez has escuchado sobre el ac\u00e1chul? \u00bfLo conoces? En la Sierra Norte del estado de Puebla, Ardisia compressa K<\/em> es conocida como ac\u00e1chul. Esta planta perteneciente a la familia Myrsinaceae <\/em>se encuentra tambi\u00e9n en regiones tropicales y subtropicales de nuestro pa\u00eds. Tradicionalmente, se ocupan sus frutos para preparar alimentos de forma artesanal como licores, atoles, mermeladas y paletas.  <\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 es lo que hace al ac\u00e1chul tan interesante? Algunas investigaciones han demostrado que sus frutos contienen ciertos compuestos fitoqu\u00edmicos como antocianinas, polifenoles, \ufb02avonoides, diterpenos, galotaninos y \u00e1cidos clorog\u00e9nicos, mientras que las hojas de la planta contienen catequina, galato de epicatequina, \u00e1cido g\u00e1lico, kaempferol y ardisina.<\/p>\n\n\n\n

Todos los componentes antes mencionados hacen que esta biomasa pueda ser considerada como un biosorbente potencial (Reddy et al. 2010)<\/em><\/a> para la eliminaci\u00f3n de metales t\u00f3xicos del agua debido a sus propiedades y su disponibilidad a lo largo del territorio mexicano.<\/p>\n\n\n\n

Los biosorbentes o biomasa adsorbente son generalmente s\u00f3lidos que tiene la capacidad de retener sobre su superficie un componente presente en corrientes l\u00edquidas o gaseosas y en el caso de materiales de origen natural pueden ser obtenidos de diferentes desechos agr\u00edcolas como la c\u00e1scara de frutas o verduras, huesos de frutas u hojas secas de \u00e1rboles (Cim\u00e1-Mukul, et al. 2019)<\/em><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Adsorci\u00f3n y metales pesados<\/h2>\n\n\n\n

La contaminaci\u00f3n del agua<\/a> por metales pesados es un problema ambiental significativo y puede tener graves implicaciones para la salud humana y el ecosistema. De hecho, metales pesados como plomo (Pb), mercurio (Hg), cadmio (Cd) y n\u00edquel (Ni) son t\u00f3xicos en concentraciones bajas y pueden ingresar al suministro de agua a trav\u00e9s de diversas fuentes, principalmente, de los desechos de las industrias mineras y petroleras, as\u00ed como de los fabricantes de pigmentos, bater\u00edas y pesticidas.<\/p>\n\n\n\n

Durante los \u00faltimos a\u00f1os, se han monitoreado los metales pesados en los sedimentos, suelos y sistemas h\u00eddricos de diferentes regiones del mundo con el fin de estudiar sus riesgos para los seres vivos y la salud humana.<\/p>\n\n\n\n

Los resultados de estas investigaciones han arrojado datos muy preocupantes, ya que las concentraciones de algunos metales t\u00f3xicos exceden los l\u00edmites permisibles seg\u00fan varios organismos internacionales como la Ley Ambiental de Estados Unidos, la Agencia de Protecci\u00f3n Ambiental (US-EPA) y la Organizaci\u00f3n Mundial de la Salud (OMS).<\/p>\n\n\n\n

La presencia de estos contaminantes en suelo y agua pueden suponer un riesgo para la salud de los seres vivos, ya que est\u00e1n asociados con c\u00e1ncer, irritaci\u00f3n respiratoria, espasmos bronquiales y tos. Por ello, se han realizado investigaciones en varios laboratorios del mundo sobre el desarrollo de diferentes t\u00e9cnicas de tratamiento de aguas residuales industriales y urbanas.<\/p>\n\n\n\n

Entre los m\u00e9todos que se est\u00e1n explorando para el tratamiento de predescarga al sistema acu\u00e1tico se encuentra el proceso de adsorci\u00f3n con ac\u00e1chul.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La adsorci\u00f3n \u2014fen\u00f3meno f\u00edsico, en donde un compuesto en fase l\u00edquida o gaseosa entra en contacto con un s\u00f3lido adsorbente y se adhiere a la superficie del mismo \u2014se ha convertido en la t\u00e9cnica m\u00e1s estudiada para eliminar contaminantes org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos debido a su simplicidad, alta eficiencia y bajo costo. (Begum et all, 2015)<\/em><\/a><\/p>\n\n\n\n

\r\n \r\n \"\"\r\n <\/picture>
Los frutos de ac\u00e1chul se usan para preparar alimentos de forma artesanal, pero la capacidad de adsorci\u00f3n de esta planta, le abre un nuevo panorama. Foto: Cortes\u00eda Rasikh Tariq<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El fen\u00f3meno de adsorci\u00f3n es como un im\u00e1n que atrae y atrapa metales t\u00f3xicos en el agua<\/strong>, utilizando materiales especiales. Tras tratar estos materiales, llamados biosorbentes, con sustancias como el hidr\u00f3xido de sodio, se mejoran, volvi\u00e9ndose a\u00fan m\u00e1s eficaces para capturar estos metales peligrosos. Este tratamiento hace que los biosorbentes tengan m\u00e1s \u00abganchos\u00bb disponibles para atrapar y retener los metales, limpiando as\u00ed el agua de manera m\u00e1s efectiva. Este proceso, simple pero poderoso, es esencial para purificar el agua, haciendo que sea m\u00e1s segura para todos.<\/p>\n\n\n\n

Particularmente, se han desarrollado numerosos adsorbentes para la eliminaci\u00f3n de plomo, como las zeolitas naturales y modificadas, arcilla caolinita, materiales a base de carbono, desechos agr\u00edcolas y materiales polim\u00e9ricos. Sin embargo, en algunos casos, el costo y la disponibilidad de los adsorbentes son cruciales para determinar la eficiencia de la t\u00e9cnica de adsorci\u00f3n<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Es por esto que, dado su bajo costo, disponibilidad y su posible regeneraci\u00f3n a lo largo de varios ciclos de adsorci\u00f3n\/desorci\u00f3n, hay materiales de desecho agr\u00edcola e industrial que se han empleado para la adsorci\u00f3n de metales t\u00f3xicos (Salehi et al., 2010)<\/em><\/a>. <\/em>Ese es el caso de las hojas de neem (Kay et al. 2023)<\/em><\/a>, las hojas de laurel (G\u00fcm\u00fcs et al. 2019)<\/em><\/a>, <\/em>as\u00ed como las semillas de tamarindo y paja de colza.<\/p>\n\n\n\n

Varios laboratorios de referencias han realizado tratamientos qu\u00edmicos a los biosorbentes, por ejemplo, con hidr\u00f3xido de sodio, logrando un incremento importante en su capacidad para eliminar metales t\u00f3xicos. <\/p>\n\n\n\n

Ac\u00e1chul con inteligencia artificial<\/h3>\n\n\n\n

Para el uso de las hojas de ac\u00e1chul como un biosorbente para eliminar los metales t\u00f3xicos en el agua, se han llevado a cabo extensos experimentos en diferentes laboratorios usando varios equipos de caracterizaci\u00f3n y an\u00e1lisis de muestras.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, es importante emplear, despu\u00e9s de esta primera fase, m\u00e9todos de inteligencia artificial robustos y complejos para examinar y mejorar los procedimientos experimentales para identificar las caracter\u00edsticas necesarias para lograr una m\u00e1xima eliminaci\u00f3n de contaminantes.<\/p>\n\n\n\n

En el Tecnol\u00f3gico de Monterrey, nos encargamos de llevar a cabo estas tareas, ya que contamos con la experiencia y las herramientas necesarias, haciendo uso de programas inform\u00e1ticos avanzados como Python y aplicando t\u00e9cnicas de ciencia de datos, inteligencia artificial y optimizaci\u00f3n computacional<\/a> para perfeccionar el proceso, y as\u00ed poder reducir los costos de experimentaci\u00f3n (Tariq et al. 2022).<\/em><\/p>\n\n\n\n

La planta del ac\u00e1chul no hab\u00eda sido utilizada como biosorbente, as\u00ed que se llev\u00f3 a cabo un estudio por parte de V\u00e1zquez-S\u00e1nchez et al. (2023),<\/em> para determinar la capacidad de biosorci\u00f3n de sus hojas naturales<\/a>, tratadas mediante hidr\u00f3xido de sodio (NaOH) para la eliminaci\u00f3n de plomo disuelto en agua.<\/p>\n\n\n\n

Se demostr\u00f3 que las hojas de Ardisia compressa K.<\/em>, particularmente aquellas tratadas con una soluci\u00f3n de NaOH, presentan una mayor capacidad de remover plomo de Pb(II) a partir de soluciones acuosas, en comparaci\u00f3n con las hojas naturales de Ardisia compressa <\/em>K. (crudas). Se descubri\u00f3 que la eliminaci\u00f3n del metal pesado depende de varios factores, incluyendo el pH de la soluci\u00f3n, tiempo de contacto, dosis de biosorbente y temperatura del agua.<\/p>\n\n\n\n

Las condiciones experimentales \u00f3ptimas para lograr una m\u00e1xima eliminaci\u00f3n de Pb(II) por parte de ambos biosorbentes fueron pH 6 y a temperatura ambiente. Por lo tanto, los resultados indican que las hojas de <\/strong>Ardisia compressa <\/em><\/strong>K. pueden servir como una soluci\u00f3n prometedora y rentable de biosorbente eficaz y eficiente para eliminar iones Pb(II) de soluciones acuosas, <\/strong>ya que son de f\u00e1cil acceso y est\u00e1n disponibles en muchas regiones del pa\u00eds, lo que las convierte en un recurso abundante y de bajo costo, adem\u00e1s de que son biodegradables y no generan residuos nocivos cuando se utilizan como biosorbentes.<\/p>\n\n\n\n

El estudio tambi\u00e9n destaca el potencial de las redes neuronales artificiales y los algoritmos gen\u00e9ticos para optimizar los procesos de biosorci\u00f3n, contribuyendo as\u00ed al desarrollo de m\u00e9todos sostenibles y respetuosos con el medio ambiente para la eliminaci\u00f3n de metales pesados de las fuentes de agua.<\/p>\n\n\n\n

Los conocimientos sociales derivados de esta investigaci\u00f3n subrayan el impacto potencial de los enfoques innovadores de ingenier\u00eda para abordar los desaf\u00edos ambientales, lo que demuestra la importancia de la colaboraci\u00f3n interdisciplinaria entre la ingenier\u00eda y las ciencias ambientales para desarrollar soluciones sostenibles para la contaminaci\u00f3n del agua.<\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

1. Reddy, D.H.K.; Seshaiah, K.; Reddy, A.; Rao, M.M.; Wang, M.C. Biosorption of Pb2+ from aqueous solutions by Moringa oleifera <\/em>bark: Equilibrium and kinetic studies. J. Hazard. Mater. 2010, 174, 831\u2013838. <\/p>\n\n\n\n

2. Cim\u00e1-Mukul, C.A.; Abdellaoui, Y.; Abatal, M.; Vargas, J.; Santiago, A.A.; Barr\u00f3n-Zambrano, J.A. Eco-Efficient Biosorbent Based on Leucaena leucocephala <\/em>Residues for the Simultaneous Removal of Pb (II) and Cd (II) Ions from Water System: Sorption and Mechanism. Bioinorg. Chem. Appl. 2019, 2019, 2814047. <\/p>\n\n\n\n

3. Salehi, P.; Asghari, B.; Mohammadi, F. Biosorption of Ni(II), Cu(II) and Pb(II) by Punica geranatum <\/em>from Aqueous Solutions. J. Water Resour. Prot. 2010, 2, 701\u2013705. <\/p>\n\n\n\n

4. Begum, S.A.S.; Tharakeswar, Y.; Kalyan, Y.; Naidu, G.R. Biosorption of Cd (II), Cr (VI) & Pb(II) from Aqueous Solution Using Mirabilis jalapa <\/em>as Adsorbent. J. Encapsulation Adsorpt. Sci. 2015, 5, 93\u2013104. <\/p>\n\n\n\n

5. G\u00fcm\u00fcs \u0327, D. Biosorptive application of defatted Laurus nobilis <\/em>leaves as a waste material for treatment of water contaminated with heavy metal. Int. J. Phytoremediation 2019, 21, 556\u2013563. <\/p>\n\n\n\n

6. V\u00e1zquez-S\u00e1nchez, A.Y.; Lima, E.C.; Abatal, M.; Tariq, R.; Santiago, A.A.; Alfonso, I.; Aguilar, C.; Vazquez-Olmos, A.R. Biosorption of Pb(II) Using Natural and Treated Ardisia compressa <\/em>K. Leaves: Simulation Framework Extended through the Application of Artificial Neural Network and Genetic Algorithm. Molecules 2023, 28, 6387. <\/p>\n\n\n\n

7. Jasmine Jecintha Kay, S., Chidhambaram, N., Thirumurugan, A., & Gobalakrishnan, S. (2023). Environmentally benign Azadirachta indica-mediated green approach for the zinc zirconate nanocomposite synthesis: An alternative to the toxic chemical approach. Inorganic Chemistry Communications, 158(Part 1), Article 111550. <\/a><\/p>\n\n\n\n

8. Tariq, R., Abatal, M., & Bassam, A. (2022). Computational intelligence for empirical modeling and optimization of methylene blue adsorption phenomena using available local zeolites and clay of Morocco. Journal of Cleaner Production, 370, Article 133517. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jclepro.2022.133517<\/p>\n\n\n\n

Autores <\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Dr. Rasikh Tariq<\/strong>.<\/a>  Ingeniero en mecatr\u00f3nica, doctorado en Ingenier\u00eda con especializaci\u00f3n en Energ\u00edas Renovables por la Universidad Aut\u00f3noma de Yucat\u00e1n. Su \u00e1rea de investigaci\u00f3n se centra en IA, aprendizaje autom\u00e1tico, gemelos digitales y optimizaci\u00f3n para la comprensi\u00f3n de sistemas ciber f\u00edsicos. Actualmente es Profesor Investigador en el grupo de investigaci\u00f3n de Tecnolog\u00eda Educativa del Institute for the Future of Education del Tecnol\u00f3gico de Monterrey<\/a><\/em>. Ha escrito 30+ art\u00edculos en revistas, posee 2 patentes y ha presentado 40+ conferencias. Con un \u00edndice h de 16, y evaluador en 20+ revistas. <\/p>\n\n\n\n

Ing. Josseline Garrido Gonzalez<\/strong>. Es Ingeniera en Biotecnolog\u00eda, egresada de la Universidad Tecnol\u00f3gica de Xicotepec de Ju\u00e1rez. Actualmente se encuentra realizando sus estudios de posgrado en la Maestr\u00eda en Ingenier\u00eda de Materiales y Energ\u00eda (MIME) en la Facultad de Ingenier\u00eda de la Universidad Aut\u00f3noma del Carmen (UNACAR). <\/p>\n\n\n\n

Dra. Alma Yolanda V\u00e1zquez S\u00e1nchez<\/strong>. Es Licenciada en Ciencias Farmac\u00e9uticas por la Universidad de las Am\u00e9ricas Puebla con Maestr\u00eda y Doctorado en Ciencias, especialidad en Farmacolog\u00eda por el Centro de Investigaci\u00f3n y Estudios Avanzados (CINVESTAV) del Instituto Polit\u00e9cnico Nacional. Actualmente es Profesora Investigadora de Tiempo Completo del \u00c1rea Agroindustrial Alimentaria de la Universidad Tecnol\u00f3gica de Xicotepec de Ju\u00e1rez. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I. <\/p>\n\n\n\n

Dr. Mohamed Abatal<\/strong>. Es doctor en Ciencia e Ingenier\u00eda de Materiales por la Universidad Nacional Aut\u00f3noma de M\u00e9xico. Posee m\u00e1s de 14 a\u00f1os de experiencia en docencia e investigaci\u00f3n en la Universidad Aut\u00f3noma del Carmen. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel II. Se ha especializado en s\u00edntesis y caracterizaci\u00f3n de materiales cer\u00e1micos para aplicaciones tecnol\u00f3gicas, as\u00ed como el uso de los materiales naturales y sint\u00e9ticos en la remoci\u00f3n de contaminantes disueltos en agua.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u00bfSabes qu\u00e9 es el fen\u00f3meno de adsorci\u00f3n? Te lo explicamos con hojas de ac\u00e1chul, porque \u00e9stas eliminan metales t\u00f3xicos del agua.<\/p>\n","protected":false},"author":18,"featured_media":161555,"menu_order":0,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_eb_attr":"","footnotes":""},"categories":[97],"tags":[236],"class_list":["post-161623","divulgacion-ciencia","type-divulgacion-ciencia","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-biotecnologia","tag-institute-for-the-future-of-education"],"acf":[],"yoast_head":"\nHojas de ac\u00e1chul para limpiar el agua | TecScience<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"\u00bfSabes qu\u00e9 es el fen\u00f3meno de adsorci\u00f3n? 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