La espirulina actúa como coagulante natural para eliminar el poliestireno
Como todos sabemos, la espirulina siempre ha sido considerado como un suplemento nutricional rico en proteínas, no hay escasez de diversos espirulina en polvo, tabletas de espirulina, cápsulas de espirulina de diversos suplementos, como el fabricante de bivitae. Hoy seguimos andy para aprender acerca de la aplicación de la espirulina en una nueva área de investigación: experimentos de optimización y modelado de la espirulina como un coagulante biológico natural para eliminar el poliestireno de los medios de agua.
Spirulina actúa como coagulante biológico natural para eliminar el poliestireno de las soluciones acuosas
Los microplásticos (MP) son contaminantes recientemente descubiertos que se producen por la descomposición de los plásticos y su liberación en el medio acuático. La investigación de este artículo se centra en la eliminación de poliestireno (PS) de soluciones acuosas utilizando el coagulante biológico natural Spirulina. El estudio analizó varias variables clave, incluidos niveles iniciales de PS de 100 a 900 mg L-1, niveles de pH de 4 a 10, tiempos de contacto de 20 a 40 min y dosis de 50 a 250 mg L-1 para las uvas Platinella. Finalmente, el análisis de los datos muestra que el modelo cuadrático es el que mejor se ajusta a los resultados experimentales.
El impacto de la contaminación por plásticos en las crisis mundiales
El documento comienza destacando el grave impacto de la contaminación por plásticos en la crisis mundial y la grave amenaza que supone para la salud humana. También se explica que los plásticos pueden descomponerse en determinadas condiciones ambientales para formar partículas diminutas llamadas Mps. El aumento de los plásticos en nuestras vidas ha causado mucha preocupación en los últimos años, ya sea desde el nivel macro o desde el nivel de los espectadores, el tamaño de las Mps es inferior a 5 mm, existen en diversas formas en el medio ambiente, y estos contaminantes se vierten en el medio ambiente a través de diversas formas. Hay que admitir que los MPs primarios se fabrican deliberadamente. Una vez en el organismo, estos contaminantes pueden causar alteraciones endocrinas, lo que a su vez afecta a la actividad, la reproducción y el crecimiento y, en casos graves, aumenta la probabilidad de cáncer. Varios estudios han aportado pruebas de que los MP están muy extendidos en los océanos del mundo. Entre ellos, el PS es un tipo de Mps, un microplástico especial que contiene monómeros de estireno y benceno, y ambas sustancias se consideran cancerígenas, causando grandes daños a los organismos acuáticos y a los seres humanos.
Tradicionalmente, los microplásticos se han eliminado mediante diversos métodos, como procesos químicos, físicos y biológicos. Sin embargo, en comparación con los reactivos químicos en el tratamiento de la contaminación del agua, los coagulantes naturales presentan ventajas considerables.
Estos son algo específicos en: biodegradabilidad, toxicidad mínima, producción reducida de lodos residuales y viabilidad económica. Además, los coagulantes naturales son más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. Los coagulantes naturales son recursos renovables y no contienen sustancias químicas nocivas que puedan tener efectos a largo plazo sobre el medio ambiente y la salud. Además, el uso de coagulantes naturales suele reducir los lodos residuales y, por tanto, los costes de generación y eliminación de residuos.
En general, el uso de coagulantes naturales puede promover métodos más sostenibles de tratamiento del agua y contribuir a un medio ambiente más sano. Más recientemente, el uso de métodos biológicos, como las algas, ha mostrado un claro potencial para resolver el problema. El uso de la biomagnificación para eliminar contaminantes minimiza la formación de subproductos tóxicos, lo que en última instancia conduce a unos ecosistemas más limpios. Además, las algas son ricas en nutrientes, minerales, ramnosas, ácidos grasos poliinsaturados, omega-6, oligoelementos y enzimas fácilmente digeribles. Tras su uso, las sustancias de las algas también pueden utilizarse como combustible, fertilizante y medicina para evitar la contaminación secundaria. Por su rico contenido en nutrientes y su respeto por el medio ambiente, como coagulante natural, facilita la floculación de los Mps.
Estos resultados demuestran que S. platensis tiene un efecto significativo en la eliminación de PS del medio acuático. Las algas pueden constituir un método cómodo y ecológico, en sustitución de los coagulantes químicos, para eliminar eficazmente los PS del medio acuático.
Los datos experimentales finales muestran que los nuevos coagulantes biológicos naturales pueden eliminar eficazmente la PS del agua, y confirman que las microalgas proporcionan una alternativa práctica y respetuosa con el medio ambiente a la eliminación eficaz de los coagulantes químicos.
Referencias
Mohaddeseh Eydi Gabrabad, Mohammadreza Yari y Ziaeddin Bonyadi Informes científicos volumen 14, número de artículo: 2506 (2024) :Using Spirulina platensis como biocoagulante natural para la eliminación de poliestireno del medio acuoso: rendimiento, optimización y modelización.
Shen, M. et al. (Micro) crisis del plástico: Contribución ineludible a las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero y al cambio climático. J. Clean. Prod. 254, 120138 (2020).
Artículo CAS Google Scholar
Mai, L., Bao, L.-J., Shi, L., Liu, L.-Y. & Zeng, E. Y. Hidrocarburos aromáticos policíclicos asociados a microplásticos en aguas superficiales de los mares de Bohai y Huanghai, China. Environ. Pollut. 241, 834-840 (2018).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Lusher, A., Hollman, P. y Mendoza-Hill, J. Microplásticos en la pesca y la acuicultura: Estado de los conocimientos sobre su presencia e implicaciones para los organismos acuáticos y la seguridad alimentaria (FAO, 2017).
Google Académico
Barari, F. & Bonyadi, Z. Evaluation of the leaching of microplastics from discarded medical masks in aquatic environments: A case study of Mashhad city. Appl. Water Sci. 13(12), 229 (2023).
Artículo ADS CAS Google Scholar
Karbalaei, S., Hanachi, P., Walker, T. R. & Cole, M. Occurrence, sources, human health impacts and mitigation of microplastic pollution. Environ. Pollut. Res. 25, 36046-36063 (2018).
Artículo CAS Google Scholar
Anbumani, S. & Kakkar, P. Efectos ecotoxicológicos de los microplásticos en la biota: A review. Environ. Pollut. Res. 25, 14373-14396 (2018).
Artículo CAS Google Scholar
Duis, K. & Coors, A. Microplásticos en el medio acuático y terrestre: Sources (with a specific focus on personal care products), fate and effects. Environ. Sci. Eur. 28(1), 1-25 (2016).
Artículo CAS Google Scholar
Sharma, S., Sharma, V. & Chatterjee, S. Microplásticos en el mar Mediterráneo: Sources, pollution intensity, sea health, and regulatory policies. Frente. Mar. Sci. 8, 634934 (2021).
Artículo Google Scholar
Bonyadi, Z., Maghsodian, Z., Zahmatkesh, M., Nasiriara, J. & Ramavandi, B. Investigation of microplastic pollution in Torghabeh River sediments, northeast of Iran. J. Contam. Hydrol. 250, 104064 (2022).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Enfrin, M. et al. Liberación de contaminantes nanoplásticos peligrosos debido a la fragmentación de microplásticos bajo fuerzas de cizallamiento. J. Hazard. Mater. 384, 121393 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Yang, J. et al. Efectos de los factores ambientales del suelo y del envejecimiento UV sobre la adsorción de Cu2+ en microplásticos. Environ. Pollut. Res. 26, 23027-23036 (2019).
Artículo CAS Google Scholar
Liu, Z. et al. Efectos de los microplásticos en la inmunidad innata y la microflora intestinal de juveniles de Eriocheir Sinensis. Sci. Total Environ. 685, 836-846 (2019).
Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar
Zahmatkesh Anbarani, M., Najafpoor, A., Barikbin, B. & Bonyadi, Z. Adsorción de tetraciclina en microplásticos de cloruro de polivinilo en medios acuosos. Sci. Rep. 13(1), 17989 (2023).
Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Lithner, D., Nordensvan, I. & Dave, G. Toxicidad aguda comparativa de los lixiviados procedentes de productos de plástico fabricados con polipropileno, polietileno, PVC, acrilonitrilo-butadieno-estireno y epoxi para Daphnia magna. Environ. Pollut. Res. 19, 1763-1772 (2012).
Artículo CAS Google Scholar
Kedzierski, M. et al. Amenaza del envejecimiento del plástico en el medio marino. Adsorp. Desorp. Micropollut. Mar. Pollut. Bull. 127, 684-694 (2018).
Artículo CAS Google Scholar
Barnes, D. K., Galgani, F., Thompson, R. C. & Barlaz, M. Acumulación y fragmentación de residuos plásticos en entornos globales. Philos. Trans. R. Soc. B. 364(1526), 1985-1998 (2009).
Artículo CAS Google Scholar
Zhou, G. et al. Eliminación de microplásticos de poliestireno y polietileno mediante coagulación con PAC y FeCl3: Rendimiento y mecanismo. Sci. Total Environ. 752, 141837 (2021).
Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar
Marsh, K. & Bugusu, B. Envasado de alimentos: funciones, materiales y cuestiones medioambientales. J. Food Sci. 72(3), R39-R55 (2007).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Esmaeili Nasrabadi, A., Zahmatkesh Anbarani, M. & Bonyadi, Z. Investigating the efficiency of oak powder as a new natural coagulant for eliminating polystyrene microplastics from aqueous solutions. Sci. Rep. 13(1), 20402 (2023).
Artículo ADS PubMed PubMed Central Google Scholar
Enyoh, C. E. et al. Panorama de los métodos físicos, químicos y biológicos de eliminación de microplásticos. En Contaminación por microplásticos en medios acuáticos: Presencia, detección y eliminación (eds. Sillanpää, M. et al.) 273-289 (Singapur, 2022).
Capítulo Google Scholar
Padervand, M., Lichtfouse, E., Robert, D. & Wang, C. Eliminación de microplásticos del medio ambiente. A review. Environ. Chem. Lett. 18(3), 807-828 (2020).
Artículo CAS Google Scholar
Cunha, C. et al. Biopolímero a base de microalgas para la eliminación de nano y microplásticos: Una posible biosolución para el tratamiento de aguas residuales. Environ. Pollut. 263, 114385 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Ang, W. L. & Mohammad, A. W. State of the art and sustainability of natural coagulants in water and wastewater treatment. J. Clean. Prod. 262, 121267 (2020).
Artículo Google Scholar
Freitas, T. et al. Optimización del proceso de coagulación-floculación para el tratamiento de aguas residuales textiles industriales utilizando okra (A. esculentus) como coagulante natural. Ind. Cultivos Prod. 76, 538-544 (2015).
Artículo CAS Google Scholar
Mazloomi, S. et al. Eliminación del azul de metileno mediante Saccharomyces cerevisiae: Modelización y optimización de procesos. Desal. Tratamiento del agua. 236, 318-325 (2021).
Artículo CAS Google Scholar
Esmaili, Z. et al. Biosorción de metronidazol utilizando Spirulina platensis microalgas: Modelización de procesos, estudios cinéticos, termodinámicos e isotérmicos. Appl. Water Sci. 13(2), 63 (2023).
Artículo ADS CAS Google Scholar
Sadeghi, A. et al. El efecto del diazinón en la eliminación de carmoisina por Saccharomyces cerevisiae. Desalin. Tratamiento del agua. 137, 273-278 (2019).
Artículo CAS Google Scholar
Nasrabadi, A. E., Ramavandi, B. & Bonyadi, Z. Recent progress in biodegradation of microplastics by Aspergillus sp. en medios acuáticos. Colloid Interface Sci. Commun. 57, 100754 (2023).
Artículo CAS Google Scholar
Zahmatkesh Anbarani, M., Esmaeili Nasrabadi, A. & Bonyadi, Z. Uso de Saccharomyces cerevisiae como nueva técnica para eliminar el poliestireno del medio acuoso: Modeling, optimization, and performance. Appl. Water Sci. 13(8), 166 (2023).
Artículo ADS CAS Google Scholar
Rath, B. Biorremediación microalgal: Prácticas actuales y perspectivas. J. Biochem. Technol. 3(3), 299-304 (2012).
Google Académico
Grosshagauer, S., Kraemer, K. & Somoza, V. El verdadero valor de la espirulina. J. Agric. Food Chem. 68(14), 4109-4115 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Manzi, H. P., Abou-Shanab, R. A., Jeon, B.-H., Wang, J. & Salama, E.-S. Algas: Un organismo fotosintético de primera línea en la catástrofe de los microplásticos. Trends Plant Sci. 20, 20 (2022).
Google Académico
Nasrabadi, A. E., Eydi, M. & Bonyadi, Z. Utilizing Chlorella vulgaris algae as an eco-friendly coagulant for efficient removal of polyethylene microplastics from aquatic environments. Heliyon 20, 20 (2023).
Google Académico
Pan, Y. et al. Eliminación de microplásticos de los medios acuáticos: Una revisión crítica. Environ. Sci. Ecotechnol. 13, 100222 (2023).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Luo, Y., Gao, B., Yue, Q. & Li, R. Application of enteromorpha polysaccharides as coagulant aid in the simultaneous removal of CuO nanoparticles and Cu2+: Effect of humic acid concentration. Chemosphere 204, 492-500 (2018).
Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar
Nasoudari, E., Ameri, M., Shams, M., Ghavami, V. & Bonyadi, Z. La biosorción del rojo Alizarina S por Spirulina platensismodelización de procesos, optimización, estudios cinéticos e isotérmicos. Int. J. Environ. Anal. Chem. 20, 1-15 (2021).
Google Académico
Choudhary, M., Ray, M. B. & Neogi, S. Evaluation of the potential application of cactus (Opuntia ficus-indica) como biocoagulante para el pretratamiento del agua afectada por el proceso de las arenas bituminosas. Sep. Purif. Technol. 209, 714-724 (2019).
Artículo CAS Google Scholar
de Diego-Díaz, B., Duran, A., Álvarez-García, M. R. & Fernández-Rodríguez, J. Nuevas tendencias en la caracterización fisicoquímica de residuos sólidos lignocelulósicos en digestión anaerobia. Combustible 245, 240-246 (2019).
Artículo Google Scholar
Amor, I. B. et al. Biosíntesis de nanopartículas de MgO y ZnO utilizando quitosano extraído de Pimelia Payraudi Latreille para aplicaciones antibacterianas. World J. Microbiol. Biotechnol. 39(1), 19 (2023).
Artículo CAS Google Scholar
Fang, J., Xuan, Y. & Li, Q. Preparation of polystyrene spheres in different particle sizes and assembly of the PS colloidal crystals. Sci. China Technol. Sci. 53, 3088-3093 (2010).
Artículo ADS CAS Google Scholar
Smith, B. The infrared spectra of polymers III: Hydrocarbon polymers. Espectroscopia 36(11), 22-25 (2021).
Artículo CAS Google Scholar
Guo, H. Estructura, dinámica y potencial terapéutico de la ATP sintasa (Universidad de Toronto, 2022).
Google Académico
Kurniawan, T. A. et al. Origen, presencia, distribución, destino e implicaciones de los contaminantes microplásticos en el medio ambiente de agua dulce: A critical review and way forward. Chemosphere 20, 138367 (2023).
Artículo ADS Google Scholar
Adegoke, K. A. et al. Toxicidad, detección y eliminación de microplásticos del agua/aguas residuales. Mar. Pollut. Bull. 187, 114546 (2023).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Lim, H. S., Fraser, A. & Knights, A. M. Spatial arrangement of biogenic reefs alters boundary layer characteristics to increase risk of microplastic bioaccumulation. Environ. Res. Lett. 15(6), 064024 (2020).
Artículo ADS Google Scholar
Neolaka, Y. A. et al. Eficacia del compuesto magnético a base de zeolita natural activada (ANZ-Fe3O4) como nuevo adsorbente para la eliminación de Cr (VI) de las aguas residuales. J. Mater. Res. Technol. 18, 2896-2909 (2022).
Artículo CAS Google Scholar
Ali, I. et al. Interacción de microplásticos y nanoplásticos con la materia orgánica natural (NOM) y el impacto de la NOM en el comportamiento de sorción de contaminantes antropogénicos - una revisión crítica. J. Clean. Prod. 20, 134314 (2022).
Artículo Google Scholar
Wan, Y., Liu, X., Liu, P., Zhao, L. & Zou, W. Optimization of adsorption of norfloxacin onto polydopamine microspheres from aqueous solution: Kinetic, equilibrium and adsorption mechanism studies. Sci. Total Environ. 639, 428-437 (2018).
Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar
Fard, M. B., Hamidi, D., Yetilmezsoy, K., Alavi, J. & Hosseinpour, F. Utilization of Alyssum mucilage as a natural coagulant in oily-saline wastewater treatment. J. Water Process Eng. 40, 101763 (2021).
Artículo Google Scholar
Ren, B., Weitzel, K. A., Duan, X., Nadagouda, M. N. & Dionysiou, D. D. A comprehensive review on algae removal and control by coagulation-based processes: Mechanism, material, and application. Sep. Purif. Technol. 293, 121106 (2022).
Artículo CAS Google Scholar
Cheng, Y.-R. & Wang, H.-Y. Eliminación altamente eficaz de microplásticos mediante microalgas. Scenedesmus abundans. Chem. Eng. J. 435, 135079 (2022).
Artículo CAS Google Scholar
Su, Y. et al. Agregación heterogénea entre microplásticos y microalgas: Puede aportar nuevas ideas para la eliminación de microplásticos. Aquat. Toxicol. 261, 106638 (2023).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Kim, B., Lee, S.-W., Jung, E.-M. & Lee, E.-H. Biosorption of sub-micron-sized polystyrene microplastics using bacterial biofilms. J. Hazar. Mater. 458, 131858 (2023).
Artículo CAS Google Scholar
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