Resumen

Los  contaminantes emergentes  están formados por residuos de medicamentos, productos de limpieza y   plaguicidas, es una nueva especie de polución que poco a poco ha ido presentándose en el agua, suelo y aire. Los farmacéuticos de profesión no han presentado atención a este problema que se avecina por que en el mediano plazo la acumulación de fármacos en el medio ambiente estará presente. El problema es latente por que los métodos actuales de tratamiento de aguas residuales no eliminan a los contaminantes emergentes.

En esta investigación se pretende   comprobar las propiedades adsorbentes de la harina de soya, e implementar un nuevo método de adsorción de ampicilina, amoxicilina, ciprofloxacino y norfloxacino presentes en el  agua.

Se analizaron   los factores que  afectan en la adsorción de la harina de soya sobre los antibióticos  indicados como son, tiempo de contacto del adsorbente con cada antibiótico y velocidad de agitación. Se encontró que en 120 minutos se adsorbe el 75.17 % para ciprofloxacino, pH 6. Mientras que   en ese mismo tiempo se adsorbe el 98.90% para norfloxacino, pH 5.  Ambas soluciones de antibióticos se agitaron a 300 rpm y la harina de soya tenía un tamaño de partícula malla 100, esto se realizó a nivel de laboratorio. El porcentaje de adsorción fue mayor para los  antibióticos  ampicilina 99.55%  y  98.94%  para amoxicilina en 120 minutos. Con la torta de filtración de los antibióticos se elaboraron pellets con antibiótico para uso veterinario.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Actualmente en México no existe una planta tratadora de aguas que elimine antibióticos y fármacos, ya que fueron diseñadas para el tratamiento de materia orgánica. Uno de los problemas son los interruptores endocrinos ya que son sustancias químicas capaces de alterar el equilibrio hormonal, actúan a dosis muy bajas,  y se reporta la feminización del pez cebra  por beta estradiol, el principio activo de los anticonceptivos. En el caso de los antibióticos se han encontrado en mantos acuíferos  y hasta en aguas embotelladas, el problema principal es que los microorganismos  patógenos entran en contacto con los antibióticos presentes en el ambiente y desarrollan mecanismos de resistencia, de tal forma que cuando tomamos antibióticos éstos ya no tiene el mismo efecto pues se disminuye su efectividad.

Es importante llevar acabo esta investigación porque de trata de aplicar una tecnología ya conocida como es la adsorción a un material que se emplea tradicionalmente como sustituto de proteína al incorporarlo a carnes de res, pescado, pollo, etc. incluso como sucedáneo de la leche de vaca al tratar de introducir la leche de soya desde los años ochenta. Afortunadamente para este proyecto, los productos de soya no han tenido una demanda grande por parte del consumidor mexicano, de tal manera que no es parte de la dieta básica de los mexicanos, así el empleo de la harina de soya como material adsorbente de contaminantes emergentes no tiene el inconveniente de quitar alimentación básica a la población y podría usarse a futuro a gran escala cuando se comprueben las propiedades eficaces de adsorción de este material. Desde el punto de vista económico tampoco sería problema pues sería una materia prima barata y de fácil adquisición. Las empresas aceiteras pueden ser los proveedores de la materia prima, pues extraen el aceite de soya para uso comestible y el sólido o residuo lo venden a ganaderos para alimentación como forraje.  De esta manera se resuelve un problema de gran magnitud con una investigación pionera en el uso de la soya como material adsorbente de antibióticos.

Antecedentes

ANTECEDENTES

El trabajo realizado por  P.S. Blanes y colaboradores de la Universidad de Buenos Aires, Argentina titulado “salvado de soja: potencial bioadsorbente  para la remediación de aguas contaminadas con cromo VI” en 2011 propone el uso de la soya para purificar aguas con este metal pesado, Los resultados obtenidos utilizando como biomasa salvado de soja para la eliminación de cromo de soluciones acuosas indicaron que la eliminación de cromo es un proceso que depende de la acidez y la cantidad de salvado de soja. Explica además el mecanismo remoción de cromo VI a cromo III.

Se ha utilizado también  la soya desgrasada para la recuperación de verde de malaquita, según se reporta AlokMittala y colaboradores del Instituto Tecnológico Roorkee de la India en su artículo: “Removal and recovery of malachite Green from waste water using an agricultural waste material, of oiled soya” (2010) explica  el efecto del pH, la concentración de adsorbente, tamaño de tamiz, la dosis de adsorbente, el tiempo de contacto y la temperatura sobre la capacidad de adsorción de la soya desgrasada.

1. Daneshvar y colaboradores utilizaron harina de soya para absorber y reducir cromo VI en solución acuosa considerando como variables el pH, la cantidad de harina de soya y la temperatura concluyendo que la harina de soya es capaz de absorber el cromo VI y reducirlo a cromo III con valores de pH 1 y la temperatura de mayor absorción de 25°C.

Sala y colaboradores utilizaron biomasa ‘para la absorción de metales pesados en agua, entre los materiales que utilizaron esta la cáscara de naranja, el limón y el salvado de soya. Elaboraron columnas de absorción con estos materiales y lograron absorber metales pesados, los metales que absorbieron fueron mercurio, plomo y cadmio, logrando una buena absorción con estos materiales manejando como principal variable el tiempo de contacto entre las soluciones de metales pesados y los bioadsorbentes

Existen varias investigaciones sobre materiales agrícolas donde se presenta la capacidad adsorbente de diferentes contaminantes como metales pesados y colorantes de tipo azoico y en todos ellos se plantea la propuesta viable y económica de emplearlos como alternativa a la solución de contaminantes de esta manera la propuesta de la harina de soya como material adsorbente de contaminantes emergentes (antibióticos) reviste de importancia porque es una propuesta nueva en la remediación de agua con este tipo de contaminantes.

Objetivo

OBJETIVO GENERAL

Investigar la capacidad de adsorción de Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino en soluciones acuosas con harina de soya como adsorbente

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Investigar el efecto del pH sobre la capacidad de la harina de soya para adsorber Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino

Investigar el efecto de la cantidad de harina de soya en la capacidad adsorbente para Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino

Investigar el efecto del tiempo de contacto sobre la capacidad adsorbente de la harina de soya con Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino

Investigar el efecto de la velocidad de agitación sobre la capacidad adsorbente de la harina de soya para adsorber Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino

Investigar el efecto del tamaño de partícula con malla 100 sobre la capacidad de la harina de soya para adsorber Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino

Investigar el funcionamiento del filtro prensa para adsorber Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino con harina de soya, considerando el tiempo de contacto, el tamaño de partícula y la velocidad de agitación de los resultados obtenidos en la etapa de laboratorio.

Justificación

La presencia de  fármacos en el agua ha comenzado a producir problemas a los seres vivos, como el caso de las peces cebra que se han feminizado por la presencia de fármacos esteroidales proveniente de los anticonceptivos. La presencia de trazas de antibióticos en aguas embotelladas además de producir resistencia a los mismos, podría provocar problemas a personas que son alérgicas a los antibióticos. La resistencia a estos fármacos se explica mejor porque en el ambiente existen cantidades ya acumuladas, de tal manera que los microorganismos patógenos tienen contacto con los antibióticos de manera casi permanente y de ahí la resistencia. También se han encontrado zopilotes muertos por ingesta de caballos muertos con naproxeno. La cadena alimenticia sigue su curso y de esta manera la salud, humana y animal se puede ver afectada

La utilización de harina de soya como material adsorbente de antibióticos podría ser una forma de contrarrestar estos problemas, por lo cual buscaremos las condiciones óptimas para que la adsorción de la harina de soya sea en un porcentaje alto y eficiente.

Los contaminantes emergentes  son una serie de sustancias  que provienen de  múltiples productos de uso cotidiano como medicamentos, compuestos empleados en agricultura, productos domésticos, etc. que se encuentran en concentraciones muy bajas y debido a su toxicidad, persistencia y bio acumulación pueden inducir un efecto negativo  en los seres vivo o medio ambiente.

En Europa se cuenta ya con un tratamiento de aguas residuales para contaminantes emergentes ya que encontraron que los peces tenían mutaciones acuáticas. Los compuestos hormonales puedes producir hermafroditismo o  cambio de sexo  en organismos acuáticos. En el medio marino se ha encontrado que los contaminantes son los alquifenolesperflorados, filtros solares y furanos.

Se encontraron compuestos antidepresivos u ansiolíticos, paracetamol, lidocaína, en concentraciones superiores de 37 microgramos por litroen aguas residuales.

Se sabe poco o nada acerca de la  presencia de fármacos en los distintos compartimientos  ambientales y en posibles efectos adversos.No son eliminados en las plantas tratadoras de aguas y se consideran como compuestos pseudo persistentes.

Existen fármacos de uso muy común, como ibuprofeno, diacepam para la depresión, esteroides y  hormonas.

Como se introducen en el medio ambiente  a través de las aguas residuales, pueden llegar a mantos  acuíferos de esta manera  llegan al mar directamente.Pueden circular desde los humanos, animales o por una cadena trófica.

La Fluoroquinolona  es un antibiótico de amplio espectro, en medicina humana, y veterinaria  sintetizado por una nueva quinolona.  ¿Cómo llegan al medio ambiente?  Se administran 200 mg y 500 mg cada doce horas y son excretadas en un 60 y 85 %  sin ser metabolizadas,  pueden tener  una entrada directa al medio si se usan directamente en la agricultura.   El principal problema que desarrolla  en el medio es el desarrollo de cepas resistentes a dicho antibiótico.

Se ha encontrado ciprofloxacino y norfloxacino en las islas canarias en el orden de los microgramos, sobre todo en la gran canaria como lo indica la doctora Sarah Montes de Oca de la Facultad de Ciencias del Mar de la Universidad de as Palmas de la gran canaria en España.

La presencia de estos dos antibióticos en medios marinos resulta  preocupante  y esta es la razón por la cual en la presente investigación se estudiará la capacidad de la harina de soya para adsorber de Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino

Hipótesis

Si se encuentran  las condiciones adecuadas de adsorción de la haría de soya para Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino,  como son pH, tiempo de contacto, velocidad de agitación y cantidad de harina de soya, entonces será posible utilizar este material como material adsorbente eficaz y de bajo costo.

Evaluar el funcionamiento del equipo filtro prensa para la adsorción de Ampicilina, Amoxicilina, Ciprofloxacino y Norfloxacino en etapa piloto considerando los resultados obtenidos de la etapa de laboratorio como son pH, tiempo de contacto, velocidad de agitación y cantidad de harina de soya.

Método (materiales y procedimiento)

Galería Método

Resultados

RESULTADOS

• Resultados de adsorción de Ampicilina con 2.0 g de soya malla 100.
• Resultados de adsorción de ampicilina con 0.5 g, 1.0 g y 2.0 g de  harina malla 100, 300 rpm y pH  0.
• Curva estándar de ampicilina disuelta en agua.
• Resultados de adsorción de amoxicilina con 2.0 g de soya malla 100.
• Resultados de adsorción de amoxicilina con 0.5 g, 1.0 g y 0 g de  harina de soya, malla 100, 300 rpm y pH 6.0.
• Curva estándar de amoxicilina disuelta en etanol al 50%.
• Resultados de adsorción de  norfloxacino utilizando 2.0 g de harina de soya, pH de 5.0, malla 100 y 300 rpm.
• Curva estándar de norfloxacino disuelta en agua utilizando 2.0g de harina de soya.
• Resultados de adsorción de  ciprofloxacino utilizando 2.0 g de harina de soya, pH de 5.0, malla 100 y 300 rpm.
• Curva estándar del Porcentaje de adsorción de Ciprofloxacino utilizando 2.0 g de harina de soya, pH de 6.0 y malla 100.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

• La harina de soya si adsorbe a los antibióticos ciprofloxacino y norfloxacino
• A  los 120 minutos se obtuvo  el 75.17 % de adsorción a pH 6, malla 100 y 300 rpm para  ciprofloxacino.
• A los 120 minutos se obtuvo el  98.9 % de adsorción a pH 5, malla 100 y 300 rpm  para norfloxacino.

Bibliografía

1.- P.S. Blanes et al (2011) “Salvado de soja: potencial bioadsorbente para la remediación de aguas contaminadas con cromo “Quinto congreso de la soya del Mercosur y primer foro de la soya en Asia. Mercosoya 2011. Buenos Aires Argentina.

2.- AlokMittal, LishaKrishnan, V.K. Gupta (2010) “La eliminación y recuperación de verde de malaquita de las aguas residuales mediante un material de desecho agrícola, soja desengrasada” Separación y Purificación Technology, Volumen 43, número 2, mayo de 2010, páginas 125 -128.

3.- López de Alda J. y L. Damiá B.(2011) El problema de los contaminantes emergentes. Instituto de Investigaciones Químicas y Ambientales – CSIC. Barcelona  Universidad de Sevilla, España.

4.- Elorriaga Y., J. Marino D. et. al. (2012) Contaminantes Emergentes: Los productos farmacéuticos en el medio ambiente. Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de la Plata. Argentina. Séptimo Congreso del Medio Ambiente, La plata Argentina.

5.- Cleuvers, M. Mixture (2011) toxicity of the anti-inflammatorydrugsdiclofenac, ibuprofen, naproxen, and acetylsalicylicacid. M. Cleuvers, Ed. 2004. Ecotoxicology and Environmental Safety. 309-315.

6- SALA, L.F.; GARCÍA, S.I.; GONZÁLEZ, J.C.; FRASCAROLI, M.I.; BELLÚ, S.; MANGIAMELI, F.; BLANES, P.; MOGETTA, M.H.; ANDREU, V.; ATRIA, A.M.; SALAS PEREGRIN, J.M. 2010. Biosorción para la eliminación de metales pesados en aguas de desecho. Anales de Química de la Real Sociedad Española.106 (2), 114-120.

7- Chromium adsorption and Cr(VI) reduction to trivalent chromium in aqueous solutions by soya cake N. Daneshvar∗, D. Salari, S. Aber Industrial Water and Wastewater Treatment Research Laboratory, Applied Chemistry Department, Faculty of Chemistry, University of Tabriz, Tabriz, Iran Received 2 May 2001; received in revised form 10 February 2002; accepted 12 February 2002. Journal of HazardousMaterials B94 (2002) 49–61.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography