Síntesis y caracterización de nanopartículas de almidón (de mango y maíz) obtenidos por medio de nanoprecipitación para su uso como floculante

Abstract

Usando materiales orgánicos considerados como desecho (semilla de mango) es posible hacer uso de estos como materia prima para generar nuevas aplicaciones. El objetivo de este trabajo fue sintetizar nanopartículas de almidón usando como fuente el maíz y la almendra de la semilla de mango, considerada un desecho agrícola, con el fin de estudiar sus características y proponer una aplicación ambiental. Se empleó el método químico nanoprecipitación para la síntesis de las nanopartículas. La investigación se realizó en varias etapas, en donde se extrajo el almidón de las fuentes botánicas, se estudiaron sus características morfológicas, estructurales y térmicas para conocer su estado inicial. Luego se procedió a sintetizar las nanopartículas con el método químico nanoprecipitación. Las características del almidón y de sus nanopartículas fueron evaluadas aplicando técnicas como microscopia electrónica de barrido de alta resolución para la determinación de la morfología, barrido dinámico de luz para determinar el tamaño de aglomerados de las nanopartículas, difracción de rayos-X, para determinar la estructura de los almidones y el cambio cuando son nanopartículas, análisis termogravimétrico para determinar las propiedades térmicas del almidón y sus nanopartículas, y calorimetría diferencial de barrido para determinar la temperatura de gelatinización de los almidones nativos y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier para la determinación de los grupos funcionales en almidones nativos, modificados y sus nanopartículas. Por último, se exploró si estas nanopartículas sirven para el tratamiento de aguas como floculante. Para este fin, el almidón fue acetilado para permitir su mejor interacción con el agua fría. Se desarrolló una prueba de jarras para determinar la dosi del floculante y se midió pH, turbidez, conductividad eléctrica y color aparente del agua antes y después del tratamiento. Los resultados muestran que se obtuvieron nanopartículas con forma esférica con tamaños variables según la fuente botánica; las nanopartículas de semilla de mango presentan mayor tamaño que las de maíz. Al usar las nanopartículas como floculante, se obtiene una remoción en los parámetros de turbidez y color aparente mayor del 95% mientras que el pH y conductividad no se ven afectados. Las nanopartículas de almidón resultan ser una buena opción al ser usadas como floculante orgánico en el tratamiento de aguas, además de ser obtenidas por un método de bajo costo, fácil operación y usando fuentes de almidón consideradas desecho (Texto tomado de la fuente)

Using organic materials considered as waste (mango seed) it is possible to make use of them as raw material to generate new applications. The objective of this work was to synthesize starch nanoparticles using corn and mango seed kernels, considered as agricultural waste, as a source, in order to study their characteristics and propose an environmental application. The chemical nanoprecipitation method was used for the synthesis of the nanoparticles. The research was carried out in several stages, where the starch was extracted from the botanical sources, its morphological, structural and thermal characteristics were studied to know its initial state. Then the nanoparticles were synthesized using the chemical nanoprecipitation method. The characteristics of starch and its nanoparticles were evaluated by applying techniques such as high-resolution scanning electron microscopy to determine the morphology, dynamic light scanning to determine the agglomerate size of the nanoparticles, X-ray diffraction to determine the structure of the starches and the change when they are nanoparticles, thermogravimetric analysis to determine the thermal properties of starch and its nanoparticles, differential scanning calorimetry to determine the gelatinization temperature of native starches, and Fourier transform infrared spectroscopy to determine the functional groups in native and modified starches and their nanoparticles. Finally, it was explored whether these nanoparticles are useful for water treatment as flocculants. For this purpose, the starch was acetylated to allow its better interaction with cold water. A jar test was developed to determine the dosage of the flocculant and pH, turbidity, electrical conductivity and apparent color of the water were measured before and after treatment. The results show that spherical-shaped nanoparticles were obtained with variable sizes depending on the botanical source; mango seed nanoparticles are larger than corn nanoparticles. When using nanoparticles as a flocculant, the turbidity and apparent color parameters were removed by more than 95%, while pH and conductivity were not affected. Starch nanoparticles turn out to be a good option when used as organic flocculant in water treatment, in addition to being obtained by a low-cost method, easy to operate and using starch sources considered as waste.