La demanda de producción de papel y cartón crece continuamente en todo el mundo, especialmente en la industria del embalaje. Debido a la naturaleza del papel, generalmente requiere un recubrimiento superficial para evitar la entrada de agua, aceite y otras sustancias no deseadas. Estos recubrimientos pueden conllevar elevados costes económicos y medioambientales. El uso de materiales de revestimiento renovables que también sean rentables puede respaldar las estrategias de sostenibilidad.
Una nueva y prometedora técnica que utiliza sustancias poliméricas extracelulares (EPS) recuperadas de lodos granulares anaeróbicos puede ofrecer un enfoque rentable y sostenible para transformar las aguas residuales en productos industrialmente valiosos y ayudar a reducir las emisiones de carbono.
En un estudio publicado en Environmental Science and Ecotechnology , los investigadores recubrieron papel utilizando EPS extraído de varios gránulos anaeróbicos en aguas residuales. Este enfoque mejoró la impermeabilización (65%), así como la resistencia al aceite y la grasa, mientras que la microestructura multicapa del papel estucado exhibió una superficie más suave y menos porosa en general. Las proteínas extracelulares, abundantes en láminas β y espirales aleatorias, desempeñan un papel estructural fundamental en el recubrimiento del papel.
El tratamiento biológico basado en lodos activados ha sido el enfoque más utilizado para eliminar los principales contaminantes de las aguas residuales. Sin embargo, la eliminación del exceso de lodos representa hasta el 50 % de los costos de tratamiento de aguas residuales y presenta un desafío importante en el tratamiento de aguas residuales.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales están pasando a recuperar materias primas, convirtiéndolas en posibles fuentes renovables. Los lodos excedentes, ricos en EPS, son cada vez más atractivos y contribuyen a implementar el paradigma de "biorrefinería" a partir de las plantas depuradoras de aguas residuales. Los biomateriales basados en EPS son alternativas potenciales a los polímeros sintéticos en diversas aplicaciones, como la agricultura, la industria médica y la construcción, ya que contienen polisacáridos, proteínas y sustancias de ácidos húmicos.
En este estudio, se recolectaron gránulos anaeróbicos de una planta de tratamiento de aguas residuales de una cervecería y de una planta de tratamiento de aguas residuales de una industria papelera. Independientemente de las diferentes fuentes de lodo, el EPS de ambos tipos estaba compuesto principalmente de proteínas. Los espectros EEM confirmaron que el triptófano o componentes similares a proteínas eran las sustancias dominantes, junto con componentes similares a los húmicos.
La adición de EPS resultó en un mejor comportamiento a prueba de agua/grasa. Los mejores resultados se lograron con las muestras de EPS procedentes de lodos de la industria papelera, caracterizadas por una mayor fracción de proteínas y contenidos hidrófobos que las otras muestras de EPS. Además, las proteínas extracelulares ricas en láminas β y bobinas aleatorias facilitarían un papel estructural para el recubrimiento del papel.
Esta investigación establece por primera vez que el EPS derivado de gránulos anaeróbicos exhibe interesantes propiedades de barrera contra el agua cuando se utiliza como aditivos para revestimiento de papel. Más importante aún, desde la perspectiva de la industria del papel, estos EPS mejoran la resistencia a la penetración y absorbancia de la grasa. Estos biomateriales recuperados de lodos granulares residuales proporcionan un recurso sostenible para aplicaciones industriales y prometen lograr una economía circular y sostenible.
Más información: Cuijie Feng et al, Sustancias poliméricas extracelulares como biomateriales de revestimiento de papel derivados de lodos granulares anaeróbicos, Ciencias ambientales y ecotecnología (2024). DOI:10.1016/j.ese.2024.100397
Proporcionado por Eurasia Academic Publishing Group
