FABRICACIÓN DE UN BIOADSORBENTE A PARTIR DE FIBRAS DE Cannabis Sativa L. PARA LA REMOCIÓN DE NÍQUEL, CADMIO Y PLOMO EN AGUA ADRIANA MARGARITA SUÁREZ RODRÍGUEZ YORCELYS CARRASQUILLA TEJEDOR UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE CIENCIAS FARMACÉUTICAS PROGRAMA DE QUÍMICA FARMACÉUTICA CARTAGENA DE INDIAS 2023. 1 FABRICACIÓN DE UN BIOADSORBENTE A PARTIR DE FIBRAS DE Cannabis Sativa L. PARA LA REMOCIÓN DE NÍQUEL, CADMIO Y PLOMO EN AGUA ADRIANA MARGARITA SUÁREZ RODRÍGUEZ YORCELYS CARRASQUILLA TEJEDOR Trabajo de grado presentado como requisito para optar por el título de Químico Farmacéutico WILSON MALDONADO ROJAS, PhD Director del trabajo UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE CIENCIAS FARMACÉUTICAS PROGRAMA DE QUÍMICA FARMACÉUTICA CARTAGENA DE INDIAS 2023. 2 Nota de aprobación del jurado ____________________________ ____________________________ ____________________________ ___________________________ Presidente del jurado ___________________________ Jurado ___________________________ Jurado CARTAGENA DE INDIAS, 2023 3 La Universidad de Cartagena y el jurado examinador no se hacen responsables de los conceptos emitidos en el presente trabajo CARTAGENA DE INDIAS, 2023 4 Agradecimientos Hoy termina un capítulo en el libro de mi vida llamado universidad, y digo un capítulo por qué sé que el libro aquí aún no termina. Hoy quiero dar gracias primeramente a Dios por darme la fortaleza y las fuerzas necesarias para no desistir cuando las cosas salían mal. Quiero agradecer y dedicar este trabajo de tesis a mis padres Darwin José Carrasquilla y Hela Tejedor porque fueron y siempre serán mi motivo de inspiración cada día, gracias por confiar en mí, por confiar en que puedo lograr todo lo que me propongo. Hoy quiero retribuirles todo su esfuerzo por hacer de mí una profesional. También quiero agradecer a mis hermanos por qué son también mi motivo de superación, por qué siempre quiero ser un buen ejemplo para ellos. Agradezco y también dedico este trabajo de grado a mis abuelos Margarita Arenas y Néstor Tejedor por todo el amor y apoyo, mi mayor sueño era que me vieran convertirme en profesional y en una persona de bien. A mi compañera de tesis y gran amiga Adriana Suárez infinitas gracias por toda tu paciencia para llevar de la mano juntas este proyecto. A los amigos que me regaló está hermosa carrera, Angie, Camilo, Daniela, Kevin, Andrés y Kenneth gracias por brindarme su amistad y confianza. A mis demás compañeros de grupo y futuros colegas con los que compartí experiencias muy bonitas gracias, cada uno de ustedes deja una huella en mi vida, en mi corazón. 5 A Mi mejor amiga Dayana y a la familia Escalante Rodríguez, infinitas gracias por acogerme y hacer de mi un miembro más de su familia, por la motivación y todo el amor que día a día me brindan. Por otro lado, es muy importante aprovechar este espacio para agradecer a todas las personas que hicieron parte de este largo proceso y que aportaron su granito de arena para que esta meta hoy sea materializada, a mi amigo y futuro colega Duban, el Sr Orlando de la rosa, la Sr Patricia, Wendy y Julián, infinitas gracias por su tiempo y dedicación y paciencia. A la universidad de Cartagena por acogerme como un miembro más de la familia, a la facultad de ciencias farmacéuticas y a todos mis docentes muchas gracias. Estaré eternamente agradecida con todos ustedes. Yorcelys Carrasquilla Tejedor 6 Agradecimientos Primeramente, quiero darle gracias a Dios por haber sido mi guía, por darme la salud y la fuerza para conseguir este logro. Hoy quiero agradecerle a mi mamá Adriana Rodríguez, por todo su amor, por su comprensión, por su apoyo, sus palabras de aliento y a mi padrastro, Ronald Jiménez porque ha sido un verdadero padre para mí, muchas gracias por todo tu apoyo, el cariño que me has brindado y sobre todo por creer en mí. Espero poder recompensar cada esfuerzo y sacrificio que han hecho por mí. A mí hermana, espero que algún día puedas verme como un ejemplo, te agradezco por todas esas noches que te desvelaste conmigo para que no me quedará dormida mientras estudiaba. También gracias a mis abuelos, mis tíos y el resto de mis familiares que siempre me apoyaron durante todo este camino. Quiero dedicarle este trabajo especialmente a una persona que tristemente no se encuentra con nosotros, gracias por sus consejos, por todo su amor, gracias por hacerme sentir especial y espero que dónde se encuentre este feliz y orgullosa de lo que hasta ahora he logrado. A mi amiga y compañera de tesis Yorcelys Carrasquilla, te agradezco por haberte embarcado en esta experiencia conmigo, por tu amistad sincera y por todas las cosas que vivimos durante estos años. A mi querido amigo Camilo Medina, estoy agradecida que Dios me haya bendecido con tu amistad, siempre tendrás un lugar muy especial en mi corazón. 7 También mis más profundos agradecimientos a mis compañeros y amigos Kevin, Angie, Kenneth y Andrés, gracias por su ayuda y por los buenos momentos que pasamos. Quiero aprovechar este espacio para agradecerle a nuestro tutor Wilson Maldonado, por brindarnos ese grano de confianza y darnos la oportunidad de haber desarrollado este trabajo de investigación junto a él. Por otro lado, muchas gracias a todas las personas que hicieron parte de este proceso, en especial a Duban, Señor Orlando de la Rosa, Julián, Señora Patricia y Wendy. A la universidad de Cartagena, a la facultad de Ciencias Farmacéuticas y sus docentes muchísimas gracias por sus conocimientos brindados para formarme como profesional. Adriana Suárez Rodríguez. 8 TABLA DE CONTENIDO LISTA DE TABLAS ........................................................................................................................ 11 LISTAS DE FIGURAS ................................................................................................................... 12 LISTA DE ABREVIACIONES Y SIGLAS ................................................................................... 14 RESUMEN ....................................................................................................................................... 15 1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 17 2. MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 19 2.1 Metales pesados .................................................................................................................... 19 2.1.1 Cadmio (Cd) ......................................................................................................................... 20 2.1.2 Níquel (Ni) ............................................................................................................................. 21 2.1.3 Plomo (Pb) ............................................................................................................................ 22 2.2 Adsorción ................................................................................................................................ 23 2.3 Nanopartículas ....................................................................................................................... 24 2.4 Cannabis sativa y sus componentes activos................................................................. 25 2.5 Espectroscopia de absorción atómica ............................................................................ 27 2.6 Isotermas de adsorción ....................................................................................................... 28 2.6.1 Isoterma de Langmuir. ...................................................................................................... 29 2.6.2 Isoterma de Freundlich. .................................................................................................... 29 3. ANTECEDENTES ...................................................................................................................... 30 4. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 32 Objetivo general ........................................................................................................................... 32 Objetivos específicos .................................................................................................................. 32 5. METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 32 5.1. Obtención de las fibras de Cannabis sativa .................................................................. 32 5.2. Tratamiento alcalino de la fibra de Cannabis sativa ................................................... 33 5.3. Obtención de extracto de hojas de Cannabis sativa .................................................. 33 5.4. Fabricación del bioadsorbente. ........................................................................................ 34 5.5 Caracterización de los adsorbentes ................................................................................. 36 5.6. Evaluación de adsorción de metales por los bioadsorbentes. ................................ 37 5.7. Isotermas de adsorción ...................................................................................................... 38 5.8 Análisis estadístico ............................................................................................................... 39 9 6. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS .............................................................. 39 6.1 Caracterización de los adsorbentes ................................................................................. 39 6.1.1 Caracterización de los adsorbentes por Espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) ................................................................................................ 39 6.1.2 Caracterización de los adsorbentes por Microscopía Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (SEM) .......................................................................................................... 42 6.2. Evaluación de adsorción de metales por los bioadsorbentes ................................. 45 6.2.1. Evaluación de adsorción utilizando el adsorbente CLE ......................................... 47 6.2.2. Evaluación de adsorción utilizando el adsorbente CEF ......................................... 49 6.3. Evaluación de las Isotermas de adsorción .................................................................... 51 6.4. Análisis estadístico entre los dos bioadsorbentes evaluados ................................. 58 7. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 60 8. RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 62 9. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 62 10. ANEXOS ................................................................................................................................... 74 Anexos 1: Evaluación de adsorción por Espectroscopía de Adsorcion Atómica de llama. ............................................................................................................................................... 74 Anexos 2: Tratamiento en medio básico ................................................................................ 77 10 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Taxonomía del Cannabis sativa. Tabla 2. Modelos de isotermas de adsorción para los adsorbentes CLE y CEF. Tabla 3. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Níquel al agregar 50 mg de adsorbente CLE Tabla 4. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Níquel al agregar 50 mg de adsorbente CEF Tabla 5. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Cadmio al agregar 50 mg de adsorbente CLE Tabla 6. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Cadmio al agregar 50 mg de adsorbente CEF. Tabla 7. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Plomo al agregar 50 mg de adsorbente CLE. Tabla 8. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Plomo al agregar 50 mg de adsorbente CEF. Tabla 9. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Cd con adsorbente CLE. 11 Tabla 10. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Cd con adsorbente CEF. Tabla 11. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Ni con adsorbente CLE. Tabla 12. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Ni con adsorbente CEF. Tabla 13. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Pb con adsorbente CLE. Tabla 14. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Pb con adsorbente CEF. LISTAS DE FIGURAS Figura 1. Cadmio en su estado natural. Figura 2. Níquel en su estado natural. Figura 3. Plomo en su estado natural. Figura 4. Planta de C. sativa L. Figura 5. Equipo de adsorción atómica. Figura 6. Tratamiento del material vegetal para la fabricación de los bioadsorbentes Figura 7. Proceso de biofabricación de los adsorbentes. 12 Figura 8. Espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR). Figura 9. Microscopio electrónico de barrido de emisión de campo. Figura 10. Difractograma correspondiente al adsorbente CEF. Figura 11. Difractograma correspondiente al adsorbente CLE. Figura 12. Microfotografía del adsorbente CEF. Figura 13. Microfotografía del adsorbente CLE. Figura 14. Resultados de los porcentajes de remoción de los metales Cd, Ni y Pb utilizando el absorbente CLE en cantidades de 50 mg y 250mg. Figura 15. Resultados de los porcentajes de remoción de los metales Cd, Ni y Pb utilizando el absorbente CEF en cantidades de 50 mg y 250mg. Figura 16. Resultados del comportamiento del porcentaje de remoción de los metales Cd, Pb y Ni cuando se varía la cantidad de los adsorbente CLE y CEF. Figura 17. Resultados de la comparación entre los adsorbentes CLE y CEF usando 50 mg de cada uno. Figura 18. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Níquel con el adsorbente CEF. Figura 19. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Níquel con el adsorbente CLE. 13 Figura 20. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Plomo con el adsorbente CEF. Figura 21. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Plomo con el adsorbente CLE. Figura 22. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Cadmio con el adsorbente CEF. Figura 23. Resultados de la comparación entre los adsorbentes CLE y CEF usando 50 mg de cada uno. LISTA DE ABREVIACIONES Y SIGLAS IUPAC: Unión Internacional de química Pura y Aplicada. Ni: Níquel Cd: Cadmio Pb: Plomo C. sativa: Cannabis sativa. CLE: Bioadsorbente de extracto de hojas de Cannabis sativa L. CEF: Bioadsorbente de fibra y extracto de Cannabis sativa L. EAA: Espectroscopía de absorción atómica 14 RESUMEN La contaminación ambiental se ha posicionado como una de las problemáticas más importantes en la sociedad, especialmente la contaminación del agua por metales pesados. En la industria farmacéutica la planta de Cannabis sativa se ha vuelto de gran relevancia debido a sus componentes que son eficientes para el tratamiento de muchas patologías; recalcando su potencial bioacomulante y adsorbente de metales pesados. Generalmente se explica la adsorción a través de isotermas de adsorción las cuales indican la concentración que logra adsorberse y se evidencia cómo es la interacción superficie-partícula y las características presentadas por la superficie. Aprovechando el auge de los cultivos de Cannabis en Colombia, se elaboró un material bioadsorbente a partir de fibras de C. sativa L. (CEF). Asimismo, se elaboró un bioadsorbente a partir de las hojas de cannabis sativa (CLE) y de esta manera se evaluó la capacidad para la remoción de Cadmio (Cd) donde el rango de concentraciones varió entre 2.0 y 6.0 ppm, en el caso de Plomo (Pb) y Níquel (Ni) el rango de concentraciones varió entre 4.0 y 8.0 ppm, utilizando un Espectrofotómetro de absorción atómica de llama. Además de calcular sus parámetros de cinética e isotermas de adsorción. Dando como resultado una disminución en las concentraciones iniciales de estos metales para el caso de Cd en presencia del adsorbente CEF se obtuvieron porcentajes de remoción hasta de 48,24% y 29,40% para el adsorbente CLE. Para Ni el porcentaje de remoción fue hasta de 44,82% y 80,69% para CEF y CLE respectivamente y por último para Pb 15 los porcentajes de remoción fueron hasta de 74,35% y 79,67% para los adsorbentes CEF y CLE. El análisis estadístico realizado no mostro diferencias estadísticamente significativas entre los dos adsorbentes dado que el valor de p en ambos fue mayor a 0,05 en cada metal. Obteniendo así para níquel un valor de p= 0,2452; plomo un p= 0,4351 y para cadmio un valor de p= 0,5161. Asimismo, el análisis de la evaluación de los modelos de isotermas arrojó que para cadmio y níquel los datos experimentales se ajustan de manera lineal mejor al modelo de Freundlich, sin embargo, los datos experimentales de plomo se ajustan mejor al modelo de Langmuir. Palabras claves: Cannabis, metal, adsorbente, contaminación, toxicidad, remoción 16 1. INTRODUCCIÓN La contaminación del agua en el transcurso del tiempo ha sido un problema inquietante debido a los contaminantes no biodegradables, al manejo inadecuado de residuos, la generación de energía, el aumento de la población, la rápida industrialización, la agricultura, el transporte, la urbanización, el uso excesivo de productos químicos y otras fuentes antropogénicas han aumentado la contaminación ambiental al introducir elementos potencialmente tóxicos a los ecosistemas, representando para el medio ambiente y la salud un gran riesgo (Masindi y Muedi, 2018). Los metales pesados o elementos potencialmente tóxicos como han sido llamados actualmente por la Unión Internacional de Química pura y Aplicada (IUPAC) (Pourret y Hursthouse, 2019), generan una gran inquietud debido a su renuencia y tenacidad en el medio ambiente y a su cabida para ingresar a la cadena alimenticia mediante la bioacumulación. Los peligros para la salud relacionados con estos metales tóxicos requieren el desarrollo de metodologías efectivas para erradicarlos de los efluentes industriales ratificando así la sostenibilidad de los recursos hídricos y controlando los impactos tóxicos en los organismos vivos (Peter et al., 2021). Para la remoción de estos contaminantes del agua se han analizado distintas tecnologías como el intercambio iónico, la filtración por membrana, la precipitación y la electrocoagulación. No obstante, el mayor costo operativo, la menor selectividad y la producción de subproductos peligrosos los hacen menos efectivos en aplicaciones a gran escala (Ince, 2017). La adsorción ha sido considerada como un 17 método eficaz debido a su diseño simple, buena eficiencia, su apatía a los contaminantes tóxicos y su operación de bajo presupuesto y que no da pie a la formación de sustancias nocivas. La adsorción puede ser descrita a través de una isoterma de adsorción, la cual nos indica cómo es la distribución entre la fase sólida y líquida (Okeola y Odebunmi 2010). En los últimos años se han descubierto y utilizado una gran variedad de bioadsorbentes que son innovadores en la adsorción de metales pesados, los cuales también pueden ser utilizados para la eliminación de iones y otros contaminantes que se encuentren presentes en el agua (Uddin, 2017). Los materiales adsorbentes tienen la capacidad o propiedad de retener sustancias tóxicas mediante el proceso de adsorción ya que son capaces de retener altas concentraciones de contaminantes y es por ello por lo que se han vuelto importantes en el tratamiento del agua. Muchos materiales adsorbentes que han sido utilizados para la eliminación de metales pesados suelen ser de gran costo, sin embargo, las fibras de cáñamo obtenidas de la planta de C. sativa L. son una de las fibras naturales disponibles más fuertes y rígidas debido a la disponibilidad generalizada por su alta producción y su bajo costo (Jones y Brischke, 2017). De acuerdo con lo anteriormente mencionado, el objetivo del presente trabajo de investigación fue desarrollar a partir de las fibras de cáñamo un bionanocompuesto que permitiera la remoción de los iones metálicos de Pb, Cd y Ni del agua. 18 2. MARCO TEÓRICO A continuación, se dan a conocer los aspectos teóricos relacionados con metales pesados, Cannabis sativa y adsorción. 2.1 Metales pesados Son elementos metálicos cuya densidad puede ser cinco veces mayor que la densidad del agua e imparten efectos adversos tanto a las plantas como a los animales. Son sustancias con propiedades como la conductancia del calor, la corriente y el brillo de la superficie. El uso de plaguicidas, efluentes de industrias, minería y la erosión tanto por agua como por viento son algunas fuentes importantes que facilitan su entrada al medio ambiente (Mansoor et al., 2021). Los metales como el plomo, mercurio y cadmio tienen poca o ninguna importancia para los organismos vivos, y podrían ser tóxicos cuando están presentes en exceso o durante un período más largo (Naik et al., 2021). Al cuerpo humano, entran a través del agua y de los alimentos, la inhalación de aire y el contacto con la piel. Entre todas estas rutas, el agua es una de las vías más fáciles y principales de entrada de metales pesados a los cuerpos de plantas y animales (Rehman et al., 2021). El efecto de estos metales pesados puede ser inhibidor, estimulante y/o tóxico para las reacciones a nivel celular. Pueden provocar diversas complicaciones tanto en plantas como en animales (Wang et al., 2021). En los seres humanos causan diversos tipos de enfermedades como cáncer, Alzheimer, Parkinson, mineralización ósea, afectación del ADN, ARN, sistema reproductivo, etc. Causan 19 trastornos mentales en niños, mientras que en los adultos causan demencia, funcionamiento anormal de los principales órganos, depresión, visión y alteraciones emocionales (Yuan et al., 2019). Los metales pesados tienen una larga vida dentro del cuerpo humano, por lo que su eliminación del agua es imprescindible para proteger la salud humana. Se han desarrollado varias técnicas para eliminar estos metales pesados del agua, sin embargo, la adsorción es de las más efectivas y económicas (Rehman et al., 2021). 2.1.1 Cadmio (Cd) Es un elemento químico de numero atómico 48 ubicado en el grupo 12 de la tabla periódica. Es un metal pesado azulado y poco abundante; se caracteriza por ser uno de los metales más tóxicos. Es utilizado en la manufactura de productos como pilas, pinturas, fertilizantes, galvanizados de tubos, cerámica, entre otros (Martínez, et al., 2013). El Cd puede provenir de fuentes antropogénicas y naturales, ya sea por actividad volcánica, desgaste geológico, a partir de minas metalúrgicas, ya que el Cd se extrae como subproducto del plomo, zinc, cobre y otros metales (Figura 1). El Cd que llega al agua procede principalmente de vertidos industriales, la contaminación dependerá de la cercanía de las superficies acuáticas a zonas urbanas (Madueño, 2017). 20 Figura 1. Cadmio en su estado natural. Tomada de: (Novais, 2008) 2.1.2 Níquel (Ni) El níquel es un metal duro de color blanco-plateado que se encuentra relativamente abundante en la naturaleza (Figura 2), presentándose principalmente en forma de silicatos, óxidos y sulfuros. Se utiliza para fabricar acero inoxidable y otras aleaciones de metales. La presencia de este metal en los cuerpos acuáticos se debe a la meteorización del suelo o rocas y por origen antropogénico. Entre las fuentes medioambientales más importantes de níquel se encuentran las cenizas producidas en la combustión del carbón, los residuos de la fundición de este elemento, los fangos de depuradoras, y los residuos urbanos (Rodríguez, 2013). 21 Figura 2. Níquel en su estado natural. Tomada de: (Lima, 2010) 2.1.3 Plomo (Pb) El plomo se denomina con el símbolo Pb, es un metal gris, blando y maleable, presente de forma natural en la corteza terrestre (Figura 3). Es un catión divalente que se une fuertemente a los grupos sulfhídrico de las proteínas. Su uso generalizado ha tenido gran impacto en la contaminación ambiental y, en consecuencia, un incremento considerable en su exposición a la población que ha generado graves problemas de salud pública. Entre las principales fuentes de contaminación ambiental destacan la explotación minera, metalurgia y en algunos países el uso persistente de pinturas, gasolinas y aditivos. Este metal también se utiliza en muchos otros productos de uso cotidiano (Azcona-Cruz et al., 2015). 22 Figura 3. Plomo en su estado natural. Tomado de: (Manú, 2017) 2.2 Adsorción La adsorcion es una técnica que presenta un alto porcentaje en remoción de contaminantes, cinética rápida y es posiblemente selectiva dependiendo del tipo de adsorbente, de lo cual dependerá su rendimiento, dado básicamente por la estructura física del mismo (Rubio, et al.,2015). En el tratamiento de aguas residuales los adsorbentes eliminan solutos del agua a través de dos fuerzas, una de atracción hacia la superficie del sólido y otra de repulsión, al iniciarse, la atracción será mayor debido a que toda la superficie se encuentra disponible, a medida que se va adelantando el proceso decrece la velocidad de adsorcion (Marín, et al., 2019). Este proceso es la técnica más utilizada y eficaz para el tratamiento de aguas contaminadas con materiales tóxicos, ya sean orgánicos e inorgánicos son una buena alternativa para eliminar iones metálicos (De los Santos et al. 2018). 23 2.3 Nanopartículas Las nanopartículas (NPs) son partículas de distintos materiales que se encuentran entre tamaños de 1- 100 nm. Las nanopartículas exhiben propiedades químicas y físicas distintivas, en comparación al mismo material con tamaño de partícula mayor, como menor punto de fusión, incremento de área superficial y mayor conductividad térmica y eléctrica (Bharat et al., 2019). No obstante, la propiedad que las hace de mayor interés para la comunidad científica es su gran área superficial la cual permite una mayor interacción de los átomos de las NPs con el sustrato de interés (Rashid et al., 2019). La síntesis de NPs es un proceso complejo, el cual tiene un gran consumo de reactivos químicos, que pueden ser potencialmente dañinos para el ambiente. Por lo cual, para minimizar el uso de estos se han buscados nuevas alternativas, en la que se encuentra la síntesis verde de las NPs; empleando la utilización de compuestos de origen vegetal, que tengan un alto poder antioxidante y sean capaces de reducir cationes en una disolución de sales metálicas (Mantuano et al., 2020). Las NPs son materiales que poseen diversas propiedades fisicoquímicas, las cuales dependen del proceso que se escoja para la síntesis de estas. El método de coprecipitación presenta una gran ventaja debido a su bajo costo y su fácil obtención. Las NPs magnéticas se encuentran constituidas por níquel, hierro, cobalto y sus respectivos óxidos. Las NPs provenientes del hierro han sido objeto 24 de investigación en los últimos años gracias a sus diversas aplicaciones tanto en procesos de catálisis, tratamiento de aguas, entre otras (Hugo et al.,2020). Las NPs de hierro sólidas son obtenidas por el proceso de liofilización, la cual permite congelar las muestras y luego secarlas al vacío para la eliminación del agua por el proceso de sublimación, aplicando calor y presiones bajas. Estás NPs de hierro tienen una alta estabilidad oxidativa, no son tóxicas y gracias a su alta biocompatibilidad pueden ser utilizados a nivel ambiental y biológico (Hugo et al.,2020). 2.4 Cannabis sativa y sus componentes activos La Cannabaceae es una familia de plantas con flores que incluye diez géneros y 117 especies aceptadas (Zhang et al. 2015). El cannabis ha sido el más ampliamente estudiado debido a sus propiedades farmacológicas y psicoactivas. La especie C. sativa ha sido utilizada como fuente de fibras textiles, de aceites a partir de sus semillas y reconocida por sus propiedades psicotrópicas y medicinales. La cepa utilizada para la obtención de fibras se conoce como cáñamo y las fibras que se obtienen de la especie también reciben el mismo nombre. La planta que se utiliza para la extracción de cannabinoides con fines psicotrópicos o medicinales se conoce comúnmente como marihuana o cannabis (Figura 4), de la cual sólo se aprovecha la flor, en la cual se concentran este tipo de compuestos (Small, 2015). 25 Figura 4. Planta de Cannabis sativa L. Fuente:(Köhler, 1897). El cáñamo es el resultado del tratamiento del C. sativa. Esta planta no tiene establecido un clima o lugar para crecer; es una planta que se adapta a muchos lugares del planeta a excepción de zonas polares, teniendo como únicas condiciones para su crecimiento cantidades moderadas de fertilizantes y agua. El cáñamo es rico en fibra y celulosa, estas características lo convierten en la materia prima ideal para la elaboración de fibras textiles y papel (Gutiérrez Junco et al., 2020). Se ha estudiado ampliamente la composición química de la C. sativa, donde se han identificado más de 500 compuestos, entre los que encontramos flavonoides, terpenos, cannabinoides, amidas fenólicas, entre otros (Tabla 1). Los cannabinoides son los metabolitos más abundantes y se conocen alrededor de 70 y el más estudiado de ellos es el THC. Por otro lado, se han identificado más de 120 terpenos 26 en esta planta; se producen más de 20 metabolitos de flavonoides, los cuales se encuentran principalmente en las hojas de la planta (López, et al.,2014). Tabla 1 Taxonomía del Cannabis sativa Reino Plantae División Magnoliophyta Clase Magnoliopsida Orden Urticales Género Cannabis Familia Cannabaceae Especie C.sativa Tomada de: (ITIS, 2022). 2.5 Espectroscopia de absorción atómica (EAA) La Espectroscopia de absorción atómica (EAA) es un método analítico que se emplea en la determinación de elementos que se encuentren en un rango de μg/ml- ng/ml. Entre las aplicaciones de este método se encuentran análisis de muestras orgánicas, agua, muestras geológicas, aleaciones, metales, petróleo y una gran variedad de muestras farmacéuticas y de industrias químicas. La espectroscopia de absorción atómica se emplea en la determinación de metales, destacándose por su buena especificidad, facilidad de operación y sensibilidad, para el análisis la muestra se succiona a una llama de flujo laminar, la cual cumple con la función de la generación de los átomos en su estado fundamental, de los elementos que se encuentran en la muestra. Para la atomización de los elementos se utilizan 27 temperaturas cercanas a los 1500 - 3000°C (control de calidad de insumos y dietas acuícolas, 1993). En términos generales, el equipo emite un haz que atraviesa el sistema de atomización que contiene la muestra en estado de gas atómico, la cual llega a un monocromador que elimina la radiación que no es de interés para el estudio, pasando al detector de la radiación absorbida, que luego se procesa y se amplifica, dando como lugar una lectura de salida (Figura 5) (Gallegos, et al., 2012). Figura 5. Equipo de absorción atómica, tomado de: (Absorción Atómica o ICP Óptico Cómo elegir un nuevo Instrumento Thermo Scientific para Análisis Elemental – Guíalab). 2.6 Isotermas de adsorción Las isotermas de adsorción son ecuaciones matemáticas que determinan la concentración que puede absorberse en una interfase, describiendo así la relación del adsorbato - adsorbente. Aunque la adsorción ha sido descrita por muchos modelos, usualmente son utilizados los modelos de Langmuir y Freundlich (Rivas 28 et al.,2014). El modelo de isoterma de Langmuir ayuda a describir el equilibrio existente entre la solución y la superficie del adsorbente. Este último se encuentra conformado por varios sitios activos donde las moléculas se pueden enlazar químicamente. El modelo de isoterma de Freundlich es utilizado para la descripción de los sistemas sólido - líquido explicando la existencia de una interacción entre moléculas adsorbidas que ocasionan la formación de una multicapa (Andrade, G. 2007). 2.6.1 Isoterma de Langmuir. Este modelo de isotermas normalmente se utiliza para la quimisorción y para la fisisorción a concentraciones bajas y temperaturas moderadamente bajas y viene dada por la siguiente ecuación: 𝐶𝑒 1 𝐶𝑒 = + 𝑞𝑒 𝑞𝑚𝑏 𝑞 2.6.2 Isoterma de Freundlich. Este isoterma considera una superficie heterogénea y es utilizado a concentraciones bajas. Representado por la siguiente ecuación: 1 log 𝑞𝑒 = log𝐾𝐹 + log 𝐶e n 29 3. ANTECEDENTES Las actividades mineras han sido consideradas como una de las principales fuentes de contaminación de los recursos naturales por los impactos negativos que estas han generado en el ambiente. Los metales pesados tienen una relación directa con la actividad minera, ya que ocasionan la migración de estos iones metálicos a suelos o cuerpos hídricos cercanos (Oryazun, et al., 2011). En Colombia la carrera sin control por las actividades mineras ha ocasionado una variedad de problemas sobre la sociedad, ambiente y salud de las personas. La informalidad de la minería de oro esta ligada a la degradación ambiental, debido a que esta es la principal fuente de polución por mercurio (Martinez, et al 2016). Un área que ha despertado gran interés es la funcionalización de fibras textiles como lana o seda para el área de la biomedicina y la industria textil. Las fibras representan una ventaja respecto al uso de suspensiones de nanopartículas o polvos debido a que se evita la agregación de nanopartículas al situarse en las áreas vacías de las fibras de manera dispersa, por lo que es una cualidad útil en las fibras que éstas sean porosas (Ovalle-Serrano et al., 2015). Su campo de aplicación es bastante amplio, desde textiles antibacteriales para ser utilizados en hospitales hasta materiales deportivos (Jagajjanani Rao & Korumilli, 2020). Por ejemplo, Akman et al. (2013) recubrieron textiles de poliacrilonitrilo con nanopartículas metálicas para la absorción de rayos microondas, lo cual resulta útil para aplicaciones en telecomunicaciones, defensa, seguridad y sistemas militares. En trabajos recientes Bastidas et al. (2018), realizaron síntesis de nanopartículas 30 soportadas en fibras de fique que fueron usadas como catalizador del tinte naranja II por una oxidación Fenton, logrando una eficiencia de degradación del 93%. En otro trabajo Shubha et al. (2019), utilizaron fibras de seda que se encontraban desgomadas que contenían nanopartículas de óxido de Zinc, que son útiles en hilos de sutura debido a sus propiedades antibacteriales. Por otra parte, Li et al. (2017), usaron fibras de poliamidoxima funcionalizada para soportar nanopartículas de plata para la aplicación como catalizador. La actividad antibacterial de estas fue aprovechada cuando se usaron fibras de seda como soporte (Jagajjanani Rao & Korumilli, 2020). Fibras de acetato de celulosa fueron usadas como soporte de nanopartículas de plata para ser empleadas en catálisis (Kamal et al., 2017). Por otra parte, Harikumar & Devaraju (2020) utilizaron fibras de bambú para soportar nanopartículas de aluminio y así obtuvieron un nanocompuesto con buenas propiedades mecánicas. Adicionalmente, los bioadsorbentes usados para la remoción de contaminantes, se elaboran a partir de materiales naturales, como subproductos agrícolas, hongos, algas, etc. Estos materiales basados en biomasa están ampliamente disponibles, son económicos, no tóxicos, biodegradables y renovables. Los bioadsorbentes a base de celulosa son muy prometedores en aplicaciones de ingeniería ambiental, incluidas la remediación ambiental y las membranas de filtración de agua (Iravani, 2020; Muqeet et al., 2020). Los nanocompuestos biopoliméricos de quitosano y nanofibras de celulosa pueden absorber iones de metales pesados del efluente acuoso (Islam et al., 2011). 31 4. OBJETIVOS Objetivo general Elaborar un bioadsorbente a partir de las fibras de Cannabis sativa para la remoción de metales pesados en agua. Objetivos específicos 1. Evaluar la capacidad de adsorción y eficiencia de remoción de metales pesados a partir del bioadsorbente fabricado. 2. Determinar la capacidad de adsorción a partir de la cinética y modelos de isotermas. 3. Comparar la capacidad de adsorción de los diferentes bioadsorbentes con fibra y sin fibra de Cannabis sativa. 5. METODOLOGÍA 5.1. Obtención de las fibras de Cannabis sativa Las fibras crudas de Cannabis sativa se obtuvieron de un vivero, con licencia, localizado en el municipio de Turbaco (Bolívar). Los tallos y las hojas fueron separados y sometidos a un proceso de liofilización (Biobase modelo BK-F10PT), el cual se basó en congelar y luego secar al vacío para la eliminación del agua por el proceso de sublimación, aplicando calor y presiones bajas, durante un tiempo de 24 horas, a una temperatura de -70°C y presión de vacío de 0.0001pa. Posteriormente, los tallos fueron sometidos a un proceso de enriado biológico al ser añadidos en agua durante 15 días, con el fin de descomponer el material vegetal 32 para una disminución de la lignina y hemicelulosa para la separación de las fibras del núcleo leñoso (Salentijn et al., 2015); una vez pasados los 15 días los tallos fueron lavados y la fibra separada manualmente (Vinod et al., 2019). Por último, las fibras se llevaron a un horno (Model 20 GC Lab Oven) a 60ºC para ser secadas. (Mazian et al., 2018). 5.2. Tratamiento alcalino de la fibra de Cannabis sativa Se tomaron dos gramos de fibra de Cannabis Sativa y se añadieron 200 mL de NaOH 1,0 M y se mezclaron durante 5 horas en una plancha de calentamiento con agitación constante (Joanlab HS-12), manteniendo la temperatura a 90°C. Posteriormente con agua destilada las fibras fueron lavadas hasta conseguir un pH neutro (Hanna HI 2211) y luego se llevaron a un horno (Model 20 GC Lab Oven) a 60ºC para ser secadas durante toda la noche (Wan Mat Khalir et al., 2020). 5.3. Obtención de extracto de hojas de Cannabis sativa Luego de liofilizar las hojas de Cannabis sativa se procedió a triturarlas con ayuda de un mortero hasta obtener un polvo fino. Para la obtención del extracto se utilizó como solvente agua destilada, tomando 3 g de hojas por cada 100 mL de agua destilada. La mezcla se calentó a 60°C durante 5 horas en una plancha de calentamiento con agitación constante (Joanlab HS-12). Finalmente, se dejó reposar la mezcla hasta alcanzar temperatura ambiente y se procedió a filtrar con ayuda de papel filtro (Drinić et al., 2020 33 5.4. Fabricación del bioadsorbente. Como se puede evidenciar en la figura 6, la fibra que fue tratada con NaOH 1.0 M se sumergió en 30 mL de extracto de C. sativa, la cual se agitó constantemente a 52°C durante 48 horas en una plancha de calentamiento con agitación (Joanlab HS- 12). Más tarde, se realizó un proceso de filtración y el filtrado obtenido se mezcló continuamente con una solución de FeCl3.6H2O 0.1 M, en una relación 1:2 durante 30 minutos a una temperatura de 30°C; se añadió una solución de amoniaco al 25% hasta alcanzar un pH de 10.5, posteriormente se calentó a 80ºC durante 30 min con agitación constante. La mezcla se llevó a freezer hasta bajar la temperatura hasta 10°C y luego se centrifugó (Eppendorf 5702) a 20.000 rpm durante 20 min. Figura 6. Tratamiento del material vegetal para la fabricación de los dos bioadsorbentes. 34 Posteriormente, el sedimento obtenido fue re-dispersado en 5 mL de agua MilliQ, se congeló a -80°C y luego se liofilizo (Biobase modelo BK-F10PT) durante 48 horas, con el fin de que el agua congelada se sublime directamente desde la fase solida a la fase gaseosa, eliminando casi en su totalidad el agua libre que se encuentra presente en el material, pero preservando la estructura molecular del adsorbente, obteniendo así el bioadsorbente de extracto de hojas más fibras de Cannabis (CEF). Complementariamente se procedió a realizar el procedimiento anterior solo con el extracto, es decir, sin incluir las fibras de Cannabis Sativa, dando lugar a el bioadsorbente (CLE) (Figura 7). Figura 7. Proceso de fabricación de los dos bioadsorbentes. 35 5.5 Caracterización de los adsorbentes La química de la superficie se analizó usando un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier (Figura 8) (Shimadzu IR Prestige-21, Japón). Los análisis de Microscopía Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (SEM) se llevaron a cabo en un instrumento FEI QUANTA FEG 650 (Figura 9), equipado con un detector de campo grande; las muestras se recubrieron con una fina capa de carbón antes del análisis. Figura 8. Espectroscopio de infrarrojos por transformada de Fourier. Tomada de (Dutta,2017). 36 Figura 9. Microscopio electrónico de barrido de emisión de campo. Tomado de ICN2 5.6. Evaluación de adsorción de metales por los bioadsorbentes. A partir de patrones de 1000 ppm se prepararon soluciones de Cd, Ni y Pb a concentraciones de 6.0 ,4.0 y 2.0 ppm para Cd y concentraciones de 8.0, 6.0 y 4.0 ppm para Ni y Pb. Una vez preparadas las soluciones de dichos metales se tomaron 20 mL de cada una de las soluciones y se añadieron en tubos falcón, a los cuales fueron agregados 250 mg de adsorbente CEF. Los tubos falcón se dejaron en agitación constante (Corning PC-620D) durante un periodo de 24h. Posteriormente, las soluciones fueron centrifugadas (Eppendorf 5702) a 20.000 rpm durante 20 minutos. Este mismo procedimiento se realizó para el adsorbente CLE. Se utilizó para este análisis un Espectrofotómetro de Absorción Atómica de llama (iCE 350 Thermo Scientific) en el cual se realizó la lectura de las soluciones preparadas y de esta manera se determinó la capacidad de remoción de estos adsorbentes. Estos análisis fueron realizados por triplicado. 37 Seguidamente, se realizaron mediciones, pero en esta ocasión utilizando 50 mg de adsorbente tanto CLE y CEF. Las concentraciones de los metales fueron las mismas utilizadas en el paso anterior. Cada una de las concentraciones fue sometida a condiciones de pH diferentes. Se trabajó con dos pH para cada concentración, los cuales fueron un pH ácido de 3.0 y un pH básico de 9.0. La velocidad de agitación (Corning PC-620D) utilizada fue de 150 rpm. 5.7. Evaluación de las isotermas de adsorción Para la construcción de las isotermas de adsorción se realizaron pruebas donde se hicieron variaciones de las cantidades de los bioadsorbentes y la concentración de cada metal permaneció constante. Para el caso del cadmio, se preparó una solución de 6.0 ppm a partir de un patrón de 1000 ppm. Se tomaron 6 tubos falcón y se añadieron 20 mL de la solución donde se agregaron cantidades de adsorbente que iban desde 25 mg hasta 85 mg para cada uno de los adsorbentes. Para níquel y plomo se prepararon soluciones de 8.0 ppm, igualmente se tomaron 6 tubos falcón para cada metal y se les añadió 20 mL de la solución ya preparada y se les agrego una cantidad de adsorbente que varió desde 10 mg hasta 65 mg para cada uno de los adsorbentes. Luego, se dejaron en agitación constante (Corning PC-620D) durante 24h. Posteriormente se centrifugaron (Eppendorf 5702) las soluciones y se determinó su concentración por Espectrofotometría de Absorción Atómica de llama (iCE 350 Thermo Scientific). Los análisis se realizaron por triplicado. Se ajustaron los parámetros de los modelos Freundlich y Langmuir (Rivas, et al.,2014). 38 5.8 Análisis estadístico Los valores obtenidos dentro de esta investigación fueron presentados como medias ± desviación estándar (SD) comparándose las concentraciones finales de los metales evaluados frente al bioadsorbente elaborado a partir de la fibra de Cannabis sativa y el elaborado a partir de las hojas, es decir, el extracto. Esto con el fin de comparar la eficiencia de remoción de estos contaminantes en presencia de estos dos adsorbentes. 6. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS A continuación, se presentan y discuten los resultados obtenidos en la investigación realizada teniendo en cuenta cada una de las etapas de la metodología presentada. 6.1 Caracterización de los adsorbentes 6.1.1 Caracterización de los adsorbentes por Espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) Este método proporciona un espectro de reflexión de las bandas de los grupos funcionales de las sustancias inorgánicas y orgánicas, por lo cual es posible realizar una identificación de los materiales. Se utilizó la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para caracterizar la presencia de grupos químicos específicos en los materiales. En la figura 10 se muestra el espectro infrarrojo del adsorbente CEF, en el cual se pueden observar picos característicos de dicha sustancia. Entre el número de onda de 3165 cm-1, se encuentra una banda distintiva correspondiente al estiramiento del enlace O-H en el grupo funcional carboxilo (R- 39 COOH). La baja intensidad de esta banda sugiere la presencia de múltiples grupos ácidos, la presencia del grupo carbonilo (C=O). El pico a 1629 cm-1 indica la presencia de una vibración de doble enlace carbono-carbono. Los picos a 1650 y 2000 cm-1 sugieren la presencia de un anillo aromático que contiene al menos una sustitución de un átomo de nitrógeno, lo cual indica la posible presencia de un nitrocompuesto. La presencia de grupos nitrogenados también puede atenuar la banda del grupo ácido. Respecto al pico a 609 cm-1, no se puede determinar con certeza debido a que existen diversos grupos funcionales que presentan una aparición en el rango en el cual se encuentra este valor. Nota: los picos entre 2750 y 1750 cm-1 no pertenecen a la muestra analizada. C=C Sobretono NH2 aromático C=O Figura 10. Difractograma correspondiente al adsorbente CEF. 40 La figura 11 muestra el espectro infrarrojo del adsorbente CLE, revelando la presencia de bandas distintivas características de dicha sustancia. Específicamente, los picos en 3120 y 3030 cm-1 son indicativos de un alcano (C-H). Los picos en 2913 y 2872 cm-1 corresponden a las vibraciones de estiramiento asimétrico y simétrico, respectivamente, de los enlaces C-H en grupos metilo. El pico en 2806 cm-1 indica la presencia de una sal de amina (N-H). Los picos en 1770, 1621 y 1045 cm-1 presentan dificultades para su identificación precisa debido a la existencia de múltiples funciones con rangos de valores similares. En el caso del pico en 1621 cm-1, se consideran posibles funciones como alqueno (C=O), anillo aromático sustituido, amina primaria o amina secundaria. Respecto al pico en 1045 cm-1, las posibles funciones incluyen el anillo de ciclohexano, vibración C-H en un anillo aromático. El pico en 610 cm-1 también presenta una situación similar, donde se requiere una mayor información y análisis para una identificación precisa. Nota: los picos entre 2750 y 1750 cm-1 no pertenecen a la muestra analizada. 41 C-H N-H C=O Sobretono C-C aromático Figura 11. Difractograma correspondiente al adsorbente CLE. 6.1.2 Caracterización de los adsorbentes por Microscopía Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (SEM) Mediante el Microscopio Electrónico de Barrido son adquiridas imágenes de la superficie de una muestra a partir de su interacción con un haz de electrones enfocado sobre la misma. Esta interacción puede dar lugar a diferentes tipos de respuestas del material analizado en función de la energía del haz de electrones incidente y las características de la propia muestra. Los análisis se hicieron a escala de 1,2,5,10,50 y 100 µm, pero sin embargo se pueden observar mejor la morfología de los adsorbentes a una escala de 100µm 42 x100 y 50µm x500 (Figura 12 y 13). De acuerdo con las micrografías obtenidas se pueden observar que el tamaño de las partículas de los adsorbentes no es uniforme, como tampoco la forma de estas mismas, esto pudo ser debido a una falta de homogenización de la muestra antes de ser analizada. Sin embargo, se puede observar en tamaño de 1 y 2 µm la alta porosidad de los adsorbentes, lo que le permite aumentar el área superficial y como consecuencia de esto, la velocidad de adsorción. A B C D Figura 12. Microfotografía del adsorbente CEF (A) 100 µm (B) 50 µm (C) 1 µm (D) 2 µm. 43 A B C D Figura 13. Microfotografía del adsorbente CLE (A) 100 µm (B) 50 µm (C) 1 µm (D) 2 µm. Las plantas como la C. sativa L. han sido utilizadas en la síntesis verde de nanopartículas magnéticas, las cuales han demostrado ser eficientes en la eliminación de desechos tóxicos e iones metálicos del agua actuando como un agente reductor. (Mantuano, et al., 2020). A nivel mundial se han realizados investigaciones con el propósito de mejorar las técnicas de síntesis de nanopartículas verdes; las nanopartículas de hierro es una 44 de las más estudiadas debido a su gran campo de utilidad, entre ellos el tratamiento de aguas, la cual puede ser obtenido por el método de coprecipitación (Andronescu et al., 2010). Los métodos tradicionales para la obtención de las nanopartículas metálicas, consisten en la reacción de una sal o complejo del metal en disolución, con un reductor como el borohidruro sódico (NaBH4), el amoníaco (NH3) u otros complejos inorgánicos, en presencia de algún agente estabilizante o dispersante (polímero, coloide, surfactante o agente complejante), que evite la aglomeración del metal (Casal,2015). Según lo reportado por Hugo, et al., 2020 las nanopartículas pueden ser presentadas en forma de ferro-fluidos o en estructuras sólidas, siendo las primeras presentadas en una solución que favorecía a la no aglomeración y las estructuras sólidas, que se obtienen a partir del proceso de liofilización, con el objetivo de conservar más tiempo estas nanopartículas y mantener la estabilidad de sus propiedades magnéticas. 6.2. Evaluación de adsorción de metales por los bioadsorbentes La Cannabis sativa L., es considerada por varios autores como una de las plantas más hiperacomulativas de metales pesados capaces de mejorar la translocación de contaminantes y mejorando la calidad del agua. Es importante aclarar que la capacidad de adsorción de la planta es limitada y puede variar dependiendo de varios factores, como la concentración de los compuestos en la planta y las condiciones ambientales. Algunos compuestos químicos como los cannabinoides 45 presentes en la planta de Cannabis sativa L. Aunque su función principal no es la adsorción de metales pesados, algunos estudios han sugerido que ciertos cannabinoides, como el cannabidiol (CBD), pueden tener propiedades quelantes, lo que significa que pueden formar complejos con metales pesados y ayudar a su eliminación del medio ambiente. Por otro lado, la estructura interna de la fibra de cannabis sativa es porosa y tiene una alta capacidad de adsorción. Esta característica le permite atrapar y retener metales pesados presentes en el agua o en soluciones acuosas. Al usar la fibra de cáñamo como un material adsorbente, se puede remover eficientemente una variedad de contaminantes, incluyendo metales pesados (López, A., 2021). La fibra de cáñamo es rica en lignocelulosas, que son compuestos estructurales presentes en las paredes celulares de las plantas. Estas lignocelulosas contienen grupos funcionales como hidroxilos y carboxilos, que pueden tener afinidad por los metales pesados y adsorberlos. Es importante destacar que la capacidad de la fibra de cáñamo para adsorber metales pesados puede depender de varios factores, como la composición exacta de la fibra, las condiciones ambientales y las características específicas de los metales pesados en cuestión (García, J et al 2022). De acuerdo con la literatura la hoja de Cannabis sativa L. como en muchas otras plantas hay compuestos conocidos como fitoquelante o quelantes capaces de formar complejos con los metales pesados lo que facilita su adsorción y eliminación 46 (García et al 2022). En algunos estudios se ha sugerido que los terpenos presentes en la hoja de la planta influyen en la adsorción y acumulación de estos metales. Por otro lado, se destacan algunos ácidos orgánicos, donde el principal es el ácido cítrico, el cual también tienen propiedades quelantes, es decir, tiene la capacidad de formar enlaces con los metales pesados ayudando que estos metales se movilicen facilitando su eliminación (García, J. et al 2022). 6.2.1. Evaluación de adsorción utilizando el adsorbente CLE En la figura 14 se puede observar los resultados de los porcentajes de remoción obtenidos para cada metal a las distintas concentraciones tratadas cuando se utilizó el adsorbente CLE variando la cantidad de adsorbente utilizado 50 mg y 250 mg respectivamente. En las gráficas A, B y C Se puede observar el comportamiento de los tres metales al ser expuestos a 50 mg de adsorbente, donde se obtuvo un porcentaje que oscila entre el 11.62% y el 29.40% de remoción para el caso de cadmio (Cd); entre un 32.67% y 80.70% para el caso de níquel (Ni) y un porcentaje de remoción del 40.29% hasta 79.68% para plomo (Pb). En el caso de las gráficas D, E y F se puede observar los porcentajes de remoción que se obtuvieron al exponer a cada de una de las concentraciones de los metales a 250 mg del adsorbente. El comportamiento de remoción para el caso de cadmio vario entre el 21.85% hasta el 99.82%; las concentraciones de níquel variaron desde 53.64% cuando la concentración del metal fue de 4ppm, del 66.18% cuando se sometió a una contaminación de 6 ppm y de 29.07% cuando se trató la 47 concentración más alta. En el caso del plomo la remoción de la contaminación por este metal fue de un 99% de efectividad para todas las concentraciones. ADSORBENTE (CLE) ADSORBENTE (CLE) ADSORBENTE (CLE) 100 100 150 A 64.13 80.70 B C 80 80 79.6832.68 100 60 60 63.10 29.40 40 40 50 40.29 17.39 20 2011.63 0 0 0 2 4 6 4 6 8 4 6 8 Concentración de Cd (ppm ) Concentración de Ni (ppm ) Concentración de Pb (ppm ) ADSORBENTE (CLE) ADSORBENTE (CLE) ADSORBENTE (CLE) 150 150 100 F D E 80 99.34 99.09 97.58 99.81 66.18 100 93.25 100 60 53.64 40 50 50 29.07 21.85 20 0 0 0 4 6 8 2 4 6 4 6 8 Concentración de Pb (ppm ) Concentración de Cd (ppm ) Concentración de Ni (ppm ) Figura 14. Resultados de los porcentajes de remoción de cadmio (Cd), níquel (Ni) y plomo (Pb) utilizando 50 mg y 250 mg de adsorbente CLE. A) Cd para 50 mg; B) Ni para 50 mg; C) Pb para 50 mg; D) Cd para 250 mg; E) Ni para 250 mg; F) Pb para 250 mg. 48 % de remoción de Cd % de remoción de Cd % de remoción de Ni % de remoción de Ni % de remoción de Pb % de remoción de Pb 6.2.2. Evaluación de adsorción utilizando el adsorbente CEF En la figura 15 se puede observar los porcentajes de remoción obtenidos cuando los metales fueron tratados con el adsorbente CEF. En las gráficas A se puede evidenciar que los porcentajes de remoción para el cadmio se encuentran entre el 14.24 y 48.24%. en la gráfica B los porcentajes varían del 35.23 al 59.78% para níquel. En el caso del plomo se puede evidenciar que la remoción fue de 43.83 hasta un 74.36%. Cuando los metales fueron sometidos al tratamiento agregando 250 mg de adsorbente como se evidencia en las gráficas D, E y F se obtuvo una remoción que va desde 89% hasta el 99.80% de descontaminación por parte del adsorbente. ADSORBENTE (CEF) ADSORBENTE (CEF) ADSORBENTE (CEF) 100 60 100 A B 74.36 44.82 80 C48.24 36.96 80 35.23 40 60 60 54.03 43.83 40 40 20 17.57 17.24 20 20 0 0 2 4 6 0 4 6 8 4 6 8 Concentración de Cd (ppm ) Concentración de Ni (ppm ) Concentración de Pb (ppm ) 49 % de remoción de Cd % de remoción de Ni % de remoción de Pb ADSORBENTE (CEF) ADSORBENTE (CEF) ADSORBENTE (CEF) 150 150 D E 150 F 98.61 98.56 99.78 100 100 95.92 97.93 99.7889.23 100 92.34 55.85 50 50 50 0 0 0 2 4 6 4 6 8 4 6 8 Concentración de Cd (ppm ) Concentración de Ni (ppm ) Concentración de Pb (ppm ) Figura 15. Resultados de los porcentajes de remoción de cadmio (Cd), níquel (Ni) y plomo (Pb) utilizando adsorbente CEF. A) Cd; B) Ni; C) Pb cuando la cantidad de adsorbente añadida fue de 50 mg. D) Cd; E) Ni; F) Pb cuando la cantidad de adsorbente utilizada fue de 250 mg. Como se describió en la metodología los tratamientos de cada adsorbente se realizaron haciendo una variación de pH, donde se sometieron las soluciones acuosas a un pH ácido (3.0) y un pH básico (9.0), para observar la influencia que estos tenían en el proceso de adsorción. Evidenciando que se obtuvo un mayor porcentaje de remoción cuando las soluciones acuosas se encontraban en un medio ácido, como se puede ver en el anexo 1. Esto se debe a que la superficie del material que se encuentra cargada positivamente por los grupos aminos y carboxilos es capaz de convertirse en grupos protonados, logrando así una mayor eliminación en las soluciones acuosas (Tejada, et al., 2014). Según lo reportado en la tesis titulada “Evaluación de la capacidad de remoción de plomo y cadmio en soluciones acuosas 50 % de remoción de Cd % de remoción de Ni % de remoción de Pb utilizando resinas de carbón mineral” (Marín, et al., 2019) a altos valores de pH la concentración de iones oxhidrilo aumenta formando así hidroxo - complejos lo que causa que la afinidad de los adsorbentes con los cationes disminuya, lo que no permite una buena remoción de dichos metales como se puede observar en el anexo 2. 6.3. Evaluación de las Isotermas de adsorción En la figura 16 se puede observar el comportamiento en el porcentaje de remoción cuando se aumenta la cantidad en mg de los bioadsorbentes, la eficiencia de la remoción se ve demostrada siendo de esta manera la cantidad de bioadsorbente directamente proporcional al porcentaje de remoción, ambos bioadsorbentes muestran un comportamiento similar, estos ensayos se realizaron con el fin de observar el comportamiento del metal cuando el adsorbente alcanza el equilibrio en un tiempo determinado de 24 horas para de esta manera determinar la cinética de adsorción mediante los modelos de isotermas. El modelado de equilibrio o isotermas de adsorción han sido estudiados para caracterizar la sorción de equilibrio en varios sistemas gas-líquido y líquido-sólido. En un sistema de adsorción líquido-sólido, la interacción entre el adsorbente y el adsorbato es un proceso dinámico y la cuantificación del efecto del adsorbente en el sistema de adsorbato está determinada por la cantidad de adsorbato que elimina el adsorbente en condiciones específicas tales como como tiempo, temperatura, pH y cantidad de adsorbente (Asuquo et al., 2017). 51 Comportamiento de la concentraicón del metal respecto a la cantidad del Comportamiento de la concentraicón del metal respecto a la cantidad del adsorbente (CEF) adsorbente (CLE) 80 100 54.10 80 76.44 60 A B 64.62 42.91 60 40 44.29 40 22.57 18.42 20 11.38 18.48 19.2820 5.40 2.59 3.13 0 0 00 0 35 45 55 65 75 85 0 25 35 45 55 65 75 85 Cantidad de adsorbente (m g) Cantidad de adsorbente (m g) Comportamiento de la concentraicón del metal respecto a la cantidad del Comportamiento de la concentraicón del metal respecto a la cantidad del adsorbente (CEF) adsorbente (CLE) 150 100 80.82 82.08 C 80 74.12D 67.48 100 84.81 92.69 59.09 73.38 60 43.44 48.85 39.60 40 50 23.32 17.59 20 0 0 00 0 10 15 25 35 45 55 65 0 15 25 35 45 55 65 Cantidad de adsorbente (m g) Cantidad de adsorbente (m g) Comportamiento de la concentraicón del metal respecto a la cantidad del Comportamiento de la concentraicón del metal respecto a la cantidad del adsorbente (CEF) adsorbente (CLE) 100 150 79.42 80.76 73.88 74.7880 E F 94.25100 59.90 60 75.18 43.60 69.43 53.31 35.02 40 50 31.83 20 12.80 0 0 0 0 0 15 25 35 45 55 65 0 10 15 25 35 45 55 65 Cantidad de adsorbente (m g) Cantidad de adsorbente (m g) Figura 16. Resultados del comportamiento del porcentaje de remoción cuando se varía la cantidad de los adsorbente CEF: A) Cd; E) Ni; C) Pb y CLE: B) Cd; D) Ni; F) Pb. 52 % de remoción de Ni % de remoción de Pb % de remoción de Cd % de remoción de Ni % de remoción de Pb % de remoción de Cd Los datos de adsorción se ajustaron a los modelos de isotermas de Langmuir y Freundlich (Tabla 2) para evaluar la cinética y mecanismos de adsorción, estos isotermas se aplicaron comparativamente para determinar el modelo que mejor se relacionó con los datos experimentales mostrados en la figura 16. Tabla 2. Modelos de isotermas de adsorción para los adsorbentes CLE y CEF. De acuerdo con los resultados de la tabla 2 se puede decir que en el caso del níquel para ambos adsorbentes CLE y CEF se mostraron valores más altos en el coeficiente de determinación (R2) para el modelo de Freundlich (0,9840-0,9112) que para el modelo Langmuir (0,9206-0,6165) lo que quiere decir que el modelo de Freundlich se ajustó mejor a los datos experimentales, como también puede ser evidenciado en las figuras 17 y 18. 53 Figura 17. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Níquel con el adsorbente CEF. Figura 18. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Níquel con el adsorbente CLE. Así mismo para cadmio, se presentó que los adsorbentes CLE y CEF se ajustan mejor a los modelos de Freundlich ya que presentaron valores de R2 mayores (0,6088-0,8304) en comparación con Langmuir (R2 de 0,5085-0,7422). De esta 54 manera para estos dos metales el modelo de Freundlich supone que la eliminación de estos iones metálicos se produjo en superficies heterogéneas. Lo anterior se ilustra también en las figuras 19 y 20. Figura 19. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Cadmio con el adsorbente CEF. 55 Figura 20. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Cadmio con el adsorbente CLE. En el caso del plomo, el comportamiento del modelo que se ajustó mejor de acuerdo con el coeficiente de determinación es contrario al níquel y cadmio dado de que el modelo que más se ajusta para los adsorbentes CLE y CEF es el modelo de Langmuir con un R2 (0,908-0,9783) debido a que los valores de coeficiente de determinación en el modelo de Freundlich los R2 fueron menores (0,2958-0,2288). De tal manera se puede decir que la eliminación de estos iones metálicos se realizó por una mayor cantidad de sitios activos de adsorción. Estos resultados se pueden apreciar mejor en las figuras 21 y 22. 56 Figura 21. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Plomo con el adsorbente CEF. Figura 22. Resultados obtenidos al aplicar el modelo de Langmuir y Freundlich para Plomo con el adsorbente CLE. 57 6.4. Análisis estadístico entre los dos bioadsorbentes evaluados En la figura 23 se muestran los resultados obtenidos de la comparación de los adsorbentes CLE y CEF para los metales plomo, níquel y cadmio. Según el análisis estadístico realizado en el software graphPad primas, mediante una prueba T o test T. En esta prueba se evidencio que el valor de p para todos los casos fue mayor a 0,05, en el caso de plomo se obtuvo un valor de p=0,4351, para níquel un valor de p=0,2452 y para cadmio un valor de p= 0,5161. De esta manera se puede concluir que no hay diferencias estadísticamente significativas entre los dos adsorbentes para la remoción de estos metales pesados del agua. Por otro lado, también se puede observar que los porcentajes de remoción son más altos cuando hay menor concentración del metal en ppm, de esta manera en el caso de plomo se tuvieron porcentajes de remoción por encima del 70% para ambos adsorbentes cuando se realizó el tratamiento del agua a una concentración del metal de 4 ppm, para cadmio se tuvieron porcentajes de remoción por encima del 49% a una concentración del metal de 2ppm. Sin embargo, en el caso de níquel el comportamiento fue totalmente diferente para este metal se obtuvieron mejores porcentajes de remoción cuando se trabajó con concentraciones altas del metal, es decir, 8ppm dando como resultados porcentajes por encima del 80%. 58 . A B C Figura 23. Resultados de la comparación entre los adsorbentes CLE y CEF usando 50 mg de cada uno. A) Cd; B) Ni; C) Pb En otro estudio parecido Peji et al., (2011) estudió la capacidad de las fibras de cáñamo modificadas químicamente para eliminar Pb2+, Cd2+ y Zn2+iones de soluciones acuosas. Los resultados mostraron que la concentración de iones de metales pesados en la solución podría reducirse de manera efectiva y la tasa de eliminación podría alcanzar más del 80%. Asimismo, et al., (2015) estudió las fibras de cáñamo modificadas como bioadsorbentes para eliminar Ni (II) de soluciones 59 acuosas. Los resultados experimentales mostraron que el adsorbente tiene grandes propiedades de adsorción (237 y 242 mg/g) y estabilidad, lo que indica que el material de biomatriz de fibras de cáñamo tiene un buen potencial de reutilización. 7. CONCLUSIONES En esta investigación se utilizaron residuos de tallos y hojas de cannabis sativa para la elaboración de adsorbentes de origen biológico de bajo costo para la remoción de iones metálicos de cadmio, plomo y níquel del agua. Los resultados arrojaron altos porcentajes de remoción para ambos biadsorbentes entre (53.6 y 90%) y los valores de adsorción se ajustaron a los modelos de Freundlich y Langmuir con valores de R2 para CEF entre (0.2288-0.9783) y para CLE entre (0.2958-0.9840). Los biadsorbentes fabricados demostraron ser útiles como material descontaminante de metales pesados que se encuentren en aguas, debido a los compuestos presentes en la estructura morfológica de la planta. El análisis SEM revela micrografías electrónicas del extracto de hoja de Cannabis combinado con la fibra, mostrando una estructura heterogénea y porosa. Esta observación sugiere una superficie más grande, lo que podría conducir a una mayor retención de contaminantes. En las micrografías electrónicas del extracto de hoja de Cannabis se aprecia una estructura amorfa y heterogénea, con una superficie más lisa. En cuanto al análisis de adsorción de metales, las gráficas indican que ambos materiales son efectivos para eliminar los tres metales pesados. La combinación de 60 extracto de hoja de Cannabis y fibra demuestra un rendimiento superior en la eliminación de plomo y níquel, particularmente en concentraciones de 6 y 8 mg/L, respectivamente. Además, se demostró en esta investigación que no existen diferencias estadísticamente entre los dos adsorbentes dado que el valor de p en ambos fue mayor a 0,05 en cada metal. Obteniendo así para níquel un valor de p= 0,2452; plomo un p= 0,4351 y para cadmio un valor de p= 0,5161 para ambos adsorbentes. En relación con el análisis FTIR, los espectros muestran la presencia de grupos funcionales, incluidos ácidos carboxílicos, terpenoides, metilos, metilinas, aromáticos y anillos cíclicos. Estos hallazgos son indicativos de una muestra de planta representativa. La evaluación del efecto del pH con respecto al adsorbente indica que las especies químicas dependen fuertemente de la acidez del medio, la cual es necesario para competir por los sitios activos de la superficie del adsorbente. Mediante el análisis de los resultados y todos los datos recopilados durante toda la investigación se puede decir que no hay diferencias estadísticamente significativas entre la capacidad de remoción de los dos adsorbentes, aunque si existen estas diferencias entre las concentraciones usadas para cada metal. Luego de una evaluación detallada y de acuerdo con los resultados obtenidos en este trabajo de investigación concluimos que es posible el aprovechamiento de este material de origen vegetal para tratamientos de adsorción de iones metálicos, con el fin de dar 61 una aplicación útil para ayudar de esta manera al medio ambiente a través de la descontaminación del agua. 8. RECOMENDACIONES  Realizar investigaciones donde se evalúe la adsorción con otros metales, como mercurio y cromo que también son metales que pueden impactar de manera perjudicial la salud humana y asimismo son también protagonistas de la contaminación del agua.  Evaluar la factibilidad de estos procesos de adsorción con aguas residuales.  Ejecutar estudios con pH básicos para estimar el comportamiento de la adsorción de metales con este tipo de adsorbentes. 9. BIBLIOGRAFÍA  Agudelo, N., Hinestroza, J. P., & Husserl, J. (2016). Removal of sodium and chloride ions from aqueous solutions using fique fibers (Furcraea spp.). Water Science and Technology, 73(5), 1197-1201.  Akman, O, Kavas, H, Baykal, A, Toprak, M, Çoruh, A, Aktaş, B. 2013. Magnetic metal nanoparticles coated polyacrylonitrile textiles as microwave absorber. J Magn Magnetic Mat, 327:151–158.  Andrade Espinosa, G. (2007). Activación y caracterización de materiales nanoestructurados (CNx y CST): remoción de cadmio (Master's thesis). 62  Andrea Santa-Rios, Benjamin D. Barst, Lesly Tejeda-Benitez, Yuber Palacios- Torres, Jill Baumgartner, Niladri Basu, Dried blood spots to characterize mercury speciation and exposure in a Colombian artisanal and small-scale gold mining community, Chemosphere, Volume 266, 2021, 129001.  Aneeshma Peter, Bruno Chabot, Eric Loranger, Enhanced activation of ultrasonic pre-treated softwood biochar for efficient heavy metal removal from water, Journal of Environmental Management, Volume 290, 2021, 112569  Ángeles López, GE, Brindis, F., Cristians Niizawa, S., & Ventura Martínez, R. (2014). Cannabis sativa L., una planta singular. Revista mexicana de ciencias farmacéuticas , 45 (4), 1-6.  Asuquo, E., Martin, A., Nzerem, P., Siperstein, F., & Fan, X. (2017). Adsorption of Cd(II) and Pb(II) ions from aqueous solutions using mesoporous activated carbon adsorbent: Equilibrium, kinetics and characterisation studies. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(1), 679–698. https://doi.org/10.1016/j.jece.2016.12.043  Ata Ur Rehman, Sadia Nazir, Rabia Irshad, Kamran Tahir, Khalil ur Rehman, Rafiq Ul Islam, Zahid Wahab, Toxicity of heavy metals in plants and animals and their uptake by magnetic iron oxide nanoparticles, Journal of Molecular Liquids, Volume 321, 2021, 114455. 63  Azcona-Cruz, M. I., Ramírez, R., & Vicente-Flores, G. (2015). Efectos tóxicos del plomo. Revista de especialidades médico-quirúrgicas, 20(1), 72-77.  Bastidas, K. G., Sierra, C. A., & Ramirez, H. R. Z. 2018. Heterogeneous Fenton oxidation of Orange II using iron nanoparticles supported on natural and functionalized fique fiber. J Environ Chem Eng, 6(4):4178–4188.  Casal, “Síntesis de Nanopartículas con Propiedades Adsorbentes Mediante Métodos de Química Sostenible”, Tesis de pregrado, Universidade da Coruña, Faculta de de Ciencias Departamento de Química Física e Enxeñería Química, La Coruña, España, 2015.  Chouhan, S., & Guleria, S. (2020). Green synthesis of AgNPs using Cannabis sativa leaf extract: Characterization, antibacterial, anti-yeast and α-amylase inhibitory activity. Materials Science for Energy Technologies, 3, 536–544.  D. Jones, C. Brischke. Performance of Bio-Based Building Materials. Woodhead Publishing. (2017)  Drinić, Z., Vladić, J., Koren, A., Zeremski, T., Stojanov, N., Kiprovski, B., & Vidović, S. (2020). Microwave-assisted extraction of cannabinoids and antioxidants from Cannabis sativa aerial parts and process modeling. J Chem Tech Biotech, 95(3), 831–839.  Duque Schumacher, A. G., Pequito, S., & Pazour, J. (2020). Industrial hemp fiber: A sustainable and economical alternative to cotton. Journal of Cleaner 64 Production, 268. Nahar, L., Uddin, S. J., Alam, M. A., & Sarker, S. D. (2020). Extraction of naturally occurring cannabinoids: an update. Phytochem Anal, , 1–14.  Dutta, A. (2017). Fourier transform infrared spectroscopy. En S. Thomas, R. Thomas, A. K. Zachariah, & R. K. Mishra (Eds.), Spectroscopic Methods for Nanomaterials Characterization (pp. 73–93). Elsevier.  Elena Stojanovska, Mustafa Kurtulus, Abdelrahman Abdelgawad, Zeki Candan, Ali Kilic, Developing lignin-based bio-nanofibers by centrifugal spinning technique, International Journal of Biological Macromolecules, 113, 2018, 98-105.  Gallegos, W., Vega, M., & Noriega, P. (2012). Espectroscopía de absorción atómica con llama y su aplicación para la determinación de plomo y control de productos cosméticos. La Granja, 15(1), 19-29.  Gutierrez Junco, O. J., Pedraza Alvarado, Y. J., & Sanchez, Y. J. (2020, October). Caracterización de fibra de cáñamo mercerizado. In Congreso Internacional de Innovacion en Ingeniería Civil.  Harikumar, R., Devaraju, A. (2020). Evaluation of mechanical properties of bamboo fiber composite with addition of Al2O3 nano particles. Mater. Today: Proceed, 0–3. ∙ Small, E. (2015). Evolution and Classification of Cannabis 65 sativa (Marijuana, Hemp) in Relation to Human Utilization. Botanical Rev, 81(3), 189–294. https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/cadmio.htm  Hugo, R. M. O., Cabezas, J. R. C., Bastidas, V. N. Y., & Cali, D. I. Q. (2020). Síntesis y caracterización fisico-química de nanopartículas magnéticas de hierro (magnetita)–liofilización. Dominio de las Ciencias, 6(3), 1094-1107.  Islam, M, Mishra, P, Patel R. 2011. Arsenate removal from aqueous solution by cellulose-carbonated hydroxyapatite Nanocomposites. J Hazar Mat, 189:755-763  Jagajjanani R, Korumilli, T. (2020). Instant synthesis of silver particles on silk fibres: Characterization and antimicrobial study. Composites Communications, 18, 32–36.  Kamal, T., Ahmad, I., Khan, S. B., & Asiri, A. M. (2017). Synthesis and catalytic properties of silver nanoparticles supported on porous cellulose acetate sheets and wet-spun fibers. Carbohydrate Polym, 157, 294–302.  Katrien Vandepitte, Simona Vasile, Sofie Vermeire, Myréne Vanderhoeven, Wouter Van der Borght, Joos Latré, Alexandra De Raeve, Veronique Troch, Hemp (Cannabis sativa L.) for high-value textile applications: The effective long fiber yield and quality of different hemp varieties, processed using 66 industrial flax equipment, Industrial Crops and Products, Volume 158, 2020, 112969.  Kyzas, G. Z., Terzopoulou, Z., Nikolaidis, V., Alexopoulou, E., & Bikiaris, D. N. (2015). Low-cost hemp biomaterials for nickel ions removal from aqueous solutions. Journal of Molecular Liquids, 209, 209–218. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.05.060  Li, M, Gong, Y, Wang, W, Xu, G, Liu, Y.. 2017. In-situ reduced silver nanoparticles on populus fiber and the catalytic application. Appl Surf Sci, 394, 351–357.  Lima, A. L. L. (2010, abril 30). Níquel (Ni). Mundo Educação. https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/niquel.htm  Lucellys Sierra-Marquez, Jose Espinosa-Araujo, Victor Atencio-Garcia, Jesus Olivero-Verbel. Effects of cadmium exposure on sperm and larvae of the neotropical fish Prochilodus magdalenae. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, Volume 225, 2019, 108577.  M. Ince, O.K. Ince. An overview of adsorption technique for heavy metal removal from water/wastewater: a critical review. Int. J. Pure Appl. Sci, 3 (2017), pp. 10-19.  M.K. Uddin. A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade. Chem. Eng. J., 308 (2017), pp. 438-462 67  Madueño Ventura, F. M. (2017). Determinación de metales pesados (plomo y cadmio) en lechuga (Lactuca sativa) en mercados del Cono Norte, Centro y Cono Sur de Lima Metropolitana.  Mantuano, M. O. M., Jiménez, K. X. B., Fiallo, S. F. A., Rosado, Á. R. H., & Robles, D. V. A. (2020). BIOSÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE HIERRO (FE3O4) EN LA REMEDIACIÓN DE AGUAS CONTAMINADAS. Universidad Ciencia y Tecnología, 24(96), 35-45.  Manu, /. (2017, abril 1). Introducción del plomo. Materiales: Metales y aleaciones. https://metalesysusaleaciones.wordpress.com/2017/04/01/introduccion-del- plomo/  Marín Castro, N., & Vásquez Frieri, Y. (2019). Evaluación de la capacidad de remoción de plomo y cadmio en soluciones acuosas utilizando resinas de carbón mineral.  Martínez Flores, K., Souza Arroyo, V., Bucio Ortiz, L., Gómez Quiroz, L. E., & Gutiérrez Ruiz, M. C. (2013). Cadmio: efectos sobre la salud. Respuesta celular y molecular. Acta toxicológica argentina, 21(1), 33-49.  Mazian, B., Bergeret, A., Benezet, J. Malhautier, L. 2018. Influence of field retting duration on the biochemical, microstructural, thermal and mechanical 68 properties of hemp fibres harvested at the beginning of flowering. Ind crops prod, 116, 170-181.  Novais, S. A. (2008, agosto 4). Cádmio (Cd). Mundo Educação.  Okeola FO, Odebunmi EO. 2010. Comparison of Freundlich and Langmuir isoterms for adsorption of Methylene Bleu by agrowaste derived activated Carbon. Adv. Environ. Biol. 4(3):329-335.  Ovalle-Serrano, S, Carrillo, V, Blanco-Tirado, C, Hinestroza, J, Combariza, M. 2015. Controlled synthesis of ZnO particles on the surface of natural cellulosic fibers: effect of concentration, heating and sonication. Cellulose, 22(3), 1841–1852.  Pejic, B. M., Vukcevic, M. M., Pajic-Lijakovic, I. D., Lausevic, M. D., & Kostic, M. M. (2011). Mathematical modeling of heavy metal ions (Cd2+, Zn2+and Pb2+) biosorption by chemically modified short hemp fibers. Chemical Engineering Journal (Lausanne, Switzerland: 1996), 172(1), 354–360. https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.06.016  Pourret O, Hursthouse A. It's Time to Replace the Term "Heavy Metals" with “Potentially Toxic Elements" When Reporting Environmental Research. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(22):4446.  Rashid, S., Azeem, M., Khan, S. A., Shah, M. M., & Ahmad, R. (2019). Characterization and synergistic antibacterial potential of green synthesized 69 silver nanoparticles using aqueous root extracts of important medicinal plants of Pakistan. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 179, 317-325.  Rivas, C. F., Núñez, O., Longoria, F., & Gonzalez, L. (2014). Isoterma de langmuir y freundlich como modelos para la adsorción de componentes de ácido nucleico sonbre WO3. Saber, 26(1), 43-49.  Rodríguez Banguera, F. A. (2013). Cuantificación de cadmio, plomo y níquel en agua superficial, sedimento y organismo (Mytella guyanensis) en los puentes Portete y 5 de Junio del Estero Salado Guayaquil (Bachelor's thesis).  Rubio, D. I. C., Calderón, R. A. M., Gualtero, A. P., Acosta, D. R., & Sandoval, J. (2015). Tratamientos para la remoción de metales pesados comúnmente presentes en aguas residuales industriales. Una revisión. Ingeniería y región, (13), 73-90.  Salentijn, E., Zhang, Q., Amaducci, S., Yang, M., Trindade, L. M. (2015). New developments in fiber hemp breeding. Ind. Crops Prod, 68, 32–41.  Sathishkumar G, Logeshwaran V, Sarathbabu S, Jha P, Jeyaraj M, Rajkuberan C, Senthilkumar N, Sivaramakrishnan S. Green synthesis of magnetic Fe3O4 nanoparticles using Couroupita guianensis Aubl. fruit extract for their antibacterial and cytotoxicity activities. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2018 46(3):589-598. 70  Shahzadi, T., Rehman, S., Riaz, T., & Zaib, M. (2020). Eco-friendly synthesis of ZnO nanoparticles using Cannabis sativa and assessment of its activities as efficient dyes removal and antioxidant agent. Int J Environ Anal Chem, 00(00), 1–19.  Sheikh Mansoor, Navneet Kour, Sweeta Manhas, Sheikh Zahid, Owais Ali Wani, Vikas Sharma, Leonard Wijaya, Mohammed Nasser Alyemeni, Abdulaziz Abdullah Alsahli, Hamed A. El-Serehy, Bilal Ahmad Paray, Parvaiz Ahmad, Biochar as a tool for effective management of drought and heavy metal toxicity, Chemosphere, Volume 271, 2021, 129458.  Shubha, P., Gowda, M. L., Namratha, K., Shyamsunder, S., Manjunatha, H. B., & Byrappa, K. (2019). Ex-situ fabrication of ZnO nanoparticles coated silk fiber for surgical applications. Materials Chemistry and Physics, 231(March), 21–26.  Sweta Naik, Satya Eswari Jujjavarapu, Self-powered and reusable microbial fuel cell biosensor for toxicity detection in heavy metal polluted water, Journal of Environmental Chemical Engineering, Volume 9, Issue 4, 2021, 105318.  Taneli V., Batello P., Lappalainen L. Tomppo L. (2018) Modification of hemp fibers (Cannabis Sativa L.) for composite applications, Ind Crops Prod, 111: 422-429. ∙ Muqeet, R. Mahar, T. Gadhi, N. Halima.B. 2020. Insight into cellulose-based nanomaterials-A pursuit of environmental remedies. Int J Biol Macromol, 163:1480- 1486 71  Tejeda Benítez, L., Tejada Tovar, C., Marimón Bolívar, W., & Villabona Ortiz, Á. (2014). Estudio de modificación química y física de biomasa (Citrus sinensis y Musa paradisiaca) para la adsorción de metales pesados en solución. Luna azul, (39), 124-142.  Tejeda-Benitez L, Flegal R, Odigie K, Olivero-Verbel J. Pollution by metals and toxicity assessment using Caenorhabditis elegans in sediments from the Magdalena River, Colombia. Environ Pollut. 2016 May;212:238-250.  V. Masindi, K.L. Muedi. Environmental contamination by heavy metals. Heavy metals, 10 (2018), pp. 115-132  Vinod, A., Vijay, R., Singaravelu, D. L., Sanjay, M. R., Siengchin, S., & Moure, M. M. (2019). Characterization of untreated and alkali treated natural fibers extracted from the stem of Catharanthus roseus. Materials Research Express, 6(8), 085406.  Wan Mat Khalir WKA, Shameli K, Jazayeri SD, Othman NA, Che Jusoh NW, Mohd Hassan N. In-Situ Biofabrication of Silver Nanoparticles in Ceiba pentandra Natural Fiber Using Entada spiralis Extract with Their Antibacterial and Catalytic Dye Reduction Properties. Nanomaterials (Basel). 2020 Jun 3;10(6):1104. 72  Wang Heonseop Eom, Minseung Park, Am Jang, Seunggyu Kim, Sang-Eun Oh, A simple and rapid algal assay kit to assess toxicity of heavy metal- contaminated water, Environmental Pollution, Volume 269, 2021, 116135.  Yue Yuan, Yun Wu, Xinlei Ge, Dongyang Nie, Mei Wang, Haitao Zhou, Mindong Chen, In vitro toxicity evaluation of heavy metals in urban air particulate matter on human lung epithelial cells, Science of The Total Environment, Volume 678, 2019, Pages 301-308. 73 10. ANEXOS Anexos 1: Evaluación de adsorción por Espectroscopia de Adsorcion Atómica de llama. Tabla 3. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Níquel al agregar 50 mg de adsorbente CLE. Adsorción de Ni (CLE) mg de concentración Concentración % de adsorbente inicial (ppm) final (ppm) remoción 50 4 2,6930 32,67 50 6 2,1519 64,14 50 8 1,5443 80,7 Tabla 4. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Níquel al agregar 50 mg de adsorbente CEF Adsorción de Ni (CEF) mg de concentración Concentración % de adsorbente inicial (ppm) final (ppm) remoción 50 4 2,5216 36,96 74 50 6 3,8865 35,23 50 8 4,1430 59,76 Tabla 5. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Cadmio al agregar 50 mg de adsorbente CLE Adsorción de Cd (CLE) mg de concentración Concentración % de adsorbente inicial (ppm) final (ppm) remoción 50 2 1,0351 29,4 50 4 3,3043 17,39 50 6 5,3026 11,62 Tabla 6. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Cadmio al agregar 50 mg de adsorbente CEF. Adsorción de Cd (CEF) mg de concentración Concentración % de adsorbente inicial (ppm) final (ppm) remoción 50 2 1,0351 48,24 50 4 3,2975 17,56 75 50 6 4,9659 17,24 Tabla 7. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Plomo al agregar 50 mg de adsorbente CLE. Adsorción de Pb (CLE) mg de concentración Concentración % de adsorbente inicial (ppm) final (ppm) remoción 50 4 0,8128 79,68 50 6 2,2140 63,1 50 8 4,7766 40,29 Tabla 8. Resultados obtenidos con cada una de las concentraciones de Plomo al agregar 50 mg de adsorbente CEF. Adsorción de Pb (CEF) mg de concentración Concentración % de adsorbente inicial (ppm) final (ppm) remoción 50 4 1,0258 74,36 50 6 2,7584 54,03 50 8 4,4936 43,83 76 Anexos 2: Tratamiento en medio básico Tabla 9. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Cd con adsorbente CLE. Concentraciones de Concentraciones de Cadmio antes del Cadmio despues del tratamiento tratamiento 2 ppm 1.9874 4 ppm 3.9174 6 ppm 5.9078 Tabla 10. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Cd con adsorbente CEF. Concentraciones de Concentraciones de Cadmio antes del Cadmio despues del tratamiento tratamiento 2 ppm 1.8758 4 ppm 3.7664 6 ppm 5.6542 77 Tabla 11. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Ni con adsorbente CLE Concentraciones de Concentraciones de Niquel ante del Niquel despues del tratamiento tratamiento 4 ppm 3.9240 6 ppm 5.6407 8 ppm 7.5550 Tabla 12. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Ni con adsorbente CEF. Concentraciones de Concentraciones Niquel antes del despues del tratamiento tratamiento 4 ppm 3.524 6 ppm 5.1879 8 ppm 7.0548 78 Tabla 13. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Pb con adsorbente CLE. Concentraciones de Concentraciones de Plomo antes del Plomo despues del tratamiento tratamiento 4 ppm 3.1548 6 ppm 5.0584 8 ppm 7.0023 Tabla 14. Concentraciones obtenidas al realizar tratamiento a pH 9.0 para Pb con adsorbente CEF Concentraciones de Concentraciones de Plomo antes del Plomo despues del tratamiento tratamiento 4 ppm 2.9879 6 ppm 5.1548 8 ppm 7.4655 79 80