Resumen Las nanopartículas metálicas tienen una amplia gama de aplicaciones en los sectores de la salud, la electrónica, la óptica, el magnetismo, la biorremediación, la química y la ciencia de los materiales. Varios métodos utilizados para producir nanopartículas no son amigables con el medio ambiente, por lo que esta revisión destaca los beneficios del uso de extractos de plantas para preparar nanopartículas metálicas para investigar un método ecológico. Los extractos de plantas contienen metabolitos secundarios, incluyendo flavonoides, alcaloides, terpenoides, compuestos fenólicos, polisacáridos, aminoácidos y proteínas. Los compuestos presentes en los extractos pueden reducir los iones metálicos de sales y permitir la formación de nanopartículas. Se revisaron los fundamentos de la síntesis de nanopartículas in situ, se realizó una lista de varias plantas utilizadas, los mecanismos propuestos para la síntesis de nanopartículas y, finalmente, se abordaron las aplicaciones en varias áreas.

Abstract Metallic nanoparticles have a wide range of applications in health, electronics, optics, magnetism, bioremediation, chemistry, and materials science. Several methods used to produce nanoparticles are not friendly to the environment, so this review highlights the benefits of using plant extracts to prepare metallic nanoparticles to investigate an eco-friendly method. Plant extracts contain secondary metabolites, including flavonoids, alkaloids, terpenoids, phenolic compounds, polysaccharides, amino acids, and proteins. The compounds present in the extracts can reduce metal ions from salts and allow the formation of nanoparticles. The fundamentals of the in-situ nanoparticle synthesis were reviewed, a list of various plants used was made, the mechanisms proposed for nanoparticle synthesis, and finally, applications in several areas were addressed.

RESUMEN Los materiales lignocelulósicos residuales pueden usarse como adsorbentes de metales pesados presentes en el agua, propiciando la adsorción de iones metálicos sobre la superficie y sitios activos de los biomateriales, resultando en una remoción eficiente y de bajo costo. En este caso, se hace innovación con el aprovechamiento de residuos agroindustriales del fique (Furcraea macrophilla) y del capacho de maíz (Zea mays) como fases adsorbentes de los metales cromo y plomo, con el fin de valorar su capacidad como adsorbente de estos metales presentes en muestras de agua, determinado el tiempo de equilibrio, tipo de isoterma y capacidad máxima de adsorción; encontrando que en un tiempo de 12 horas, la fibra de fique tiene una capacidad de adsorción de Cr y Pb de 7,81 ± 1,40 mg/g y 169,51 ± 1,37 mg/g respectivamente, observando, una forma de isoterma de adsorción tipo Freundlich; mientras que la fibra de capacho de maíz presenta una capacidad de adsorción de 13,35 ± 3,28 mg/g para cromo y 15,01 ± 3,47 mg/g para plomo, mostrando un comportamiento en su isoterma de adsorción tipo Langmuir, concluyendo que ambas fibras tienen potencial para la remoción de los metales estudiados, especialmente la fibra de fique.

ABSTRACT Residual lignocellulosic materials can be used as adsorbents for heavy metals present in water, promoting the adsorption of metal ions on the surface and active sites of biomaterials, resulting in a low-cost and efficient removal. In this case, the residues from the agroindustrial use of the fique (Furcraea macrophilla) and the agricultural process of the corn maize (Zea mays) were studied as adsorbing phases of chromium and lead metals, in order to assess their capacity as biosorbents of these metals present in water samples, determined by equilibrium time, type of isotherm and maximum adsorption capacity; finding that in a time of 12 hours, the fique fiber has an adsorption capacity of Cr and Pb of 7,81 ± 1,40 mg/g and 169,51 ± 1,37 mg/g respectively, observing, a form of Freundlich type adsorption isotherm; while the corn layer fiber has an adsorption capacity of 13,35 ± 3,28 mg/g for chromium and 15,01 ± 3,47 mg/g for lead, showing a behavior in its Langmuir-type adsorption isotherm , concluding that both fibers have potential for the removal of the metals studied, especially the fiber of fique.

Resumen Bases de Schiff derivadas de grupos ferrocenilos altamente reactivos y grupos aromáticas fueron preparadas exitosamente. La habilidad de los sistemas como sensores para detectar diversos iones metálicos se vió en la variación de las características observadas en sus espectors. La interacción de iones Cu2+ con el receptor produce una banda MLCT en la región visible. Los estudios de voltametría cíclica indican la concentración de los iones metálicos necesaria para una detección eficiente. Estudios antimicrobianos in vitro y cálculos de la energía de puentes de hidrógeno para las interacciones entre los sensores (bases de Schiff) y las proteínas de microorganismos selectos, basados en estudios de acoplamiento molecular, confirman la actividad antifúngica de los nuevos compuestos reportados.

Abstract Schiff bases comprised of highly reactive ferrocene derivatives and normal aromatic moiety have been prepared successfully. Spectral variations noticed in the spectra of newly synthesized receptors for the addition of different metal ions discloses the multi metal ion sensing ability of the prepared sensors. Harmonization of Cu2+ ions with receptor originate as MLCT band in the visible region. Shrewdness made from the data obtained from cyclic voltammetry studies give an idea about the concentration of metal ions needed for effective sensing. In vitro antimicrobial studies and H- bond energy calculation for the interaction between the above sensory materials and proteins of selected microorganisms using molecular docking studies disclosures the antifungal activity of newly prepared materials.

Abstract A lead ion-imprinted polymer (IIP) based on methacrylic acid (MAA) and 4-vinylpyridine (4VP) as functional monomers has been synthesized by a radical precipitation method. The complex Pb-MAA-4VP was polymerized with ethylene glycol dimethacrylate as the cross-linker agent. The material was used in solid phase extraction (SPE) coupled with capillary electrophoresis (CE) for the determination of lead in infant formula samples. The physical-chemical properties of the IIP were characterized by scanning electron microscopy, IR spectroscopy, and Freundlich and Dubinin-Raduskevich models. The IIP selectivity was determined in presence of Ca(II), Mg(II), Cd(II), Cr(III) and Cu(II), which are present in the infant formula sample. The proposed methodology (SPE-CE) for the determination of lead has a limit of detection of 0.5 µg L-1 and a limit of quantification of 1.5 µg L-1, with an intra and inter-day repeatability of less than 5 % RSD in all cases. Four of twenty samples were positive for lead with concentrations ranging from 10 to 43 µg kg-1, and the results were compared with ETAAS. ANOVA demonstrated no significant difference between the results obtained by SPE-CE and ETAAS (α = 0.05 %).

Resumen Se realizó la síntesis de un polímero impreso de iones (IIP) vía radicales libres para la extracción efectiva de plomo, empleando como monómeros funcionales ácido metacrilico (MAA) y 4-vinilpiridina (4VP). El complejo Pb-MAA-4VP fue polimerizado empleando al dimetacrilato de etilenglicol como agente entrecruzante. El polímero fue utilizado en un sistema de extracción en fase sólida (SPE) acoplado a electroforesis capilar (CE) en la determinación de plomo en muestras de fórmulas infantiles. El IIP óptimo fue caracterizado respecto a su morfología y propiedades fisicoquímicas mediante microscopia electrónica de barrido, espectroscopia IR e isotermas de adsorción (modelo Freundlich y Dubinin-Raduskevich). La selectividad del IIP se estudió en presencia de iones metálicos contenidos en las fórmulas infantiles tales como: Ca(II), Mg(II), Cd(II), Cr(III) y Cu(II). La metodología propuesta en el presente trabajo (IIP-SPE-CE) mostró límites de detección de 0.5 µg L-1 y límites de cuantificación de 1.5 µg L-1, con una repetitividad y reproducibilidad adecuadas (< 5 % DER) en todos los casos. Cuatro de las veinte muestras analizadas dieron positivo a la presencia de plomo con concentraciones entre 10 a 43 µg L-1, dichos resultados fueron comparados con una metodología de referencia (ETAAS). El análisis de ANOVA demostró que no existe diferencia significativa entre los resultados obtenidos por IIP-SPE-CE y ETAAS (α=0.05 %).

ABSTRACT Thiourea derivatives have been used as receptors in the development of selective electrodes to metallic ions (ISEs). Among the receptors used in the construction of ISEs to Pb(II) ions are: 1-benzoyl-3,3-dimethylthiourea (1), 1-(2-furoyl)-3,3-dimethylthiourea (2) and 1-(2-thiophenyl)-3,3-dimethylthiourea (3). Although, there are several analytical studies on the performance of these sensors, the development of theoretical models is important to elucidate the differences observed in their response. In this work, the density functional B3LYP and the 6-311G (d, p) basis set was used to calculate the geometry, the electronic structure, the IR spectra, the energies of the HOMO-LUMO orbitals and the global reactivity parameters of these molecules. The calculated parameters were related with those of the analytical response characteristics for the constructed sensors. A good correspondence between theoretical and experimental parameters was found and could be established the order of reactivity: (3)> (1) ≈ (2) for the studied receptors.

RESUMEN Los derivados de tiourea han sido empleados como receptores en el desarrollo de electrodos selectivos a iones metálicos (ESIs). Entre los receptores utilizados para la construcción de ESIs a iones Pb(II) se encuentran: 1-benzoil-3,3-dimetiltiourea (1), 1-(2-furoil)-3,3-dimetiltiourea (2) y 1-(2-tiofenil)-3,3-dimetiltiourea (3). Aunque existen varios estudios analíticos sobre el comportamiento de estos sensores, es importante el desarrollo de modelos teóricos que permitan esclarecer las diferencias observadas en su respuesta. En este trabajo se emplea el funcional B3LYP y la base 6-311G(d,p) para calcular la geometría, la estructura electrónica, los espectros IR, las energías de los orbitales HOMO-LUMO y los parámetros de reactividad global de estas moléculas. Se relacionaron los parámetros calculados con los de respuesta analítica que muestran los sensores construidos. Se encontró una buena correspondencia entre los parámetros teóricos y experimentales y se pudo establecer el orden de reactividad: (3) > (1) ≈ (2) para los receptores estudiados.

ABSTRACT The inhibitory effect of Ni (II), Zn (II), Pb (II) and Al (III) metal ions on microorganisms present in a activated sludge using closed respirometry is shown. The degree of inhibition was determined using sludge with different ages. The ion that exerted the greatest toxicity for the rector of the 5-day sludge age was Ni (II) and for the 10-day was Zn (II). The order of the inhibitory effect for each metal concentration and age of the studied sludges varies, compared to other studies. It was demonstrated that the sludge age and concentration of the metals had a statistically significant effect on the inhibition of the biomass.

RESUMEN Se muestra el efecto inhibitorio de los iones metálicos de Ni (II), Zn (II), Pb (II) y Al (III) sobre microorganismos presentes en un lodo activado mediante la respirometría cerrada. Se determinó el grado de inhibición empleando lodos con diferentes edades. El ión que ejerció mayor toxicidad para el rector de edad del lodo 5 días fue el Ni (II) y para el de 10 días fue el Zn (II). El orden del efecto inhibitorio para cada concentración del metal y edad del lodo estudiado varía, en comparación con otros estudios, debido a la diversidad microbiológica de los lodos activados y el comportamiento de los microorganismos. Quedó demostrado que la edad del lodo y la concentración de los metales tuvieron un efecto estadísticamente significativo sobre la inhibición de la biomasa.

Abstract Metal-organics frameworks are coordination polymers constituted of a metallic center and an organic ligand that can be designed using biocompatible metal ions (e.g. Fe+3, Zn+2, Mg+2, Ca+2 y Mo+6) and bioactive organic ligands yielding to the modulation of the structure and properties materials in the nano scale. The aim of this work is provide an outlook about the materials applied for drug delivery systems, emphasizing the advantages, advances and challenges in the controlled drug delivery using nanostructured MOFs, the delivery mechanism, degradability and antimicrobial activity is also presented.

Resumen Las estructuras metal-orgánicas (MOFs) son polímeros de coordinación que se componen por un centro metálico y un ligando orgánico, que pueden diseñarse empleando iones metálicos biocompatibles (Fe+3, Zn+2, Mg+2, Ca+2 y Mo+6) y ligandos orgánicos bioactivos, permitiendo la modulación de la estructura y propiedades a escala nanométrica. El objetivo del presente trabajo es dar a conocer un panorama de los materiales empleados en la liberación de fármacos, enfatizando las ventajas, avances y retos en la liberación de fármacos con MOFs nanoestructurados, así como su mecanismo de liberación, degradación y actividad antimicrobiana.

Resumen Cáscara de cacao fue empleada como bioadsorbente natural para remover cromo6+ en soluciones acuosas con concentraciones equivalentes a las generadas en procesos de curtiembre. Un análisis por FTIR del material antes y después del proceso de adsorción ratifica la presencia de grupos funcionales (lignina, celulosa, hemicelulosa), que favorecen la adsorción de los iones metálicos del cromo. El efecto de la temperatura y el diámetro de partícula sobre el porcentaje de metal adsorbido fue estudiado. La concentración del metal en la solución fue detectada por adsorción atómica. Obteniendo una adsorción máxima de 24.7% a temperatura de 28°C y 0.8mm diámetro de partícula. La Isoterma de Sips fue el modelo que mejor ajustó los datos de equilibrio. Los datos cinéticos fueron ajustados, encontrándose un mayor coeficiente de correlación para el modelo de pseudo segundo orden. La biomasa contaminada con cromo fue encapsulada mediante la técnica estabilización/solidificación para su disposición final.

Abstract Cocoa shell was used as a natural bioadsorbent to remove chromium6+ in aqueous solutions with concentrations equivalent to those generated in the tanning process. An FTIR analysis of the material before and after the adsorption process confirms the presence of functional groups (lignin, cellulose, hemicellulose), which favor the adsorption of chromium metal ions, which favor the adsorption of chromium metal ions. The effect of temperature and particle diameter on the percentage of adsorbed metal was studied. The concentration of the metal in the solution was done by atomic adsorption. A maximum adsorption capacity of 24.7% at a temperature of 28°C and 0.8mm particle diameter. The Sips Isotherm yielded a better adjustment of the balance data. The kinetic data were adjusted, finding a higher correlation coefficient for the pseudo second order model. Chromium contaminated biomass was encapsulated by the stabilization / solidification technique for final disposal, leaching tests performed do not show detectable concentrations of the metal in the solution.

Resumen Se sintetizó un nuevo polímero orgánico con características que le permiten actuar como agente extractante de iones metálicos. Se fabricaron membranas a partir de policloruro de vinilo (PVC), plastificante éter de 2 nitrofenil octilo (NPOE) y polímero sintetizado que se emplearon en la extracción de oro a partir de disoluciones acuosas del metal. Se estudió, además, el efecto de la adición de tetrafenilborato de sodio (Na-TFB) para mejorar el intercambio iónico entre la solución de trabajo y la membrana fabricada. Se determinó la composición y el espesor de la membrana con la cual se obtuvo el mayor porcentaje de extracción de oro, así como la selectividad del material hacia Au3+ en presencia de otros iones metálicos (Cu2+, Pb2+, Ca2+, Zn2+, Fe3+, Ni2+ y Al3+), cada uno con una concentración inicial de 1,4x10-4 M. Los resultados mostraron que en un ciclo se alcanzaron porcentajes de extracción cercanos al 80 % del contenido inicial de la solución (1x 10-4 M), con la ventaja de que se pudo reutilizar la misma membrana en tres ciclos sin pérdidas apreciables de eficiencia.

Abstract We synthesized a new organic polymer whose characteristics allow it to act as an extracting agent for metal ions. Membranes were made from polyvinylchloride (PVC) and 2 nitrophenyl octyl ether plasticizer (NPOE) together with the synthesized polymer and were used to extract gold from aqueous solutions of the metal. Additionally, we added sodium tetraphenylborate (Na-TFB) to improve the ion exchange between the working solution and the manufactured membrane. We determined the composition and membrane thickness showing the highest percentage of gold extraction, as well as the material selectivity towards Au3 + in the presence of other metal ions (Cu2+, Pb2+, Ca2+, Zn2+, Fe3+, Ni2+, and Al3+), each with an initial concentration of 1.4x10-4 M. The results showed percentages close to 80% of the initial content of the solution (1x10-4 M) extracted in one cycle; besides we were able to reuse the same membrane during three cycles without appreciable losses of efficiency.

Abstract The electrocoagulation is considered as a technique with great potential to replace the conventional method of coagulation-flocculation induced by chemical reagents. Currently, this technique has been taken with interest in wastewater treatments in public services of water supplies, industries, and sanitation. Briefly, the electrocoagulation generates in-situ the metallic ions, which are the precursors of a broad range of coagulant species. The amount of generated ions is easily controlled with the time of electrolysis and the cell parameters set-up (e. g., potential or current). The coagulants will be composed by a variety of oligomeric species with different surface charges. These coagulants will destabilize and "catch" pathogenic microorganisms or colloidal particles from the wastewaters. Afterward, the excess of coagulants will entail the formation of precipitates (a.k.a. flocculation) which are easily removed by filtration. Herein, two different qualities of metallic aluminum were tested for the electrogeneration of coagulant species: a) aluminum obtained from soda drink cans, and b) pristine aluminum. The electrochemical characterization has shown that the aluminum coming from commercial soda drinks produces higher loads of coagulant agents than the pristine aluminum under the same experimental conditions. Hence, commercial aluminum was chosen as anodic material for the treatment of artificial waters infected with three types of bacteria: Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, and Staphylococcus aureus, respectively. The experimental results have shown an effectiveness of the 100% on the removal of Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli, whereas for Staphylococcus aureus the removal efficiency was 99.86%.

Resumen La electrocoagulación es un método alternativo a los métodos convencionales de coagulación-floculación usados en tratamiento de aguas residuales. Hoy en día, esta técnica se emplea para el tratamiento de aguas residuales domésticas, industriales y sanitarias. En el proceso de electrocoagulación se generan iones metálicos in situ (p. ej., iones generados por el paso de corriente eléctrica, electrólisis). Estos iones son precursores de una variedad de especies coagulantes y su producción puede controlarse con facilidad por el tiempo de la electrólisis y los parámetros establecidos en la celda electrolítica (p. ej., corriente o potencial). Las especies coagulantes pueden presentar diversas cargas superficiales y el proceso de coagulación se da por interacción de dichas especies con los contaminantes contenidos en las aguas residuales. Estos coagulantes son capaces de atrapar partículas coloidales o incluso los microorganismos patógenos que podrían crecer en las aguas. La sobreproducción de coagulantes durante la electrólisis favorece la formación de flóculos, que a su vez precipitan en la celda electrolítica. Una vez finalizada la electrólisis, el precipitado se remueve con facilidad por filtración simple. En el presente manuscrito se evaluó la eficiencia de la electrocoagulación, usando ánodos de aluminio comercial obtenidos a partir de latas de bebidas convencionales (latas de refrescos o cerveza). El aluminio comercial se caracterizó electroquímicamente y se comparó con aluminio de alta pureza. La caracterización electroquímica demostró que el aluminio comercial produce mayores cantidades de agentes coagulantes bajo las mismas condiciones experimentales. Por ello, el aluminio comercial se utilizó como material anódico para el tratamiento de aguas artificiales infectadas con tres tipos de bacterias: Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli y Staphylococcus aureus, respectivamente. Los resultados experimentales han mostrado una efectividad de remoción de 100% cuando las aguas están infectadas de Pseudomonas aeruginosa o Escherichia coli, mientras que las aguas infectadas con Staphylococcus aureus presentaron una eficiencia de remoción de 99.86%.

Resumen: Las xilanasas son enzimas que hidrolizan el xilano, produciendo azúcares fermentables tales como xilosa y xilobiosa con aplicaciones industriales muy diversas entre las que destaca el biobleaching y la producción de bioetanol de segunda generación. El objetivo principal del presente estudio se enfoca en la optimización de la producción de xilanasa bacteriana por parte de la bacteria Bacillus sp. K1. La misma ha sido previamente aislada de muestras de madera en putrefacción recolectadas en las premisas de la Universidad de Lakehead para su Departamento de Biología. Las variables investigadas para la optimización fueron físicas tales como pH, temperatura y volumen de inóculo; y de composición del medio de fermentación tales como fuente de carbono, fuente de nitrógeno orgánico e inorgánico y relación porcentual entre dichos componentes. Adicionalmente, se determinó el efecto de iones metálicos (sodio, potasio, magnesio, calcio, ferroso, niqueloso, cúprico, cobaltoso y manganoso) y surfactantes (Polisorbato-20, dodecil sulfato de sodio y Triton X-100) en la actividad enzimática de la xilanasa producida. La mayor producción de xilanasa fue tras 36h de fermentación y las condiciones físicas óptimas asociadas a la producción de xilanasa fueron pH 6, temperatura 35 ºC y volumen de inóculo 1%. La composición óptima del medio de fermentación determinada está constituida por: Afrecho de trigo 4%, Glucosa 0,5%, NH4NO3 0,5%, K2HPO4 0,1%, KCl 0,1%, MgSO4 0,05%, peptona 0,5%, SDS 0,1%. La actividad enzimática generada es de 264,96±7,89 IU/L, con un 248,79% de incremento con respecto al inicial. Los inhibidores más importantes fueron los iones cúprico y manganoso con 32,00% y 49,16% de inhibición comparado con el experimento de control.

Abstract: The xylanases are enzymes that hydrolyze xylan, producing fermentable sugars such as xylose and xylobiose. These enzymes have several industrial applications, among which its use in biobleaching and second-generation bioethanol stands out. The main objective in the present study is the optimization of the bacterial xylanase production by the strain Bacillus sp. K1, which has been previously isolated from rotting wood samples collected at Lakehead University's premises for its Biology Department. The variables investigated for optimization were physical such as pH, temperature and inoculum volume; and composition of the fermentation medium such as carbon source, organic and inorganic nitrogen source and percentage ratio between these components. Additionally, the effect of metal ions (sodium, potassium, magnesium, calcium, ferrous, nickelous, cupric, cobaltous and manganous) and surfactants (Tween-20, dodecyl sodium sulfate and Triton X-100) in the xylanase enzyme activity was determined. The highest production of xylanase was obtained after 36h fermentation and the optimal physical conditions associated with the xylanase production were pH 6, temperature 35 ºC and inoculum volume 1%. The optimum composition of the fermentation medium consists of: wheat bran 4%, glucose 0,5%, NH4NO3 0,5%, K2HPO4 0,1%, KCl 0,1%, MgSO4 0,05%, peptone 0,5%, SDS 0,1%. The enzyme activity generated is 264,96±7,89 IU/L, with a 248,79% increase from the initial conditions. The most important inhibitors were cupric and manganous ions with 32,00% and 49,16% inhibition compared to the control experiment.

Abstract: The objective of the present work was to study the adsorption process in a packed bed column using bio-adsorbents obtained from agro-industrial by-products (plantain starch pulp, yam starch pulp and palm oil bagasse) for the elimination of Cr (VI) and Ni (II) in aqueous solution. The effect and statistical incidence on the changes in the temperature and bed height in the adsorption process of heavy metals in a column packed with the biomasses under study, was analysed, the metal concentration was fixed at 100 ppm and the flow in 0.75 mL/s. From the adsorption tests made to the conditions studied and the statistical analysis of them, it was determined that the temperature and the height of the bed significantly affect the adsorption of Cr (VI) in the plantain cake, and the height of the bed affects Ni (II) adsorption on yam cake and palm bagasse.

Resumen: El objetivo del presente trabajo fue estudiar el proceso de adsorción en una columna de lecho empacado usando bio-adsorbentes obtenidos de subproductos agroindustriales (pulpa de almidón de plátano, pulpa de almidón de ñame y bagazo de palma aceitera) para la eliminación de Cr (VI) y Ni (II) en solución acuosa. Se analizó el efecto e incidencia estadística sobre los cambios en la temperatura y altura del lecho en el proceso de adsorción de los metales pesados en una columna empacada con las biomasas en estudio, la concentración de los metales se fijó en 100 ppm y el caudal en 0,75 mL/s. A partir de las pruebas de adsorción hechas a las condiciones estudiadas y el análisis estadístico de las mismas se determinó que la temperatura y la altura del lecho afectan significativamente la adsorción de Cr (VI) en la torta de plátano, y la altura del lecho afecta la adsorción de Ni (II) en la torta de ñame y bagazo de palma.

Abstract. Chitosan is characterized by its good affinity of metal ions due to high amount of amino groups. However, crosslinking of chitosan results in a dramatic decrease of retention properties due to reaction of amino groups during process. N,N-dimethylacrylamide (DMAAm) increases the hidrophilicity of the system and improve the apparent mechanic properties; while N-vinylcaprolactam (NVCL), a temperature stimuli sensitive monomer with a LCST of about 32 oC, makes possible for reuse the material. Adsorption of Cr(VI) onto crosslinked chitosan (net-CS) and NVCL/DMAAm binary grafted system onto net-CS, synthesized by gamma radiation of 60Co, has been investigated. The experimental results obtained from equilibrium adsorption studies are fitted in Langmuir and Freundlich isotherms. The Langmuir model agreed better, indicating that adsorption process is carried out homogeneously onto surface. The maximum adsorption capacity was 24.63 and 55.2 mg g-1 for net-CS (1%) and net-CS (3%), respectively. The maximum retention was obtained from the binary grafted system (21%) onto net-CS (3%) with 142.86 mg g-1.

Resumen. El quitosano se caracteriza por tener una buena afinidad con diferentes iones metálicos debido a la alta cantidad de grupos amino que contiene. Sin embargo, la reticulación del quitosano da como resultado una disminución dramática de las propiedades de retención debido a la reacción de los grupos amino durante el proceso. La N,N-dimetilacrilamida (DMAAm) aumenta la hidrofilicidad del sistema y mejora las propiedades mecánicas aparentes, mientras que la N-vinilcaprolactama (NVCL), un monómero termosensible con una LCST de aproximadamente 32 °C, hace posible la reutilización del material. La adsorción de Cr(VI) en quitosano entrecruzado (net-CS) y en un sistema binario injertado de NVCL/DMAAm sobre net-CS, fue estudiado. Los resultados obtenidos de los estudios de adsorción de equilibrio se ajustaron a las isotermas de Langmuir y Freundlich. El modelo de Langmuir coincidió mejor, lo que indica que el proceso de adsorción se lleva a cabo de manera homogénea sobre la superficie. La capacidad máxima de adsorción fue de 24.63 y 55.2 mg g-1 para net-CS (1%) y net-CS (3%), respectivamente. La máxima retención se obtuvo para el sistema binario injertado (21%) sobre net-CS (3%) con 142.86 mg g-1.

ABSTRACT Mining operations in the south of Ecuador have increased their activity in the last decades due to the great auriferous wealth of the region. Nevertheless, gold extraction involves processes that cause dangerous impacts to the environment, such as the release of metal ions and inorganic compounds, which are discharged into aquatic systems or to the earth’s surface, interacting adversely with various organisms. Due to this problem, the aim of this research was to evaluate the removal efficiency of mercury, phosphates, sulfates, and nitrates from the gold mining wastewater through a phytoremediation process. The study collected and applied microalgae species of the Andes and the Ecuadorian Amazon such as Pleurococcus sp., Scenedesmus sp., and Chlorella sp. The adaptation of the microalgae was evaluated, as well as the absorption capacity of the pollutants of the wastewater collected from one of the gold processing plants located on the riverside of the Calera River, province of El Oro. The microalgae strains were cultivated individually and as a consortium in photobioreactors for the treatment. The physical and chemical parameters of the wastewater and the treated water were characterized. The results determined that all the treatments were efficient, since the concentration of contaminants was considerably reduced. Pleurococcus was the genus of microalgae with the highest percentage of mercury removal, with 86 %, while in the removal of sulfates, phosphates, and nitrates, the microalgae consortium achieved results greater than 76 %, 93 % and 97 %, respectively. Thus, the use of isolated microalgae on the lacustrine systems of the Andes and the Ecuadorian Amazonia represents a promising source of germplasm for environmental bioremediation applications.

RESUMEN La explotación minera en el sur del Ecuador ha incrementado su actividad en las últimas décadas debido a la gran riqueza aurífera de la región. No obstante, la extracción de oro involucra procesos que causan impactos perjudiciales al ambiente, tales como la liberación de iones metálicos y compuestos inorgánicos, mismos que son vertidos a sistemas acuáticos o a la superficie terrestre, interactuando de manera adversa con diversos organismos. Debido a esta problemática, el objetivo de esta investigación fue evaluar la eficiencia de remoción de mercurio, fosfatos, sulfatos y nitratos del agua residual provenientes de la actividad minera a través de un proceso de ficorremediación mediante el uso de las microalgas Pleurococcus sp., Chlorella sp. y Scenedesmus sp., cepas aisladas de los Andes y la Amazonía ecuatoriana. Se valoró la adaptación de las microalgas, así como la capacidad de biosorción de los contaminantes del agua residual recolectada del punto de descarga de una de las plantas de beneficio, ubicada a orillas del río Calera, provincia de El Oro, Ecuador. Las microalgas fueron cultivadas para el tratamiento del agua de forma individual y como consorcio en fotobiorreactores. Se caracterizaron los parámetros físicos y químicos del agua residual y del agua tratada, determinándose que todos los tratamientos fueron eficientes, ya que se redujo considerablemente la concentración de contaminantes. El género de microalga con el que mayor porcentaje de remoción de mercurio se obtuvo fue Pleurococcus con el 86 %; mientras que, en la remoción de sulfatos, fosfatos, y nitratos, el consorcio de microalgas alcanzó resultados de remoción de contaminantes mayores al 76 %, 93 % y 97 %, respectivamente. Por lo tanto, el uso de microalgas aisladas en los sistemas lacustres de los Andes y la Amazonía del Ecuador representa una fuente de germoplasma promisorio para aplicaciones de biorremediación ambiental.

Heavy metals contents can be reduced from wastewater using microorganisms through different mechanisms included under the general denomination of bioadsorption. Bioadsorption of heavy metals consists in a passive, fast and reversible catchment of the metal ions present in an aqueous solution by physic and chemical interactions on aviable or non-a viable biological materials. In the present paper, a mixed culture of microorganisms from an activated sludge process was used to reduce four different heavy metals contents from a synthetic solution. Copper, nickel, zinc and lead were prepared at a range of 5 - 30 mg/L. The bioadsorption intensity was determined at two values of mean cell retention time (sludge age). The results demonstrated that Freundlich's isotherm adjusted well (R 2 > 0.95) , with a relatively strong bioadsorption due to intensity parameter “n” . Copper, nickel, zinc and lead final contents were 74.60-77.68%; 75.40 -40.26%; 74.54-78.38% and 25.0-31.6% for 5 and 10 days of sludge age respectively with non-significant differences.

El contenido de metales pesados puede ser reducido de las aguas residuales empleando microorganismos a través de diferentes mecanismos, incluyendo la bioadsorción. La bioadsorción de metales pesados consiste en una captación pasiva, rápida y reversible de iones metálicos presentes en una solución acuosa mediante interacciones físicas y químicas sobre materiales biológicos viables o no viables. En el presente trabajo se utilizó un cultivo mixto de microorganismos procedentes de procesos de lodos activados para remover metales pesados de un residual sintético. Las soluciones de cobre, de níquel, de zinc y plomo se prepararon en el intervalo de concentración entre 5 - 30 mg/L. La intensidad de adsorción se determinó para dos tiempos de retención medio celular (edad del lodo). Los resultados demostraron que la isoterma de Freundlich ajustó bien (R 2 > 0.95) , con una relativa fuerte bioadsorción de acuerdo con la intensidad del parámetro “n” . La eliminación de cobre, níquel, zinc y plomo fue 74.60-77.68%; 75.40 -40.26%; 74.54-78.38% y 25.0-31.6% , para las edades de lodo de 5 y 10 días respectivamente, sin existir diferencias significativas.