Uso de biocarbón para la remoción del herbicida bromacil - Rodríguez-Chacón, Kiara Melissa (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2024)
El crecimiento desmedido poblacional ha llevado al uso intensivo de compuestos químicos para aumentar la productividad y rendimiento de los sistemas agropecuarios, esto con el propósito de garantizar alimentos a la sociedad. Sin embargo, estos compuestos tienen la capacidad de transferirse a otras matrices, como a los sistemas lóticos. El consumo de agua contaminada con estos productos puede tener efectos adversos sobre la salud humana. En este contexto, Costa Rica se destaca como uno de los principales exportadores de piña, un monocultivo que se caracteriza por el uso intensivo de plaguicidas, entre los cuales se encontraba el bromacil. Este estudio evalúa la capacidad de adsorción del bromacil en agua artificial utilizando biocarbón producido a partir de rastrojos de piña, recolectados en Río Cuarto de San Carlos y tratados mediante pirólisis a 700 °C. Posteriormente, fue caracterizado mediante análisis de pH, conductividad eléctrica, análisis elemental, área superficial específica (BET), capacidad de intercambio catiónico (CIC), hidrofobicidad, y microscopía electrónica de barrido (SEM). El biocarbón presentó un rendimiento de carbonización del 29,5%, 19,75% de cenizas y 52,96% de carbono fijo, indicando una estructura estable y adecuada para adsorción. La caracterización mostró un pH alcalino (10,39), alta superficie específica (104,32 m²/g) y notable porosidad (42,01 m²/g). Las pruebas de adsorción se realizaron en soluciones de bromacil a una concentración inicial de 220,3 µg/L, donde los datos de equilibrio se ajustaron adecuadamente al modelo de la isoterma de Henry, obteniendo una constante K de 16,77 L/mg y un coeficiente de correlación de 0,9971. Se logró una capacidad máxima de adsorción de 104,413 mg/g para la menor masa de biocarbón utilizada, la cual es superior a la obtenida en estudios similares. Se evidencia que los rastrojos de piña pueden ser utilizados como adsorbente en la remoción de bromacil, demostrando ser una opción viable de tratamiento de agua.

Uncontrolled population growth has led to the intensive use of chemical compounds to increase the productivity and yield of agricultural systems, with the aim of ensuring food for society. However, these compounds have the capacity to be transferred to other matrices, such as lotic systems, and the consumption of water contaminated with the metabolites of these products can have adverse effects on human health. In this context, Costa Rica stands out as one of the main exporters of pineapple, a monoculture characterized by the intensive use of pesticides, including bromacil. This study evaluates the adsorption capacity of bromacil in artificial water using biochar produced from pineapple residues collected in Río Cuarto, San Carlos, and treated by pyrolysis at 700°C. It was subsequently characterized by pH, electrical conductivity, elemental analysis, specific surface area (BET), cation exchange capacity (CEC), hydrophobicity, and scanning electron microscopy (SEM). The biochar showed a carbonization yield of 29,5%, 19,75% ash, and 52,96% fixed carbon, indicating a stable structure suitable for adsorption. The characterization showed an alkaline pH (10,39), high specific surface area (104,32 m²/g), and notable porosity (42,01 m²/g). Adsorption tests were performed on bromacil solutions at an initial concentration of 220,3 µg/L, where the equilibrium data were adequately fitted to the Henry isotherm model, obtaining a K constant of 16,77 L/mg and a correlation coefficient of 0,9971. A maximum adsorption capacity of 104,413 mg/g was achieved for the lowest mass of biochar used, which is higher than that obtained in similar studies. It is evident that pineapple residues can be used as an adsorbent in the removal of bromacil, proving to be a viable water treatment option.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Ambiental) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Química, 2024.
Esta tesis cumple con el objetivo ODS 6: garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todas las personas. Meta 3: mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación, eliminando el vertimiento y minimizando la emisión de productos químicos y materiales peligrosos, reduciendo a la mitad el porcentaje de aguas residuales sin tratar y aumentando considerablemente el reciclado y la reutilización sin riesgos a nivel mundial.
Keywords: Biocarbón; Residuos de plaguicidas -- Bromacil; Pirólisis; Rastrojos -- Piña; Carbón vegetal; Salud pública; Compuestos químicos; Biomasa; Remoción -- Herbicida; Adsorción -- Plaguicidas; Biochar; Pesticide residues -- Bromacil; Pyrolysis; Stubble -- Pineapple; Charcoal; Public health; Chemical compounds; Biomass; Removal -- Herbicide; Adsorption -- Pesticides; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Other technology::Environmental engineering; Research Subject Categories::MEDICINE::Social medicine::Public health medicine research areas::Environmental medicine