Ciencias Naturales
27
Mayra Vannessa Lizcano Toledo
Universidad de Costa Rica - Sede de Occidente
Revista Pensamiento Actual - Vol 23 - No. 40 2023
ISSN Impreso: 1409-0112 ISSN Electrónico 2215-3586
Período Junio-Noviembre 2023
DOI 10.15517/PA.V23I40.55177
027. - 038.
Remoción de aluminio y plata usando de Lemna minor
Aluminum and silver removal using Lemna minor
Mayra Vannessa Lizcano Toledo1
Universida de Estadual Paulista, Sao Paulo, Brasil
mayra.lizcano@unesp.br
https://orcid.org/0000-0002-4092-1838
Fecha de recibido: 7-11-2021
Fecha de aceptación: 12-4-2023
Resumen
La contaminación del agua por metales es una problemática que compromete la salud de los organismos vivos en
Lemna minor para
in vitro, a concentra-
ciones de 2 y 3 ppm de los metales seleccionados, en donde, pasada una semana, se realizó el análisis por medio de
la técnica espectrofotometría de absorción molecular a partir de la que se determinó que la Lemna minor presentó
-
uso en la sustracción de aluminio.
Palabras clave:
Abstract
Water pollution by metals is a problem that jeopardizes the health of living organisms on the planet. This document
presents the results of the removal capacity of the macrophyte Lena minor for aluminum and silver. The methodology
used consisted of exposing the macrophyte, under in vitro conditions, to concentrations of 2 and 3 ppm of the selected
metals. After one week, analysis was carried out using molecular absorption spectrophotometry, from which it was
determined that lemma minor
was obtained. Considering the phytotoxicity presented, it is not recommended for use. Finally, a comparison was
for use in the subtraction of aluminum.
Key words: contaminated water, phytoremediation, duckweed, macrophyte, metals
1 Doctoranda en ciencias ambientales en la Universidad Estadual Paulista, Campus Sorocaba (UNESP), Brasil.
28 Revista Pensamiento Actual - Vol 23 - No. 40 2023 - Universidad de Costa Rica - Sede de Occidente
I. Introducción
El agua (H2O) es la sustancia de mayor relevancia
para todos los organismos que habitan el planeta,
esto a causa de su requerimiento para su bienestar;
sin embargo, el conocimiento de dicha importancia
no ha evitado el aumento de su contaminación
(Paredes-Salazar, 2015).
Existe una gran variedad de contaminantes, que
se pueden encontrar en dicho compuesto, entre
ellos están los metales, elementos que componen
los minerales que hacen parte de la corteza
terrestre, estos se encuentran caracterizados por
sus diversos usos para las industrias (Ferrer, 2003;
Villanueva-Rodríguez, 2008; Kim et al., 2019).
Entre los metales que pueden estar presentes en el
agua se encuentran el aluminio, metal ligeramente
liviano, no esencial para los organismos vivos
que está caracterizado por su elevada resistencia
a la corrosión y abundancia en el planeta; este
posee diversos usos en el campo antropogénico,
baste como muestra su utilización en procesos de
fundición, construcción de buques y estructuras,
industria eléctrica, fabricación de cables e hilos
conductores, entre otros (Torrellas-Hidalgo, 2012).
En lo que concierne a su toxicidad, este elemento
es asociado a enfermedades inherentes a diálisis
renal (Barquero et al., 2001). Además, recientes
investigaciones lo vinculan como una posible causa
del Alzheimer (Herrera Flores, 2009; Matías et al.,
2018).
Otro metal presente en cuerpos de agua
contaminados es la plata, elemento escaso en la
de los metales preciosos tales como el oro, el platino
y el paladio; este metal es utilizado en la industria
a las enfermedades ocasionadas por este metal se
encuentra la argiria, enfermedad caracterizada por
el camio de tonalidad de la piel a gris o azul. Además,
la acumulación de plata provoca daños en el sistema
nervioso central y el cerebro (Vega; Sámano, 2013;
Fuster et al., 2020).
En cuanto a la remoción de estos contaminantes,
existen diversos métodos para lograr este objetivo,
en primera instancia están los tradicionales que
se encuentran caracterizados por su elevado costo
económico y por el uso de agentes químicos, lo cual
provoca la generación de lodos que posteriormente
requiere un tratamiento que ocasiona un incremento
en el costo, baste como muestra los procesos de
electrocoagulación los cuales consisten en la adición
de coagulantes metálicos que desestabilizan las
los cuales serán removidos posteriormente con
mayor facilidad (Martínez-Navarro, 2007; Izquierdo-
Sanchis, 2010; Caviedes et al., 2015).
Por otro lado, se encuentra la biorremediación,
técnica que hace uso de la capacidad de algunos
organismos vivos para acumular y tolerar altas
sustraerlos del medio acuoso (Delgadillo et al.,
2011). Una de las alternativas derivadas de la
aprovecha la capacidad de las plantas para sustraer
los contamiantes del agua; caracterizada por su bajo
al momento de emplearla se debe tener en cuenta
que su funcionamiento se limita a la longitud
reproducción que presentan las plantas (Carpena;
Bernal, 2007; Bresp et al., 2012; Hanks et al., 2015).
en sistemas acuáticos, algunas de estas se encuentran
caracterizadas por su alto porcentaje de remoción
de aquellos elementos en el agua conocidos como
contaminantes (Gallego-Maldonado, 2015; Cortés
y Flores, 2017). Entre los estudios realizados se
encuentra el de Jawad et al. (2022), el cual compara
Brachia mutica, Typha
domingensis, Phragmites australis y Leptochala fusca
29
Ciencias Naturales
en la absorción y traslocación de los metales; de la
misma forma también fue evaluado el potencial de
Phragmites australis,
Typha capensis y Eichhornia crassipes en el humedal
Blesbokspruit, el cual presenta una contaminación
antrópica latente que se debe al vertimiento de agua
residuales mineras y escorrentías agrícolas. Fue
siendo consideradas como hiperacumuladoras (Heisi
et al., 2023).
remediación de cuerpos de agua es Lemna minor, planta
esta planta es originaria de África, Asia, Europa y
Norteamérica, no obstante, también se encuentra
presente en Australia y Suramérica (Arroyave, 2004;
Ekperusi et al., 2019).
Existe una amplia gama de estudios que sustentan
el potencial de la Lemna minor en el tratamiento
de agua contaminada por metales, por ejemplo, la
investigación llevada a cabo por Samaz et al. (2015), en
capacidad de remoción para cobre (Cu), plomo (pb),
zinc (Zn) y arsénico (As); asimismo, se ha reportado la
viabilidad el uso de la Lemna minor para la remoción
de cadmio (Cd), y talio (Tl) (Sasmaz et al. 2019).
La mayor parte de los estudios relacionados con
la eliminación de metales en el agua se centra
principalmente en As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb y Zn; no
obsante, es importante tener en cuenta que metales como
la plata y el aluminio son frecuentemente utilizados en
actividades industriales y agrícolas, pero de los cuales
las principales técnicas de remoción se asocian a los
métodos tradicionales (Nordberg, 1989; Alarcon, 2008;
Ardilla, 2008; Fu et al., 2013; ATSDR, 2015).
Esta investigación tuvo como objetivo la
Lemna minor para los metales plata y aluminio, a
través del uso de la espectrofotometría de absorción
molecular, técnica basada en la absorción de
la radiación ultravioleta o visible de moléculas
concretas (Valladares, 1993; Olvieros et al., 2009).
II. Materiales y métodos
y química de la Fundación Escuela Tecnológica
de Neiva “Jesús Oviedo Pérez”, cuyo campus
universitario se encuentra ubicado (2° 50’11,53”
N,75°17’23,77”O ), con una temperatura media de
25
2.1. Bioética
Se expuso Lemna minor, organismo vegetal acuático
a niveles de agentes contaminantes como lo son el
aluminio y la plata para determinar su capacidad
de remoción destacando que estos resultados
positivos abren la posibilidad de implementar
esta técnica como una medida de mitigación
aguas contaminadas con aluminio y así reducir los
efectos negativos sobre los organismos.
2.2. Crecimiento de la Lemna minor
La muestra inicial de Lemna minor contenía 360
plántulas, que se encontraban en un recipiente
con un litro de agua desmineralizada al cual se le
incorporó triple 15(Forza®) y se expusieron a 6 h
de radiación solar, con una temperatura media de
27°C y un pH neutro (6,5), según lo recomendado
por Arroyave (2004).
A medida que se observaba el aumento de plántulas
de la Lemna minor
del recipiente, se trasladaba una gran parte de los
individuos a otro recipiente, ocupándose un total de
tres de estos, en donde dos eran de igual proporción,
mientras que el tercero tenía el doble del tamaño
de uno de los otros recipientes. Además, que a los
el riesgo de propagación de vectores.
30 Revista Pensamiento Actual - Vol 23 - No. 40 2023 - Universidad de Costa Rica - Sede de Occidente
2.3. Tratamiento de la Lemna minor con
metales
Para determinar la capacidad de remoción que posee
Lemna minor para aluminio y plata se siguieron
las descripciones de Posada y Arroyave (2006)
en cuanto a las condiciones experimentales para
el tratamiento in vitro
tipo de ensayo, agua de dilución, temperatura y la
duración del tratamiento. Considerando lo anterior,
como se visualiza en la Figura 1, se situaron 11
recipientes en donde se colocaron concentraciones
de 2 ppm y 3 ppm, con duplicado, con una densidad
de siembra de 25 g en peso húmedo. Además, un
blanco con Lemna minor, control del metal y control
para la evapotranspiración; cabe resaltar que el
tratamiento tuvo una duración de siete días en
8 horas a través de una lampara tubo LED T8 18W
de 50-60 Hz.
Figura 1.
Montaje para la investigación
III. Estandarización de los metales
La estandarización del aluminio y la plata se realizó
con base en el protocolo del IDEAM (2004) donde se
prepararon concentraciones de 0,2 ppm y 15 ppm del
respectivo metal teniendo en cuenta que se requiere
la formación de un complejo. Para esto se hace uso
de agentes quelantes los cuales promueven la unión
de los iones de las moleculas al átomo central del
metal. En esta investigación, para la formación del
complejo, se utilizó una solución de Ditizona (Dz)
más dodecilsulfato sódico (SDS), para luego ejecutar
la medición de sus absorbancias en el espectro de
onda visible (400 nm – 700 nm).
para la medición de las muestras, se procedió a
realizar la curva de estandarización para cada
metal, donde se estandarizaron concentraciones
de 0,2 ppm, 0,5 ppm, 1 ppm, 5 ppm, 10 ppm y 15
para cada metal, se midieron las absorbancias y
IV. Análisis de aluminio y plata por
espectrofotometría de absorción
molecular
El análisis de las muestras de aluminio y plata se
realizó de manera directa con adición de la solución
seguido de la lectura de su absorbancia para la
a través de un espectrofotómetro de absorción
atómica UV-visible marca Kasvi proveniente de
Brasil.
4.1. Evaluación del método
La evaluación del método se llevó a cabo a través
de un ANOVA unidireccional que se realizó en
de error. El test de Tukey fue aplicado utilizando el
software estadístico PSPPIRE.
V. Resultados
5.1. Crecimiento de la Lemna minor
La Lemna minor presentó un crecimiento acelerado
(Figura 2), lo cual era lo que se esperaba para
la investigación, ya que esta contaba con las
condiciones ideales para su crecimiento.
31
Ciencias Naturales
Figura 2.
.
Semanas
Individuos
1234
0
200
400
600
800
5.2. Estandarización de los metales
Figura 3.
aluminio.
Longitud de onda (nm )
Absorbancia
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Dz
0,2 ppm
15 ppm
Como se visualiza en la Figura 3. la longitud de
de aluminio fue la 500 nm.
Figura 4.
Concentración (ppm)
Absorbancia
0246810 12 14 16
0.30
0.32
0.34
0.36
R 0,9 9
R 2 0,99
En cuanto a la estandarización del aluminio (Figura
4), se obtuvo un límite de detección (LD) de 0,05,
el valor fue de 0,17, respectivamente.
Figura 5.
Longitud de onda (nm )
Absorbancia
400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Dz
0,2 ppm
15 ppm
onda para la medición de las muestras de plata, se
estableció 450 nm como longitud de onda idónea,
esto puede ser observado en la Figura 5.
32 Revista Pensamiento Actual - Vol 23 - No. 40 2023 - Universidad de Costa Rica - Sede de Occidente
Figura 6.
Concentración (ppm)
Absorbancia
0246810 12 14 16
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
R 0,94
R
2
0,89
Por otro lado, para la estandarización de la plata
(Figura 6) se obtuvo un límite de detección (LD) de
5.3. Determinación de los metales
en las muestras y evaluación del
tratamiento
Como se evidencia en la Figura 7A, al realizarse el
debido cálculo para determinar la concentración
de la muestra, a partir la absorbancia dada en
concentración inferior al límite de detección; al
realizar la comparación entre los tratamientos
determinación (R2) de 1.0 y un error de 0,0008.
Figura 7.
Evaluación del tratamiento A) Aluminio B) Plata
Con respecto a la evaluación de la remoción de plata
(Figura 7B) a través de Lemna minor, el resultado
respecto a la comparación entre los tratamientos
P-valor menor a 0,0001,
de 0,048, siendo generado por la variación entre la
remoción de los dos tratamientos, destacando que
para las concentraciones de 3 ppm presenta una
variación respecto al de 2 ppm ya que sólo hubo
En la Tabla 1 es visualizado el resultado
correspondiente al test de Tukey para el tratamiento
realizado para aluminio, siendo observado que el
de tratamientos es mayor que 0,05, lo que indica que
de 2 ppm y 3 ppm. En adición, los intervalos de
incluyen el valor 0, indicando que no hay diferencias
estrechos, lo que sugiere que los resultados son
precisos.
T ratam ie nto s
Concentración (ppm )
Bco
C trl
L. m inor [2 p p m ]
L. m inor [3 p pm ]
0
1
2
3
4
5
AAl
T ratam ie nto s
Concentración (ppm )
Bco
C trl
L. m inor [2 ppm ]
L. m inor [3 p p m ]
0
2
4
6
BAg
33
Ciencias Naturales
Tabla 1.
Test de Tukey para tratamiento con aluminio
tratamiento media Error estándar
Intervalo inferior
Intervalo superior
2 ppm 3 ppm 0,00 4,21 1-2,9E-007 -2,9E-007
Bco 0,00 5,16 1-3,58E-007 -3,58E-007
Ctrl -4,47 5,16 0-4,47 -4,47
3 ppm 2 ppm 0,00 4,21 1-2,9E-007 -2,9E-007
Bco 0,00 5,16 1-3,58E-007 -3,58E-007
Ctrl -4,47 5,16 0-4,47 -4,47
Bco 2 ppm 0,00 5,16 1-3,58E-007 -3,58E-007
3 ppm 0,00 5,16 1-3,58E-007 -3,58E-007
ctrl -4,47 5,96 0-4,47 -4,47
Ctrl 2 ppm 4,47 5,16 04,47 4,47
3 ppm 4,47 5,16 04,47 4,47
Bco 4,47 5,96 E-008 04,47 4,47
En el caso del tratamiento para la plata, la prueba
de Tukey (Tabla 2) muestra intervalos de media que
indican que la verdadera media poblacional para el
tratamiento de 2 ppm se encuentra en un rango de
-4.68 a 0.04, mientras que para el tratamiento de 3
ppm se encuentra en un rango de -0.04 a 4.68. Esto
sugiere que el tratamiento de 3 ppm puede ser más
efectivo en la remoción de plata que el tratamiento
de 2 ppm.
Tabla 2.
Test de Tukey para tratamiento con aluminio
tratamiento media Error estándar
Intervalo inferior
Intervalo superior
2 ppm 3 ppm -2,32 0,34 0,051 -4,68 0,04
Bco 00,42 1-2,89 2,89
Ctrl -7,47 0,42 0,008 -10,36 -4,58
3 ppm 2 ppm 2,32 0,34 0,051 -0,04 4,68
Bco 2,32 0,42 0,076 -0,57 5,21
Ctrl -5,15 0,42 0,016 -8,04 -2,26
Bco 2 ppm 00,42 1-2,89 2,89
3 ppm -2,32 0,42 0,076 -5,21 0,57
ctrl -7,47 0,48 0,011 -10,80 -4,14
Ctrl 2 ppm 7,47 0,42 0,008 4,58 10,36
3 ppm 5,15 0,42 0,016 2,26 8,04
Bco 7,47 0,48 0,011 4,14 10,8
34 Revista Pensamiento Actual - Vol 23 - No. 40 2023 - Universidad de Costa Rica - Sede de Occidente
VI. Discusión
es un tema de investigación interesante debido a la
capacidad de estas plantas acuáticas para adsorber
y acumular metales pesados en sus tejidos (Caviedes
et al., 2016).
Varios estudios han demostrado que diferentes
metales, lo que sugiere que algunas especies pueden
ser más efectivas que otras en la eliminación de
metales del agua (Jiménez, 2021). Por ejemplo, se ha
Lemna minor
es capaz de eliminar altas concentraciones de níquel
del agua, mientras que la especie Pistia stratiotes ha
y hierro (Marchand et al., 2010; Bresp et al., 2012).
pueden ser más efectivas en la eliminación de
metales (Peña-Salamanca et al., 2013).
Lemna minor posee
un elevado porcentaje de remoción para el aluminio
bajo condiciones in vitro; sin embargo, es necesario
realizar una prueba piloto en donde se efectué la
evaluación de su comportamiento en condiciones
tratamiento de aguas contaminadas con este
elemento; un estudio realizado por Su et al. (2019)
expuesta a concentraciones de 0,3 mM de aluminio
En el caso de la plata, un estudio realizado
por Radíc et al. (2019), para determinar la
toxicidad de las nanopartículas de plata (AgNP) y
micotoxina fumonisina (FB) sobre la Lemna minor
a concentraciones de 0.5 y 1 mg/L, tuvo como
resultado que para el tercer día de la investigación
el tratamiento AgNP estaba por debajo del límite
destacar que, en este estudio se evaluó la eliminación
de plata y aluminio por Lemna minor, comparando
diferentes concentraciones de metales y observando
Los resultados mostraron que Lemna minor
presentó una alta capacidad de eliminación para el
aluminio, mientras que para la plata la eliminación
fue baja, esto se debe a las propiedades químicas
de los metales, que determinan su forma de unión
y transporte en los componentes celulares de la
planta.
En el caso de la remoción del aluminio, este puede
explicarse por la formación de complejos con
compuestos orgánicos presentes en la pared celular,
en el citoplasma o en los cloroplastos, reduciendo
así la toxicidad del metal (Panizza, 2009). Además,
Lemna minor puede presentar mecanismos
de tolerancia al aluminio, como la síntesis de
y la regulación del transporte de iones. Estos
mecanismos permiten que la planta mantenga su
crecimiento y actividad fotosintética incluso en
condiciones de estrés (Gonzáles-Mendoza; Zapara-
Pérez, 2008).
Por otro lado, la eliminación de plata por Lemna
minor puede estar limitada por la alta reactividad
presentes en las proteínas y enzimas de la planta
(Sobrero, 2010). La plata puede causar daños
oxidativos, inhibir la respiración celular, alterar
el equilibrio osmótico y afectar la división celular
de Lemna minor
observada en los tratamientos con plata en este
et al., 2019).
Lemna minor es
de aguas contaminadas con aluminio, pero no con
plata. Sin embargo, se requieren más estudios para
evaluar el potencial de la planta en condiciones
naturales y en combinación con otros tratamientos.
35
Ciencias Naturales
VII. Conclusión
La Lemna minor
crecimiento óptimo en condiciones in vitro; por otro
medición de muestras de aluminio y plata son: 500
nm y 450 nm, respectivamente cuyos resultados de
correlación al efectuar la estandarización muestran
un comportamiento lineal positivo. Además, la
Lemna minor mostró una capacidad
diferencial para remover los metales aluminio y
plata de las soluciones acuosas, mientras que el
aluminio fue removido en gran medida, la plata
en la planta.
Estos resultados pueden estar relacionados con
las propiedades químicas de los metales y los
mecanismos de interacción y tolerancia de la planta.
Así, se sugiere que la Lemna minor
contaminadas con aluminio, pero no con plata; sin
embargo, es necesario realizar más estudios para
evaluar el potencial de la planta en condiciones
naturales y en combinación con otros tratamientos.
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