En un artículo reciente publicado en Informes Científicoslos investigadores exploraron la síntesis verde del óxido de zinc nanopartículas (ZnO NP) utilizando el extracto de Padina pavonica, un alga parda. Evaluaron su eficacia para eliminar el tinte azul de metileno de soluciones acuosas.
La investigación tiene como objetivo demostrar el potencial de estas nanopartículas biogénicas como solución viable para la remediación ambiental.
Estudiar: Síntesis verde de nanopartículas de óxido de zinc utilizando extracto de Padina pavonica para la eliminación fotocatalítica eficiente del azul de metileno. Haber de imagen: Sudhakar Bisen/Shutterstock.com
Antecedentes
La creciente contaminación de las masas de agua causada por efluentes y tintes industriales se ha convertido en un problema medioambiental importante. Entre estos contaminantes, los tintes sintéticos, en explicit el azul de metileno, son especialmente preocupantes debido a su toxicidad y persistencia en el medio ambiente. Las nanopartículas de óxido de zinc (NP de ZnO) han ganado appreciable atención por sus propiedades únicas, como su alta superficie, actividad fotocatalítica y efectos antimicrobianos.
Estas cualidades hacen que las NP de ZnO sean altamente efectivas para aplicaciones en electrónica, óptica y remediación ambiental. Sin embargo, los métodos convencionales de síntesis de NP de ZnO a menudo implican el uso de productos químicos tóxicos, que pueden socavar sus ventajas medioambientales.
Por el contrario, los métodos de síntesis verde utilizan extractos naturales, que no sólo reducen el daño ambiental sino que también mejoran la estabilidad y funcionalidad de las nanopartículas. El uso del extracto de Padina pavonica es particularmente prometedor porque contiene compuestos bioactivos que ayudan a reducir los iones de zinc para formar NP de ZnO de manera efectiva.
El estudio precise
La síntesis de NP de ZnO se llevó a cabo mezclando acetato de zinc con extracto de Padina pavonica. El pH de la mezcla de reacción se ajustó a ten para promover la precipitación de iones de zinc. La mezcla se agitó a temperatura ambiente durante dos horas para asegurar la precipitación completa. A continuación, el precipitado resultante, que contenía el precursor de la nanopartícula de ZnO, se recogió mediante centrifugación.
El precipitado se lavó minuciosamente con agua destilada para eliminar cualquier impureza residual del extracto. Posteriormente, el precipitado lavado se secó en una estufa para eliminar la humedad. El paso last implicó la calcinación, que convirtió el precursor en las nanopartículas de ZnO deseadas.
Se utilizaron varias técnicas para caracterizar las NP de ZnO sintetizadas. Se realizó un análisis de difracción de rayos X (DRX) para determinar la estructura cristalina y la composición de fases de las nanopartículas.
Los patrones de XRD revelaron picos distintos correspondientes a una estructura de wurtzita hexagonal, lo que confirma la síntesis exitosa de NP de ZnO. El tamaño medio de las partículas se calculó mediante la ecuación de Debye-Scherrer, que proporcionó información sobre las dimensiones de las nanopartículas.
Además, se empleó espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para identificar los grupos funcionales presentes en el nanocompuesto. Al mismo tiempo, se tomaron mediciones del potencial zeta para evaluar el comportamiento de carga superficial de las nanopartículas a distintos niveles de pH.
También se utilizaron espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX) y microscopía electrónica de barrido (SEM) para analizar la morfología y la composición elemental de las NP de ZnO sintetizadas.
Resultados y discusión
Los resultados del estudio demostraron que las nanopartículas de ZnO sintetizadas exhibieron un alto grado de cristalinidad y pureza, como lo confirmó el análisis XRD. Los distintos picos de difracción se alinearon bien con los patrones de referencia estándar, lo que indica que no hubo impurezas significativas durante la síntesis.
Se encontró que el tamaño promedio de partícula de las NP de ZnO period adecuado para aplicaciones de adsorción efectivas. El análisis FTIR reveló la presencia de varios grupos funcionales, que probablemente sean responsables de la estabilización de las nanopartículas y su interacción con el tinte azul de metileno.
Los estudios de adsorción indicaron que las NP de ZnO sintetizadas a partir del extracto de Padina pavonica fueron muy efectivas para eliminar el azul de metileno de soluciones acuosas. La capacidad de adsorción mejoró significativamente en condiciones de luz photo voltaic directa, lo que demuestra el potencial fotocatalítico de las nanopartículas.
El estudio también exploró el efecto del tiempo de contacto en el proceso de fotodegradación, revelando que tiempos de contacto más prolongados daban como resultado una mayor eficiencia de eliminación del tinte. Además, las mediciones del potencial zeta proporcionaron información sobre el comportamiento de carga superficial de las nanopartículas, lo cual es essential para comprender su interacción con las moléculas de tinte.
Los hallazgos de esta investigación se alinean con estudios anteriores que han destacado las ventajas del uso de nanopartículas biogénicas para la remediación ambiental. El uso de extractos de Padina pavonica no solo facilita la síntesis de NP de ZnO sino que también contribuye a su rendimiento mejorado en aplicaciones de eliminación de tintes.
Las propiedades antimicrobianas de las nanopartículas sintetizadas sugieren además su potencial para su uso en la desinfección del agua, lo que las convierte en un candidato prometedor para soluciones sostenibles de tratamiento de aguas residuales.
Conclusión
En conclusión, este estudio demostró con éxito la síntesis verde de nanopartículas de óxido de zinc utilizando extracto de Padina pavonica y evaluó su eficacia para eliminar el tinte azul de metileno de las aguas residuales. Las NP de ZnO sintetizadas exhibieron características estructurales y morfológicas favorables, lo que confirma su potencial para aplicaciones ambientales.
Los resultados indican que estas nanopartículas biogénicas pueden servir como una solución eficiente y sostenible para el tratamiento de aguas residuales, abordando el apremiante problema de la contaminación por tintes. Las investigaciones futuras deberían centrarse en optimizar el proceso de síntesis y explorar la aplicabilidad más amplia de las NP de ZnO en diversos escenarios de remediación ambiental.
Los hallazgos subrayan la importancia de utilizar recursos naturales para desarrollar tecnologías ecológicas que puedan contribuir a un medio ambiente más limpio y sostenible.
Alprol AE, Eleryan A., et al. (2024). Síntesis verde de nanopartículas de óxido de zinc utilizando Padina pavonica Extracto para la eliminación fotocatalítica eficaz del azul de metileno. Informes Científicos 14, 32160. doi: 10,1038/s41598-024-80757-9. https://www.nature.com/articles/s41598-024-80757-9
