El biochar obtenido a 400 °C fue el que mostró una mayor capacidad de adsorción de azul de metileno
El biochar es un bioabsorbente sostenible apto para tratar las aguas residuales textiles
Safae Chafi1, Manuel Cuevas-Aranda1,2, Mª Lourdes Martínez-Cartas 1,2, Sebastián Sánchez2
- Departamento de Ingeniería Química, Medioambiental y de Materiales, Campus de Ciencia y Tecnología de Linares, Universidad de Jaén.
- Instituto de Investigación del Olivar y los Aceites de Oliva, 23071 Jaén.
31/03/2026La valorización de subproductos agroindustriales se consolida como una vía viable para abordar retos ambientales asociados a sectores intensivos en consumo de recursos, como el textil. En este contexto, una investigación reciente analiza el potencial del orujillo de aceituna, residuo generado en grandes volúmenes por la industria oleícola, para su transformación en biochar y su aplicación como bioadsorbente en la eliminación de colorantes en aguas residuales. El estudio evalúa las condiciones óptimas de producción y su capacidad para retirar azul de metileno, uno de los contaminantes más persistentes en medios acuosos.
Muestra de colorante antes y después de pasar por el proceso de adsorción.
Esta investigación se centra en la valorización del orujillo de aceituna, un material biomásico generado en enormes cantidades en las extractoras de aceite de orujo de oliva. En el estudio, el orujillo es transformado en biochar, generando un bioadsorbente de bajo coste capaz de eliminar azul de metileno presente en aguas. El sector textil es uno de los mayores consumidores de agua, y se proyecta que su impacto contaminante, sobre los medios hídricos, podría duplicarse para el año 2050. El azul de metileno es un colorante catiónico muy estable en agua que puede causar graves problemas de salud, desde trastornos gastrointestinales hasta afecciones respiratorias y del sistema nervioso. Frente a métodos de tratamiento costosos y complejos, la adsorción con biochar derivado de biomasa surge como una alternativa económica y sostenible. España, al ser el mayor productor mundial de aceite de oliva, genera grandes cantidades de orujillo de aceituna. Así, tan solo en Andalucía, se alcanzan producciones anuales de entre 1,2 y 1,5 millones de toneladas.
La investigación, llevada a cabo a escala de laboratorio, evaluó el efecto de la temperatura y el tiempo de pirólisis en la capacidad adsorbente del biochar de orujillo. En una primera serie experimental, se estudió el efecto de la temperatura (en el rango 200 °C y 500 °C) manteniendo constante el tiempo de residencia (1 hora), comprobándose como el rendimiento de biochar fue disminuyendo con el aumento de temperatura, como consecuencia de una mayor liberación de materiales volátiles. Sin embargo, el biochar obtenido a 400 °C fue el que mostró una mayor capacidad de adsorción de azul de metileno (32% superior a la de la materia prima).
Respecto al tiempo de retención, se comprobó que esta variable, en el intervalo 1-4 horas, y para una temperatura de pirólisis de 400 °C, no mejoró significativamente la capacidad de adsorción de azul de metileno, por lo que se seleccionó 1 hora como tiempo óptimo de tratamiento. Por tanto, el mejor biochar se consiguió sometiendo a pirólisis orujillo a 400 °C durante 1 h. Este tratamiento transformó profundamente la biomasa original:
- Respecto a la composición química: se observó un aumento significativo en el contenido de cenizas (del 9.5% al 21.5%) y carbono fijo, mientras disminuía la materia volátil. Los análisis EDX revelaron una alta presencia de potasio (7.3%) y calcio (1.8%) en el biochar.
- Porosidad: el nuevo bioadsorbente fue un material mesoporoso con una superficie específica de 0.443 m2/g, superior a la del orujo original (0.188 m2/g). Las imágenes SEM confirmaron una superficie irregular con poros que pueden alcanzar, en algunos casos, las 100 micras de diámetro.
- La evaluación de grupos funcionales superficiales, evaluados mediante FTIR, indicó que la pirólisis eliminó grupos asociados a la hemicelulosa y celulosa, pero intensificó las señales de aromaticidad y mantuvo grupos oxigenados que facilitan la interacción con el colorante.
Investigadores que trabajan sobre el orujillo.
Además, durante la investigación se optimizaron, para el biochar obtenido a 400 °C durante 1 h, otras condiciones operativas con el objetivo de lograr eficiencias de eliminación de azul de metileno cercanas al 100%:
- Tamaño de partícula: se fijó, como más adecuado, el comprendido entre 2 mm y 3 mm.
- Grado de agitación: 75 rpm condujeron a las máximas adsorciones.
- Dosis de sólido: 1 g de biochar por cada 50 mL de solución de colorante.
Desde el punto de vista cinético, se concluyó que la velocidad de adsorción de azul de metileno sobre biochar de orujillo siguió un modelo de pseudo-segundo orden, lo que indica que la velocidad de adsorción está controlada por procesos de quimisorción y está influenciada por la lixiviación de cationes (K+ y Ca2+) del sólido hacia la fase acuosa, lo cual eleva el pH y favorece la retención del colorante.
Desde el punto de vista del equilibrio químico, los datos se ajustaron convenientemente a la isoterma de Langmuir (R2=0.999), sugiriendo que la adsorción ocurre en una monocapa homogénea sobre la superficie del biochar. Aunque la capacidad máxima de adsorción de azul de metileno (6.41 mg/g) no es la más alta reportada en la literatura, las elevadas eficiencias de eliminación del colorante y los bajos costes de obtención del bioadsorbente hacen que su uso pueda ser muy competitivo frente a otros materiales.
En la investigación se determinó que el mecanismo de adsorción puesto en juego para el sistema azul de metileno-biochar de orujillo en medio acuso fue complejo e involucró:
- Enlaces de hidrógeno y fuerzas electrostáticas con grupos oxigenados.
- Interacciones entre los anillos aromáticos del biochar y el colorante.
- Llenado de poros en la estructura mesoporosa.
Equipo de investigación que trabajan sobre el alperujo.
En el estudio experimental también se analizó la posible reutilización del biochar al aplicar una etapa de desorción (eliminación) del azul de metileno previamente adsorbido sobre el sólido. En este sentido, se parte de una fuerte afinidad entre el adsorbente y el colorante, puesta de manifiesto en los bajos valores de RL obtenidos en el ajuste de la isoterma de Langmuir, y que indican una baja recuperación de azul de metileno si se emplea exclusivamente agua como sistema de lavado. Sin embargo, se logró recuperar hasta un 52% del colorante utilizando una mezcla ternaria compuesta por 45% agua, 45% etanol y 10% ácido acético, demostrando que el empleo de medios ácidos es crucial para liberar las moléculas de colorante adsorbidas.
Conclusiones principales
La investigación concluye que el biochar de orujillo de aceituna es un bioadsorbente sostenible y eficaz para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con colorantes textiles, en particular azul de metileno. Su producción es sencilla y económica, ya que aprovecha un subproducto agroindustrial abundante en España y en amplias zonas de la cuenca mediterránea. Además, su aplicación está alineada con las estrategias europeas de economía circular y transición energética.
