Desarrollo y caracterización de nanofibras electrohiladas con quitosano para su potencial aplicación en el tratamiento de aguas residuales
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Date
2026-05-14
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Publisher
Universidad de Cuenca. Facultad de Ciencias Químicas
Abstract
Water pollution caused by industrial effluents and untreated discharges represents a major environmental challenge, requiring more efficient and sustainable alternatives than conventional treatment methods. This study focused on the development and characterization of electrospun nanofibrous membranes based on chitosan, a renewable biopolymer, using polyvinyl alcohol as a supporting polymer, with the aim of assessing their potential application in wastewater treatment. The results demonstrated that chitosan, despite its high chemical functionality, cannot be effectively processed by electrospinning on its own due to intrinsic rheological limitations. The incorporation of polyvinyl alcohol was essential to stabilize the process and enable the formation of continuous fibrous networks.
Among the evaluated formulations, the PVA/CS 80:20 ratio exhibited the most favorable performance, achieving a balance between process stability, structural continuity, and morphological control, resulting in homogeneous fibers with micrometric diameters.
Spectroscopic characterization confirmed the preservation of chitosan functional groups, particularly amino and hydroxyl groups, which are responsible for interactions with contaminants. The obtained nanofibrous morphology, combined with adsorption efficiencies reported in the literature for similar systems, supports the potential of the developed membranes as advanced adsorbent materials. This work provides a solid technical basis for the design of sustainable nanomaterials aimed at wastewater treatment technologies.
Resumen
La contaminación de cuerpos de agua por efluentes industriales y descargas sin tratamiento adecuado representa un desafío ambiental que demanda materiales adsorbentes más eficientes y sostenibles que los convencionales. En este trabajo se desarrollaron y caracterizaron nanofibras electrohiladas con quitosano, un biopolímero de origen renovable, empleando alcohol polivinílico como polímero auxiliar, con miras a su aplicación en el tratamiento de aguas residuales. Los resultados demostraron que el quitosano, aunque altamente funcional desde el punto de vista químico, no puede procesarse de forma aislada mediante electrohilado debido a limitaciones reológicas. La combinación con PVA permitió estabilizar el proceso y obtener redes fibrosas continuas. Entre las formulaciones evaluadas, la relación PVA/CS 80:20 mostró el mejor equilibrio entre estabilidad del proceso, continuidad estructural y control morfológico, generando fibras homogéneas con diámetros micrométricos. La caracterización espectroscópica confirmó la conservación de los grupos funcionales amino e hidroxilo del quitosano en la matriz nanofibrosa, responsables de la interacción con contaminantes. La morfología obtenida, junto con la evidencia reportada en la literatura sobre la remoción eficiente de metales pesados mediante sistemas similares, respalda el potencial de las membranas desarrolladas como materiales adsorbentes avanzados. Este estudio aporta una base técnica sólida para el diseño de nanomateriales sostenibles orientados a tecnologías de tratamiento de aguas.
Keywords
Ingeniería Química, Biopolímeros, Remoción de metales, Materiales adsorbentes
Citation
Código de tesis
TQ; 693
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniería Química