Application of pineapple peles as biosorbenst for the removal of heavy metals
DOI:
https://doi.org/10.59741/agraria.v23i2.727Keywords:
Agro-industrial residues, Pectin, Chemical modification, Eco-friendly materials, Sustainable process, Contaminants, Water treatment.Abstract
Heavy metal contamination in Mexico increased as a consequence of anthropogenic activity, generating significant environmental problems and risks to human health. In response to these issues, sustainable technologies such as biosorption have been developed. This technique uses agro-industrial residues with the purpose of reducing their accumulation while simultaneously employing them as biosorbente materials for water treatment. Biosorption is a physicochemical process that uses materials of biological origin to capture or retain contaminants, such as heavy metals, on the surface of the biosorbente. The production of biosorbents from pineapple peels shows high efficiency, since pineapple peel is a rich source of pectin. This polysaccharide contains functional groups, such as carboxyl groups, which act as essential active sites in the interaction with metal ions. Therefore, the biosorption process stands out as a sustainable, strategic, and eco-friendly alternative to mitigate environmental problems. In addition, it represents a low-or zero-cost method compared to conventional water treatment methods.
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References
Acosta Rodríguez, I., J.F. Cárdenas González, I.V. Martínez Juárez (2012), “El uso de diferentes biomasas para la eliminación de metales pesados en sitios contaminados”, Ide@s, CONCYTEG, 7(85), pp. 911 – 922.
Abdel-Halim, S., Shehata, A., & El-Shahat, M. (2003). Removal of lead ions from industrial waste water by different types of natural materials. Water Research, 37(7), 1678–1683. https://doi.org/10.1016/s0043-1354(02)00554-7.
Ali, H., Khan, E., & Ilahi, I. (2019). Environmental chemistry and ecotoxicology of hazardous heavy metals: environmental persistence, toxicity, and bioaccumulation. Journal of Chemistry, 2019, 1–14. https://doi.org/10.1155/2019/6730305
Arcila, H. R., & Peralta, J. J. (2016). Agentes Naturales como Alternativa para el Tratamiento del Agua. Revista Facultad De Ciencias Básicas, 11(2), 136. https://doi.org/10.18359/rfcb.1303
Agro Revista Industrial del Campo. (2016, octubre 6). 2000 AGRO Revista Industrial del Campo. Retrieved from http://www.2000agro.com.mx/agroindustria/ agroindustria-mexicana/
Bhatnagar, A., & Sillanpää, M. (2010). Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment—A review. Chemical Engineering Journal, 157(2–3), 277–296. https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.01.007
Bhatnagar, A., Sillanpää, M., & Witek-Krowiak, A. (2015). Agricultural waste peels as versatile biomass for water purification – A review. Chemical Engineering Journal, 270, 244–271. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.01.135
Casas G, L. & Sandoval F, G. (2014). Enzimas en la valorización de residuos agroindustriales. Revista digital universitaria, 15(12), 1-15.
Chaudhary, S., & Singh, B. (2024). Pineapple by-products utilization: Progress towards the circular economy. Food and Humanity, 2, 100243. https://doi.org/10.1016/j.foohum.2024.100243
Das, N., Ojha, N., & Mandal, S. K. (2021). Wastewater treatment using plant-derived bioflocculants: green chemistry approach for safe environment. Water Science & Technology, 83(8), 1797–1812. https://doi.org/10.2166/wst.2021.100
Diestra, R F. S., & Ramos, P, I. V. (2019). Efecto de la concentración de Aloe vera (Sábila) y tiempo de floculación en la remoción de sólidos suspendidos y materia orgánica biodegradable de aguas residuales municipales sector el Cerillo, Santiago de Chuco. Trujillo- Perú: Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. https://hdl.handle.net/20.500.14414/11549
Duarte, E., Olivero, J., & Jaramillo, B. E. (2009). “Remoción de cromo de aguas residuales de curtiembres usando quitosan obtenido de desechos de camarón,” Sci. Tech., vol. XV, no. 42, pp. 290-295.
Figueroa, W., Gutiérrez, O., Torrealba, M., & Rosendo, M. (2016). Efectividad de la cáscara de naranja (Citrus sinensis) reticulada para la adsorción de plomo. En La química de los alimentos: Memorias de las XIII Jornadas de Química, Ambiente y Sociedad (p. 128). Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Barquisimeto. ISBN 978-980-7464-14-7.
Fomina, M., & Gadd, G. M. (2014). Biosorption: current perspectives on concept, definition and application. Bioresource Technology, 160, 3–14. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.12.102
Fiorentin, L. D., Trigueros, D. E., Módenes, A. N., Espinoza-Quiñones, F. R., Pereira, N. C., Barros, S. T., & Santos, O. A. (2010). Biosorption of reactive blue 5G dye onto drying orange bagasse in batch system: Kinetic and equilibrium modeling. Chemical Engineering Journal, 163(1-2), 68-77. https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.07.043
García-García, P. M., Galindo-Alcántara, A., & Ruiz-Acosta, S. D. C. (2023). Métodos de extracción de pectina en frutos: Revisión sistemática. Ecosistemas y recursos agropecuarios, 10(SPE3). https://doi.org/10.19136/era.a10niii.3728
Giannakoudakis, D. A., Hosseini-Bandegharaei, A., Tsafrakidou, P., Triantafyllidi, K. S., Kornaros, M., Anastopoulos I. (2018). Aloe vera waste biomass-based adsorbents for the removal of aquatic pollutants: A review. Journal of Environmental Management, 227(1), 354-364. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.08.064
Gogoi, S., Chakraborty, S., & Saikia, M. D. (2018). Surface modified pineapple crown leaf for adsorption of Cr(VI) and Cr(III) ions from aqueous solution. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6(2), 2492–2501. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.03.040
Gupta, V. K., Rastogi, A., & Nayak, A. (2009). Biosorption of nickel onto treated alga (Oedogonium hatei): Application of isotherm and kinetic models. Journal of Colloid and Interface Science, 342(2), 533–539. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2009.10.074
Hernández, I., Vázquez, M., Jerónimo, J., & Sandoval, F. (2016). Biosorción de metales pesados mediante el uso de una biomasa microbiana, en aguas residuales. Revista de Simulación y Laboratorio, 3(8), 10–14.
Javanbakht, V., Alavi, S. A., & Zilouei, H. (2013). Mechanisms of heavy metal removal using microorganisms as biosorbent. Water Science & Technology, 69(9), 1775–1787. https://doi.org/10.2166/wst.2013.718
Juárez-Sánchez, J., Bustos-Ramírez, K., Varela-Santos, E., Avendaño-Vasquez, G., & Vargas-García, K. (2025). Impacto del Método de Extracción sobre las Propiedades Fisicoquímicas, Reológicas y Floculantes de un Biofloculante de Aloe vera. Journal of BioProcess and Chemical Technology (JBCT), 17(35), 39-50. https://revistas.uadec.mx/index.php/JBCT/article/view/403
Tejada-Tovar, C., Villabona-Ortiz, Á., & Garcés-Jaraba, L. (2015). Adsorción de metales pesados en aguas residuales usando materiales de origen biológico. TecnoLógicas, 18(34), 109. https://doi.org/10.22430/22565337.209
Pinzón-Bedoya, M. L., & Cardona-Tamayo, A. M. (2010). “Influencia del pH en la bioadsorción de Cr(III) sobre cáscara de naranja: Determinación de las condiciones de operación en proceso discontinuo,” Rev. la Fac. Ciencias Básicas, vol. 8, no. 1, pp. 21-30.
Marino, B. R. (2006). Evaluación de las tecnologías de tratamiento de aguas subterráneas contaminadas con Cromo (Doctoral dissertation, Universitat Politècnica de Catalunya. Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, 2006 (Enginyeria Química).
Nava-Ruíz, C., & Méndez-Armenta, M. (2011). “Efectos neurotóxicos de metales pesados (cadmio, plomo, arsénico y talio),” Arch Neurocien Mex, vol. 16, no. 3, pp. 140-147, 2011.
Naja, G. & Volesky, B. (2011). Chapter 3: The Mechanism of Metal Cation and Anion Biosorption. In P. kotrba, M. Mackova & T. Macek, Microbial Biosorption of Metals (pp. 19-58). Springer. DOI:10.1007/978-94-007-0443-5
Numa, I. a. N., Wolf, K. E., & Pastore, G. M. (2023). FoodTech startups: Technological solutions to achieve SDGs. Food and Humanity, 1, 358–369. https://doi.org/10.1016/j.foohum.2023.06.011
Nguyen, D. T. C., Van Tran, T., Kumar, P. S., Din, A. T. M., Jalil, A. A., & Vo, D. N. (2022). Invasive plants as biosorbents for environmental remediation: a review. Environmental Chemistry Letters, 20(2), 1421–1451. https://doi.org/10.1007/s10311-021-01377-7
Pinzón-Bedoya, M. L., & Tamayo, A. M. C. (2010). Influencia del pH en la bioadsorción de Cr (III) sobre cáscara de naranja: Determinación de las condiciones de operación en proceso discontinuo. Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, 8(1).
Sanchez-Silva, J. M., González-Estrada, R. R., Blancas-Benitez, F. J., & Fonseca-Cantabrana, Á. (2020). Utilización de subproductos agroindustriales para la bioadsorción de metales pesados. TIP Revista Especializada En Ciencias Químico-Biológicas, 23. https://doi.org/10.22201/fesz.23958723e.2020.0.261
Salvador, L. E. M., & Unam. (2018). Capacidades tecnológicas en la agroindustria en México. Marco analítico para su investigación. Análisis Económico, 33(84), 169–189. https://doi.org/10.24275/uam/azc/dcsh/ae/2018v33n84/martinezs
Sala, L. F., García, S. I., González, J. C., Frascaroli, M. I., Bellú, S., Mangiameli, F., Blanes, P., Mogetta, M. H., Andreu, V., Atria, A. M., & Salas, J. M. (2010). Biosorción para la eliminación de metales pesados en aguas de desecho. Anales de la Real Sociedad Española de Química, 106(2), 114–120.
Solangi, N. H., Kumar, J., Mazari, S. A., Ahmed, S., Fatima, N., & Mubarak, N. M. (2021). Development of fruit waste derived bio-adsorbents for wastewater treatment: A review. Journal of Hazardous Materials, 416, 125848. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125848
Scarano, P., Sciarrillo, R., Tartaglia, M., Zuzolo, D., & Guarino, C. (2022). Circular economy and secondary raw materials from fruits as sustainable source for recovery and reuse. A review. Trends in Food Science & Technology, 122, 157–170. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.02.003
Thamaraiselvi, C., S．T, A., Nandhini, M., Kala, K., Vasanthy, M., Rajakannan, V., Al-Khattaf, F. S., Hatamleh, A. A., Chandrasekaran, M., Ravi, K., Chang, S. W., & Ravindran, B. (2024). Mitigating pollutants in textile dye wastewater with Aloe vera (L.) Burm. f. and Abelmoschus esculentus (L.) Moench: A study on treatment efficacy. Journal of Hazardous Materials Advances, 16, 100517. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2024.100517
Valdivia-Rivera, S., Martínez-Cano, A. K., Aguirre-García, G., & Lizardi-Jiménez, M. A. (2018). Hydrocarbon water-pollution related to chronic kidney disease in Tierra Blanca, a perfect storm. Environment International, 121, 1204–1209. https://doi.org/10.1016/j.envint.2018.10.036
Vera, L., Ugaña, M. F., García, N., Flores, M., & Vázquez, V. (s.f.). Eliminación de los metales pesados de las aguas residuales mineras utilizando el bagazo de caña como biosorbente. Centro de Estudios Ambientales, Universidad de Cuenca, 2015.
Volesky, B. (2007). Biosorption and me. Water Research 41 (18), 4017-4029. https://doi.org/10.1016/j.watres.2007.05.062
Wang, J., & Chen, C. (2009). Biosorbents for heavy metals removal and their future. Biotechnology Advances, 27(2), 195–226. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2008.11.002
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