Aplicación del equilibrio ácido-base y solubilidad en la ingeniería en biotecnología

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS

QUÍMICA II

INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

APLICACIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE Y SOLUBILIDAD EN LA INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

JEREMY IZA

DOCENTE: ING. LUIS ESCOBAR

INTRODUCCIÓN

Los términos de ácidos y bases han sido de gran interés para el estudio no solo en el ámbito científico, sino que se han visto involucrados en otras áreas como el de la medicina, la industria alimenticia, etc. Con el avance del tiempo varios científicos han definido estos términos y cada uno con una apreciación diferente de cada término por lo que la primera definición de ácido y base se da por Arrhenius describiendo lo siguiente.

Acido: Toda sustancia que al disolverse en agua cede iones [pic 2]

Base: Toda sustancia que al disolverse en agua cede iones [pic 3]

Sin embargo, estas definiciones preliminares tenían algunas limitaciones en algunos aspectos como en las reacciones ácido-base en los que el agua fuese el disolvente, además no explicaba el carácter ácido-básico de algunas sustancias que no sean compuestos hidrogenados o hidroxilados. Pero no fue hasta 1923 que Bronsted y Lowry propusieron una nueva definición con una variación de parámetros a la de Arrhenius, pero con el mismo principio describiendo lo siguiente:

Ácido: Sustancia capaz de ceder protones

Base: Sustancia capaz de ceder protones

En donde los protones no pueden existir libres en disolución y la reacción se da si hay otra sustancia capaz de aceptarlos. Estas reacciones forman sistemas ácidos-base conjugados, provocando la transferencia de protones entre pares conjugados.

Esto permite determinar que la fortaleza de un ácido se mide por la tendencia de donar un protón mientras que la de la base es la inversa, la capaz de recibir un protón. Esta última definición es la que se usa actualmente. (Olavide)

Estos principios se utilizan para determinar el equilibrio ácido-base, el cual consiste en el mantenimiento de la concentración de iones hidrógeno dentro de los parámetros normales lo que se logra por la existencia de mecanismos de amortiguación (Lujambio, 2011)

Los sistemas de amortiguación o también conocidos como soluciones amortiguadoras, reguladora o tampón son disoluciones capaces de mantener el pH relativamente constante cuando se añaden pequeñas cantidades de ácidos o bases. Estas soluciones están conformadas por un ácido débil y su base conjugada o a su vez por una base débil y su ácido conjugado.

De tal forma que, si añaden pequeñas cantidades de un ácido o una base a la disolución amortiguadora, de forma que la relación entre la base conjugada y el ácido débil cambia poco, pero en cantidades insignificantes como para que el pH se ve afectado y cambie, por lo que el pH permanece constante. (Olavide)

DESARROLLO

APLICACIONES

1. EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE DE ALGAS MARINAS DEL LITORAL PERUANO ELUCIDA SU ALTA AFINIDAD POR CONTAMINANTES AMBIENTALES

La ciencia y la tecnología al igual que la industria a lo largo del tiempo han acelerado el desarrollo de sus procedimientos y la expansión de su campo de laboral como es el caso de la extracción de metales pesados que posteriormente van a ser utilizados como materia prima, pero este proceso de extracción genera grandes cantidades de desechos contaminantes que son vertidas en el ecosistema circundante, especialmente a los ecosistemas acuáticos.

Y con la pertinencia de generar procedimientos capaces de eliminar los residuos de materiales presentes en el agua, y reducir el impacto de la contaminación, se implementó procedimientos como: microprecipitación, electrodeposición, ósmosis, filtración, adsorción, ultracentrifugación, resinas de intercambio iónico, con resultados satisfactorios.

Sin embargo, dichos procedimientos no son eficaces cuando se trata de concentraciones bajas del contaminante presentes en la disolución, transformándose un inconveniente demasiado costoso y de bajo rendimiento al momento de aplicar en condiciones reales. Tal es el caso de la precipitación química y el tratamiento electroquímico que cuando se implementa para la eliminación de metales pesados en disoluciones acuosas que contienen concentraciones de metal alrededor de 100 mg/L son ineficiente y producen una elevada cantidad de Iodo que además de que su resultado es ineficiente a la hora de eliminar residuos genera gastos extra porque genera más residuos.

Así mismo cuando se aplican resinas de intercambio iónico, adsorción por carbón activo y tecnología de membranas son procesos extremadamente costosos, especialmente cuando los desechos se encuentran en grandes concentraciones, lo que representa una barrera económica para las empresas el aplicar estos procedimientos para la eliminación de desechos.

En vista de que se generó una alternativa para la eliminación de residuos de metales pesados , pero dicha alternativa en ciertas aplicaciones no es eficiente y además son muy costosas la biotecnología ha generado una gran variedad de procesos detoxificantes de metales pesados basándose sus investigaciones en las algas marinas , por motivos tales como su obtención es de bajo costo , además que su producción es de manera natural y en grandes cantidades.

El interese de utilizar estos organismos específicamente la especie Macrocystis integrifolia Bory y Lessonia nigrescens Bory para la eliminación de desechos es por la presencia de fuertes propiedades ácidas, con una concentración de grupos carboxilo , que las convierte en potenciales absorbentes para la eliminación de contaminantes ambientales , tales como los metales pesados .La constante ionización aparente refleja que la superficie de las algas están cargadas negativamente afianzando sus propiedades absorbentes , debido a la presencia de grupos funcionales polialginatos y fucanoides.

Macrocystis integrifolia Bory presenta un p de 2.13, evidenciando una mayor concentración de fucoidanos, mientras tanto Lessonia nigrescens Bory tiene un p de 2.67 , evidenciando una mayor concentración de proteínas fosfatadas. [pic 4][pic 5]

Estos resultados permiten ionizarse a bajos valores e pH, incrementando sus propiedades adsorbentes convirtiéndolas en una alternativa eficaz para la eliminación de aguas residuales. (Cuizano , Llanos , Chang, & Navarro , 2007)

1. COMPUESTOS DE HIERRO PARA LA FORTIFICACIÓN DE ALIMENTOS: EL DESARROLLO DE UNA ESTRATEGIA NUTRICIONAL INDISPENSABLE PARA PAÍSES EN VÍA DE DESARROLLO.

El hierro es un mineral fundamental para el desarrollo del ser humano y para la conservación de su sistema, ya que cumple funciones indispensables dentro del organismo como determinar el estado nutricional de las personas, transporta oxígeno a través de la hemoglobina que se deriva en la producción de energía, además de formar parte de diversas enzimas que participan en procesos metabólicos.

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