El fósforo es un elemento crucial para el crecimiento de las plantas y el cuerpo humano. Sin embargo, la contaminación excesiva por fosfatos en cuerpos de agua debido a actividades agrícolas e industriales ha llevado a la eutrofización, lo que representa riesgos para la salud humana y los ecosistemas acuáticos. La adsorción es un método prometedor para la eliminación de fosfato en aguas contaminadas debido a su conveniencia, respeto al medio ambiente y bajo costo.
Se han estudiado diversos adsorbentes, como zeolitas, óxidos de hierro, óxidos de aluminio y carbón activado, para la eliminación de fosfato. Sin embargo, se necesita adsorbentes eficientes y de bajo costo.
El biochar, producido a partir de residuos de alimentos mediante pirólisis, ha atraído atención por su potencial uso en enmiendas del suelo, producción de bioenergía y remediación del agua. Sus propiedades fisicoquímicas le permiten adsorber eficazmente contaminantes. Las modificaciones utilizando metales han demostradomejorar las propiedades de adsorción del biochar. Sin embargo, el biochar a base de residuos de alimentos impregnado con aluminio (AL-FWB) no se ha estudiado ampliamente para la eliminación de fosfato.
Este estudio tiene como objetivo investigar la efectividad de AL-FWB como adsorbente para la eliminación de fosfato. Los objetivos son optimizar las condiciones de preparación de AL-FWB utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM) y analizar su capacidad de sorción y mecanismos a través de análisis de propiedades y estudios por lotes.
Los residuos de alimentos recolectados de una instalación de procesamiento en Seúl, Corea del Sur, se utilizaron como materia prima para el biochar. Los residuos de alimentos se sometieron a pirólisis con diversas soluciones de AlCl3 a diferentes temperaturas y duraciones. El AL-FWB resultante fue tamizado y almacenado para su uso posterior.
Se utilizaron RSM, con una ecuación cuadrática (QE) y una perceptrón multicapa (MLP), para optimizarlas condiciones de preparación de AL-FWB para la eliminación de fosfato. La concentración de la solución de AlCl3 y la temperatura y duración de la pirólisis se consideraron factores críticos. Se diseñaron un total de 17 conjuntos de condiciones de preparación de AL-FWB utilizando el enfoque Box-Behnken.
Se realizaron estudios por lotes para comparar las tasas de eliminación de fosfato de los AL-FWB. Las características de adsorción de AL-FWB se analizaron a través de análisis de propiedades y estudios por lotes.
Este estudio proporciona información sobre el uso potencial de AL-FWB como un adsorbente eficiente para la eliminación de fosfato de soluciones acuosas. El enfoque RSM, combinado con MLP, ofrece una herramienta poderosa para optimizar las condiciones de preparación de AL-FWB. Investigaciones adicionales sobre la capacidad de sorción y los mecanismos de AL-FWB contribuirán al desarrollo de estrategias efectivas de eliminación de fosfato.
