Extracción de torio de sistemas acuosos usando carrete de maíz modificado con ácido cítrico: caracterización, cinética, termodinámica y mecanismo de adsorción

Convertir residuos agrícolas en un limpiador de agua

El torio es un metal radiactivo empleado en industrias de alta tecnología e investigación nuclear, pero cuando se filtra al agua se convierte en un problema ambiental y sanitario. Al mismo tiempo, grandes cantidades de carretes de maíz se queman o desechan tras la cosecha, contribuyendo a la contaminación. Este estudio explora una forma elegante de abordar ambos problemas al mismo tiempo: usar química sencilla para convertir los restos de carrete de maíz en un material de bajo coste capaz de extraer torio del agua con alta eficacia.

Por qué importa el torio en el agua

El torio aparece de forma natural en rocas y minerales y es valioso para usos que van desde aleaciones avanzadas hasta medicina nuclear. Sin embargo, su extracción y procesamiento pueden generar residuos líquidos que contienen torio y otros metales. Los métodos convencionales de limpieza suelen depender de materiales sintéticos costosos o de procesos complejos. La idea detrás de este trabajo es sustituir esos materiales por un “biosorbente” hecho con residuos agrícolas, ofreciendo una vía más barata y sostenible para capturar el torio antes de que llegue al medio ambiente.

Dar un cambio químico al carrete de maíz

Los investigadores recogieron carretes de maíz desechados en explotaciones agrícolas de Egipto y los molieron hasta obtener un polvo fino. Luego empaparon ese polvo en una solución tibia de ácido cítrico—el mismo ácido suave que contiene el limón—y lo calentaron para desencadenar una reacción. Este tratamiento reconfiguró la superficie de las partículas de carrete, añadiendo muchos grupos ricos en oxígeno que pueden unirse a iones metálicos. La microscopía y los análisis de superficie mostraron que el material tratado, denominado carrete de maíz modificado, se volvió mucho más rugoso y poroso, con casi siete veces más área superficial que el carrete crudo, creando muchos más sitios donde el torio podía fijarse.

Qué tan bien atrapa el nuevo material el torio

Para evaluar el rendimiento, el equipo mezcló pequeñas cantidades de carrete modificado con agua que contenía torio disuelto bajo distintas condiciones. Encontraron que la acidez era crucial: a un pH ligeramente ácido de alrededor de 4, las partículas de maíz tenían carga negativa y atraían fuertemente a los iones de torio cargados positivamente. En estas condiciones, el material eliminó aproximadamente el 90 por ciento del torio en solo 25 minutos usando apenas un gramo por litro de agua. Experimentos con una gama de concentraciones de torio mostraron que la superficie se llenaba de forma ordenada, en una sola capa, y los cálculos indicaron una alta capacidad máxima de carga de casi 200 miligramos de torio por gramo de adsorbente—competitiva o superior a muchos otros materiales naturales reportados.

Qué ocurre a nivel microscópico

Herramientas espectroscópicas avanzadas ofrecieron una visión del proceso de unión. Los grupos carboxilo e hidroxilo añadidos al carrete modificado cambiaron sus firmas electrónicas una vez que el torio se unió, evidencia de que forman enlaces químicos reales en lugar de simplemente retener iones de forma laxa en la superficie. La forma en que la adsorción cambió con el tiempo encajó con un modelo cinético asociado generalmente a la quimisorción, lo que indica que el torio se captura mediante interacciones específicas y relativamente fuertes. El análisis termodinámico mostró que el proceso es espontáneo y favorece ligeramente temperaturas más altas, lo que sugiere que un calentamiento suave puede mejorar aún más la eliminación.

Usar, liberar y reutilizar el filtro a base de maíz

Para cualquier tecnología de limpieza práctica, la capacidad de recuperar tanto el contaminante como el material filtrante es vital. Aquí, el polvo de carrete cargado con torio se enjuagó con una solución diluida de ácido nítrico, que liberó alrededor del 94 por ciento del torio capturado de nuevo en forma líquida para su posible recuperación. El mismo lote de carrete modificado se reutilizó varias veces en soluciones frescas de torio. Incluso tras cinco ciclos de adsorción–desorción, seguía eliminando más del 80 por ciento del torio, mostrando que el material es robusto y puede reciclarse sin una pérdida importante de rendimiento.

De residuo de campo a recurso útil

En términos sencillos, el estudio demuestra que un subproducto agrícola barato y abundante puede convertirse en una “esponja” eficiente para metales radiactivos en agua usando un ácido común y apto para alimentos. Los carretes tratados atrapan el torio rápida y firmemente, funcionan bien en condiciones ligeramente ácidas y pueden regenerarse con un lavado suave de ácido, lo que los hace prometedores para limpiar efluentes industriales o mineros. Este enfoque convierte lo que antes era una fuente de humo y residuos en una herramienta práctica para proteger los recursos hídricos mientras permite la recuperación más segura del valioso torio.

Cita: Attia, R.M. Extraction of thorium from aqueous system using citric acid modified corn cob: characterization, kinetics, thermodynamics and adsorption mechanism. Sci Rep 16, 14636 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47530-6

Palabras clave: eliminación de torio, adsorbente de carrete de maíz, tratamiento de aguas residuales, biosorción, modificación con ácido cítrico