Biohidrogeles basados en nanocelulosa impresos en 3D: una estrategia nanoestructurada para la remoción de sulfatos

La actividad agropecuaria argentina, pilar de su economía y de relevancia global, ha intensificado la contaminación de aguas subterráneas por acumulación de iones sulfato (SO₄²⁻) derivados del uso de fertilizantes y bioestimulantes¹. En este contexto, la nanotecnología emerge como una herramienta clave para el desarrollo de soluciones innovadoras y sustentables en remediación ambiental. Este trabajo propone el desarrollo de biohidrogeles de alginato de sodio (Alg) reforzados con nanocelulosa (NC) para su aplicación en remoción de SO₄²⁻ acuosos. Los materiales se desarrollaron mediante impresión 3D (Direct Ink Writing - DIW), permitiendo controlar la arquitectura micro- y nanoestructural y optimizar las propiedades de transporte y accesibilidad a sitios activos. Así, se busca diseñar un sistema eficiente para la remoción de SO₄²⁻ en aguas contaminadas, con aplicación en la recuperación de recursos hídricos agrícolas y en el desarrollo de tecnologías biopoliméricas sustentables.

Como matriz biopolimérica se empleó Alg (5 % m/v, MW médium), seleccionado por su biocompatibilidad y su capacidad de formar redes gelificadas mediante reticulación iónica. Con el propósito de mejorar la estabilidad estructural y el comportamiento de adsorción, se incorporó NC en la formulación inicial en proporciones de 0,5-3% m/m Alg ². Las formulaciones obtenidas se utilizaron como tinta biopolímerica nanocompuesta procesadas mediante DIW para generar estructuras tridimensionales con diseño enrejado, orientadas a maximizar el área de interacción con el medio acuoso. La gelificación se realizó por inmersión en soluciones de CuCl₂ (0,05-0,2 M - 30 min), seguida de lavados con agua destilada para remover iones Cu²⁺ no coordinados³. Se obtuvieron materiales de morfología simétrica, perfectamente regular y contorno uniforme, de color celeste y área 160 mm2. Se evaluó la eficiencia de adsorción de iones sulfato (SO₄²⁻) desde aguas contaminadas indicando resultados promisorios para tal aplicación. La cuantificación de SO₄²⁻ se realizó utilizando el método turbidimétrico (λ 450 nm). La caracterización incluyó FTIR, SEM, TGA y DSC.

Los hidrogeles biobasados reforzados con NC presentan alta adsorción de sulfatos por su nanoestructura y elevada área superficial. La impresión 3D (DIW) permite controlar la organización micro- y nanoestructural, optimizando el desempeño. Se proponen como alternativa escalable para remediación ambiental adaptable a condiciones reales.