Nanopartículas de quitosano como agentes para la remoción de contaminantes emergentes farmacéuticos en agua: Revisión sistemática
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Date
2026-07
Authors
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
The contamination of aquatic ecosystems by antibiotics, anti-inflammatories, hormones, and pesticides represents a growing threat that conventional treatment systems are unable to resolve efficiently, a situation that has driven the search for more robust technological alternatives. Chitosan nanoparticles are positioned as a sustainable option, backed by their biocompatibility, renewable origin, and the chemical versatility of their functional groups for targeted modification. A systematic review was conducted on the synthesis, characterization, and adsortive performance of chitosan-derived materials for the removal of emerging contaminants in water, consulting international databases for the period 2015–2024 with defined eligibility criteria. The studies included magnetic hybrid materials, mesoporous materials, and MOF/MXene composites that showed high efficiencies against tetracyclines, fluoroquinolones, and β-lactams, as well as against NSAIDs such as ibuprofen, diclofenac, and paracetamol; the removal of hormones and pesticides received significantly less attention. The maximum
capacities reported exceeded 200–500 mg·g⁻¹, especially when adsorption was complemented by catalytic or photocatalytic functions. Performance depended on pH, with optimal results in acid-neutral ranges, adsorbent dosage, and ionic strength, with the presence of Ca²⁺/Mg²⁺ consistently reducing efficiency due to electrostatic competition. The main gaps identified include the predominance of low-volume batch tests, insufficient evidence in columns and breakage curves, and limited validation in real matrices with TOC balances and leaching studies. Chitosan nanocomposites are a promising platform for tertiary treatment stages, and their validation is recommended under conditions close to neutral pH, under multicomponent mixtures, and in fixed-bed pilots with magnetic regeneration.
Description
La contaminación de ecosistemas acuáticos por antibióticos, antiinflamatorios, hormonas y pesticidas representa una
amenaza creciente que los sistemas convencionales de tratamiento son incapaces de resolver eficientemente,
situación que ha impulsado la búsqueda de alternativas tecnológicas más robustas. Las nanopartículas de quitosano
se posicionan como una opción sostenible, respaldada por su biocompatibilidad, origen renovable y la versatilidad
química de sus grupos funcionales para la modificación dirigida. Se realizó una revisión sistemática sobre la síntesis,
caracterización y desempeño adsortivo de materiales derivados de quitosano para la remoción de contaminantes
emergentes en agua, consultando bases de datos internacionales para el período 2015–2025 con criterios de
elegibilidad definidos. Los estudios incluyeron materiales híbridos magnéticos, mesoporosos y compósitos con
MOF/MXene que mostraron altas eficiencias frente a tetraciclinas, fluoroquinolonas y β-lactámicos, así como frente
a AINEs como ibuprofeno, diclofenaco y paracetamol; la remoción de hormonas y pesticidas recibió atención
notoriamente menor. Las capacidades máximas reportadas superaron los 200–500 mg·g⁻¹, especialmente cuando
la adsorción se complementó con funciones catalíticas o fotocatalíticas. El desempeño dependió del pH con óptimos
en rangos ácido-neutros, de la dosis del adsorbente y de la fuerza iónica, siendo la presencia de Ca²⁺/Mg²⁺ un factor
que redujo consistentemente la eficiencia por competencia electrostática. Las principales brechas identificadas
incluyen la predominancia de ensayos batch a bajo volumen, insuficiente evidencia en columnas y curvas de ruptura,
y escasa validación en matrices reales con balances de TOC y estudios de lixiviación. Los nanocompuestos de
quitosano constituyen una plataforma promisoria para etapas terciarias de tratamiento, recomendándose su
validación en condiciones cercanas a pH neutro, bajo mezclas multicomponente y en pilotos de lecho fijo con
regeneración magnética.
Keywords
Adsorción, contaminantes emergentes, lecho fijo, quitosano, tratamiento terciario.
Citation
Mora Garcia, K. F. (2026). Nanopartículas de quitosano como agentes para la remoción de contaminantes emergentes farmacéuticos en agua: Revisión sistemática [Tesis de pregrado, Universidad Santiago de Cali].Repositorio Institucional USC.