Biosíntesis y caracterización de nanopartículas de óxido de zinc a partir de gentianella tristicha para un potencial uso como nano fertilizante

Abstract

Las nanopartículas de óxido de zinc tienen diversos usos en diferentes campos del conocimiento. Sin embargo, uno de los principales problemas de este nanomaterial es la forma de sintetizarlo, pues muchos métodos tienen un alto impacto en el medio ambiente. Es por ello que se buscan alternativas de síntesis con menos impacto en los ecosistemas y sean sostenibles a largo plazo. En ese contexto, el objetivo de este estudio es sintetizar de manera óptima partículas de óxido de zinc a escala nanométrica a partir de Gentianella tristicha, una planta nativa del Perú, determinar sus propiedades fisicoquímicas y evaluar su potencial su aplicación como nanofertilizante para cultivos de Zea mays. Para ello, se utiliza la denominada síntesis verde, en donde se emplea el extracto de la planta y se hace reaccionar con una sal precursora, nitrato de zinc hexahidratado; luego se somete a una calcinación y se obtiene el polvo gris blanquecino característico de las nanopartículas. Para optimizar esta síntesis que permita obtener óxido de zinc (ZnO) con características adecuadas para su uso como nanofertilizante se estudiaron 2 parámetros de la síntesis a través de un diseño factorial de 3k (k=2) con tres repeticiones: concentración inicial de la sal precursora que vario entre 0.04, 0.06 y 0.08 g de Zn(NO3)2. 6H2O por cada mL de extracto de Gentianella tristicha y la temperatura de calcinación que vario entre 400 °C, 500 °C y 600 °C. Las partículas resultantes fueron analizadas en sus propiedades físicoquímicas de pico de absorbancia, diámetro hidrodinámico, estabilidad coloidal, tamaño de partícula y composición elemental a través de la espectrofotometría UV-Vis, dispersión de luz dinámica (DLS), análisis de potencial Z, difractometría de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS), respectivamente. Finalmente, Los resultados obtenidos indicaron que los parámetros adecuados para la síntesis de nanopartículas de ZnO fueron de 0.08 g de Zn(NO3)2. 6H2O por cada mL de extracto de Gentianella tristicha y 600°C de temperatura de calcinación para obtener 4032.9 mg de nanopartículas de ZnO con una longitud de onda máxima de 381 nm, diámetro hidrodinámico 50.2 nm, potencial Z con un valor de -34.7 mV, tamaño de cristalito de 28.4 nm, un difractograma acorde con el ZnO, forma esférica, un porcentaje atómico de 38.8% de O y 61.2% de Zn y un porcentaje en peso de 13.4% de O y 86.6% de Zn, además se estimó de forma preliminar que para fertilizar 1 Ha de cultivo de Zea mays se necesita una cantidad de 16.5 g de NPs de ZnO con un costo de S/80.00.