ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
Erin Peabody, (301) 504-1624, ekpeabody@ars.usda.gov

The answer to tomorrow’s water pollution problems could come from soybeans, according to Agricultural Research Service (ARS) scientists. Not from the tender legumes themselves, but from the overly abundant hulls that typically end up as a livestock feed.

ARS chemists Wayne Marshall and Lynda Wartelle have discovered that these undervalued hulls--as well as leftover stalks and stems from already-plucked corn and sugarcane plants--make the ideal foundation for a potent filtering agent that can adsorb harmful levels of lead, chromium, copper and cadmium from contaminated waters.

Marshall and Wartelle--who work at the ARS Southern Regional Research Center (SRRC) in New Orleans, La.--have found that it takes just two simple steps to convert these cheap and abundant crop residues into a powerful magnet capable of snagging both positively- and negatively-charged particles of heavy metals in water.

The material that they’ve succeeded in creating is known as a dual-functioning ion exchange resin. These resins--which are commonly used for treating industrial and municipal waste waters and for recycling heavy metals from solutions--are typically effective in capturing only one kind of particle with either a positive or negative charge.

But the SRRC researchers’ resins can grab both. And Marshall has found that they’re more cost-effective than two synthetically-made resins currently in use.

Ion exchange resins work by swapping, or exchanging, the undesirable ions in a water supply with benign ones. In a classic example of this interplay, water softeners work by drawing out and replacing unwanted “hard water” particles, like calcium and magnesium, with ions from sodium.

Marshall and Wartelle give their plant residues a negative charge by adding citric acid, a common food industry additive. The positive charge comes from choline chloride, which the researchers bind to plant fibers by adding DMDHEU (or dimethyloldihydroxyethylene urea)--a chemical that’s already known for making molecules stick. In the textile industry, it’s the compound that helps dye cling to cotton and wool fibers.

ARS is the U.S. Department of Agriculture’s chief scientific research agency.

Residuos de soya: ¿La solución para la contaminación ambiental?

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Erin Peabody, (301) 504-1624, ekpeabody@ars.usda.gov

La solución para los problemas de mañana de la contaminación de agua podría ser las semillas de soya, según científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS). No de sus legumbres tiernas en si, sino de sus vainas muy abundantes que típicamente terminan como pienso para el ganado.

Los químicos del ARS Wayne Marshall y Lynda Wartelle han descubierto que estas vainas subvaloradas -- así como los tallos sobrantes del maíz ya cosechado y las plantas de caña de azúcar -- hacen una fundación ideal para un agente potente que puede filtrar y absorber niveles dañosos de plomo, cromo y cadmio de las aguas contaminadas.

Marshall y Wartelle trabajan en el Centro de Investigación de la Región Sureña (SRRC por sus siglas en inglés) mantenido por ARS en Nueva Orleáns, Luisiana. Ellos han descubierto que se necesita solamente dos pasos simples para convertir estos residuos en un magneto poderoso capaz de enganchar ambas partículas positivas y negativas de los metales pesados en el agua.

La materia que ellos han podido crear exitosamente se conoce como una resina de funcionamiento dual de intercambio de ion. Estas resinas -- las cuales comúnmente se usan para tratar las aguas industriales y municipales y para reciclar metales pesados de soluciones -- son típicamente eficaces en capturando solamente un tipo de partícula con una carga, o positiva o negativa.

Pero la resina de los investigadores del SRRC puede capturar ambas cargas. Además, Marshall ha descubierto que son más rentables que dos resinas sintéticas actualmente usadas.

Las resinas de intercambio de ion funcionan cambiando, o intercambiando, los iones no deseados en una fuente de agua con iones benignos. En un ejemplo clásico de esta interacción, ablandadores de agua sacan y reemplazan las partículas de “agua dura”, tales como calcio y magnesio, con iones del sodio.

Marshall y Wartelle les dan a sus residuos de planta una carga negativa agregando acido cítrico, un aditivo común en el sector alimentario. La carga positiva viene del cloruro de colina, el cual los investigadores atan a las fibras de planta agregando DMDHEU (o dimetiloldihidroxietileno urea) -- una sustancia química ya conocida por causar las moléculas se peguen. En el sector de ropa, es el compuesto que ayuda el tinte a pegarse al algodón y fibras de lana.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.