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I. INTRODUCCIÓN
El agua dulce constituye un recurso fundamental para el desarrollo humano, económico y ecosistémico, sin embargo, su calidad se deteriora por el vertido de contaminantes inorgánicos persistentes. Entre ellos, los metales pesados preocupan por su toxicidad, bioacumulación y lenta degradación. Elementos como el mercurio, plomo, cadmio y cobre se han asociado con trastornos neurológicos, renales y cardiovasculares, además de deteriorar la vida acuática y los servicios ecosistémicos que dependen de las aguas superficiales y subteráneas 1.
En América Latina, actividades como la minería, la industria química y la agricultura intensiva, ejercen una fuerte presión sobre los recursos hídricos y favorecen la liberación de metales pesados a ríos y acuíferos 2. Aunque existen normas que establecen los niveles máximos permisibles, su implementación efectiva se ve limitada por problemas de infraestructura y a la falta de capacidad técnica, especialmente en zonas rurales 3.
Las tecnologías convencionales de remoción de metales, como la precipitación química, el intercambio iónico y varios procesos de membrana, han demostrado su eficacia en condiciones controladas. No obstante, suelen requerir altos costos de inversión y operación, generación de lodos y personal especializado, limitando su uso sostenido en contextos con restricciones económicas. Estas limitaciones han impulsado la búsqueda de adsorbentes de bajo costo, disponibles localmente y con buena eficiencia de remoción 4.
En este marco, los materiales carbonosos biogénicos, producidos a partir de residuos agroindustriales, se han convertido en una opción prometedora para el tratamiento del agua, por su bajo costo y compatibilidad con esquemas de economía circular 5,6. Entre ellos, los derivados del cacao (cáscaras, restos de mazorcas y tallos) destacan en los países productores, por el alto volumen de subproductos y por su composición lignocelulósica rica en grupos funcionales que pueden participar en la adsorción y formación de complejos con metales pesados. Estudios pioneros demostraron la capacidad de las cáscaras de cacao para fijar plomo y otros metales en soluciones ácidas, en tanto que trabajos posteriores exploraron su modificación química y activación para mejorar su rendimiento como biosorbentes 7.
Al mismo tiempo, el desarrollo de nanomateriales a partir de biomasa, en particular materiales magnéticos modificados con óxidos de hierro, ha creado nuevas posibilidades para diseñar adsorbentes más selectivos y fáciles de recuperar. La combinación de matrices carbonosas de residuos agroindustriales con fases magnéticas genera materiales híbridos con mayor área superficial y diversidad de grupos funcionales, además de permitir su separación mediante campos magnéticos 8. En este contexto, estudios recientes han evaluado hidrochars y materiales magnéticos obtenidos de residuos de cacao para remover metales pesados en soluciones acuosas, con altas eficiencias de remoción y mejoras en parámetros de calidad de agua como pH, conductividad y turbidez 9.
No obstante, la información sobre materiales carbonosos y nanomateriales derivados de residuos de cacao sigue fragmentada. Las diferencias en condiciones de síntesis, especies metálicas estudiadas y escala experimental dificultan la comparación de su rendimiento y persisten interrogantes sobre su comportamiento en matrices reales, capacidad de regeneración y viabilidad económica y ambiental, particularmente en contextos latinoamericanos donde hay muchos residuos de cacao y problemas de contaminación.
Ante este escenario, es necesario sintetizar y analizar críticamente la evidencia sobre el uso de residuos de cacao como plataforma para desarrollar materiales carbonosos y nanomateriales destinados a la remoción de metales pesados en agua. El objetivo de esta revisión fue exponer el estado del arte de dichos materiales, rutas de síntesis, características fisicoquímicas relevantes, mecanismos de interacción con especies metálicas y desempeño en distintas condiciones experimentales, así como discutir los avances en América Latina, las oportunidades en el marco de la economía circular y los desafíos para su aplicación efectiva.
II. MARCO TEÓRICO
A. Materiales carbonosos en el tratamiento de aguas
El empleo de materiales carbonosos obtenidos de residuos agroindustriales se ha consolidado como una alternativa para tratar aguas contaminadas con metales pesados, por su bajo costo, disponibilidad local y compatibilidad con esquemas de economía circular 1. Entre ellos, biochars, hidrochars y carbones activados comparten una matriz rica en carbono, grupos funcionales oxigenados y estructuras porosas que interactúan con iones metálicos. La conversión de la biomasa mediante pirólisis, carbonización hidrotermal o activación física o química controla el carbono fijo, la distribución de poros y la densidad de sitios activos, y con ello la capacidad de adsorción, la cinética de remoción y la estabilidad frente a variaciones de pH y fuerza iónica 2.
La valorización de residuos agrícolas como precursores de estos materiales ofrece ventajas ambientales y económicas, al reducir los residuos que requieren gestión y generar productos con valor agregado para soluciones de tratamiento de aguas que aprovechan recursos locales, especialmente en regiones donde coexisten actividades agroindustriales y problemas de contaminación por metales 7.
B. Residuos de cacao como materia prima lignocelulósica
En la producción de cacao se generan varias fracciones residuales sólidas, principalmente cáscara de mazorca, cascarilla del grano y restos de vaina y tallos. Estas exhiben una estructura lignocelulósica típica, con contenidos significativos de celulosa, hemicelulosa, lignina y minerales como potasio, calcio y magnesio 9, lo que favorece su conversión en materiales carbonosos porosos con grupos superficiales idóneos para procesos de intercambio iónico y formación de complejos con iones metálicos.
Estudios preliminares han mostrado que la cáscara de cacao puede actuar como biosorbente de metales en soluciones acuosas, incluso tras procesos simples de lavado, secado y molienda 10. A partir de estos resultados, las investigaciones han incorporado tratamientos químicos suaves y procesos termoquímicos orientados a incrementar la capacidad de adsorción y optimizar la estabilidad de los materiales en condiciones de operación más exigentes 11.
Desde una perspectiva regional, el aprovechamiento de residuos de cacao como materia prima para adsorbentes se alinea con la integración de soluciones de tratamiento de aguas en cadenas productivas existentes, lo que resulta especialmente pertinente en países latinoamericanos productores de cacao con problemas de contaminación por metales en cuerpos de agua en zonas agrícolas y mineras 9.
C. Materiales carbonosos derivados de residuos de cacao
La literatura identifica diversas categorías de materiales carbonosos obtenidos a partir de residuos de cacao: biosorbentes crudos o ligeramente modificados, biochars, carbones activados e hidrochars. Los biosorbentes crudos se elaboran a partir de cáscaras o cascarilla mediante lavado, secado y molienda, en ocasiones con ajustes de pH o tratamientos químicos simples. Su principal ventaja es el bajo costo de preparación, lo que los hace atractivos en contextos con recursos limitados 4, aunque su área superficial y densidad de sitios activos suelen ser menores que las de materiales más procesados. En consecuencia, se han planteado modificaciones simples como la oxidación controlada y la incorporación de nuevos grupos funcionales para incrementar su afinidad por metales específicos 6.
El biochar se obtiene por pirólisis de residuos de cacao en atmósfera limitada en oxígeno y a temperaturas intermedias o altas, lo que concentra el carbono, estabiliza la matriz y genera una red de poros que favorece la adsorción de metales 8. La temperatura de pirólisis, el tiempo de residencia y el pretratamiento de la biomasa condicionan el balance entre grupos oxigenados y estructuras aromáticas más complejas y porosas 12. Cuando el biochar se somete a activación física o química, se obtienen carbones activados con áreas superficiales muy elevadas y distribución de micro y mesoporos, que incrementan la capacidad de adsorción 11. Con residuos de cacao, se han reportado carbones activados con un rendimiento notable, aunque su producción conlleva un consumo energético y de reactivos más elevado.
La carbonización hidrotermal en medio acuoso y a temperaturas relativamente bajas permite obtener hidrochars de residuos de cacao con altos rendimientos de carbono y superficies ricas en grupos funcionales polares. A diferencia del biochar, el hidrochar preserva más oxígeno superficial y suele presentar morfologías más compactas con mayor porosidad en el rango meso y macroporoso 6. Estos materiales logran eficiencias significativas de eliminación de metales en medios ácidos y modifican parámetros de calidad del agua como pH y conductividad 9, además de poder emplearse directamente como adsorbentes o como precursores en etapas de activación o incorporación de fases magnéticas.
D. Nanomateriales y materiales magnéticos derivados de residuos de cacao
La integración de fases magnéticas en matrices carbonosas de origen lignocelulósico ha emergido como una estrategia para facilitar la separación y regeneración de adsorbentes 8. En este enfoque, la biomasa de cacao se combina con precursores de óxidos de hierro y se somete a condiciones de síntesis donde la formación de nanopartículas magnéticas ocurre simultáneamente a la carbonización, produciendo materiales híbridos que aprovechan la sinergia entre la porosidad y los grupos funcionales de la fracción carbonosa y las propiedades magnéticas de las fases inorgánicas. Este fenómeno facilita la recuperación de los sólidos mediante campos magnéticos externos y reduce la necesidad de etapas de filtración 8.
E. Mecanismos de interacción con metales pesados
Los mecanismos mediante los cuales los materiales carbonosos y los nanomateriales obtenidos de residuos de cacao remueven metales pesados en solución responden a la combinación de propiedades texturales y químicas de la superficie. Los estudios de caracterización en biomasas similares revelan la presencia de grupos hidroxilo, carboxilo, carbonilo y éter, además de superficies rugosas con poros que favorecen la retención de iones metálicos 12,13.
En biosorbentes crudos y biochars, la remoción se explica por procesos de intercambio iónico entre los iones metálicos en solución y cationes presentes en la matriz (Ca2+, K+, Mg2+), complementados por la formación de complejos superficiales con grupos oxigenados y, en ciertas condiciones, por microprecipitación de especies metálicas en la superficie 14.
En los carbones activados, la gran área superficial y la abundancia de microporos favorecen la adsorción física y la formación de capas monomoleculares, mientras que los grupos superficiales determinan la selectividad hacia determinadas especies metálicas 11. En los materiales magnéticos se han descrito interacciones específicas entre los metales y las fases de óxidos de hierro, que pueden involucrar formación de complejos y, en algunos casos, reacciones redox 7.
Los estudios experimentales con residuos de cacao han evidenciado que las variaciones en el pH y la conductividad eléctrica durante las pruebas de adsorción están íntimamente asociadas con estos mecanismos, reflejando el intercambio de especies en solución y la incorporación de metales en la matriz sólida 9.
III. METODOLOGÍA
Este estudio se realizó como una revisión estructurada de materiales carbonosos y nanomateriales derivados de residuos de cacao para la remoción de metales pesados del agua. La primera fase definió la pregunta central y el alcance del trabajo, centrándose en investigaciones que utilizaron residuos de cacao como materia prima y evaluaron su rendimiento en sistemas acuosos con metales pesados. Con base en esta delimitación, se establecieron las variables de interés, siendo éstas, el tipo de residuos de cacao utilizado, el proceso de producción del material (biosorbente crudo, biocarbón, hidrocarbón, carbón activado o material magnético), las especies metálicas estudiadas, las condiciones de operación y los principales resultados de remoción.
En la segunda fase, se realizó una búsqueda de información en bases de datos científicas y repositorios institucionales. La búsqueda se ejecutó en Scopus, Web of Science, SciELO y Google Académico, empleando combinaciones de palabras clave relacionadas con residuos de cacao, biochar, hydrochar, materiales magnéticos, metales pesados y tratamiento de aguas. La búsqueda se limitó a artículos originales, capítulos de libros, tesis y revisiones relevantes publicadas en las últimas dos décadas, priorizando trabajos que presentaran resultados experimentales en la fase acuosa. En total se identificaron 35 registros.
Luego de eliminar duplicados y documentos fuera del tema según el título y el resumen, se mantuvieron 25 documentos, cuyos textos completos fueron evaluados. En esta etapa se aplicaron criterios de calidad basados en la pertenencia a revistas arbitradas o tesis de posgrado, en la descripción explícita de la obtención y caracterización básica del material y, en el reporte de resultados cuantitativos de remoción o capacidad de adsorción en un medio acuoso. Fueron excluidos 6 documentos que no cumplían simultáneamente estos criterios. Finalmente, 19 documentos formaron parte de la revisión, 11 estudios primarios sobre materiales derivados de residuos de cacao aplicados para remoción de metales pesados en agua, y 8 documentos complementarios empleados como soporte conceptual y de contexto.
Una vez compilado el conjunto final de documentos, se creó una matriz de extracción de información en la que se registraron sistemáticamente los datos relevantes: tipo de residuo de cacao, especies metálicas evaluadas y principales indicadores de rendimiento (porcentaje de remoción, capacidad de adsorción y observaciones sobre cambios en los parámetros de calidad del agua). Con base en esta matriz, los estudios se organizaron en categorías tipológicas (biosorbentes crudos o modificados, biocarbones, carbones activados, hidrocarbones y materiales magnéticos), y se identificaron patrones comunes, diferencias metodológicas y vacíos de información.
IV. RESULTADOS
De acuerdo con la metodología propuesta, se seleccionó un conjunto de estudios primarios sobre el uso de residuos de cacao como materia prima para la obtención de biosorbentes, materiales carbonosos y nanomateriales aplicados a la remoción de metales pesados del agua, priorizando aquellos con caracterización fisicoquímica clara, evaluación en sistemas acuosos sintéticos e información sobre capacidad de adsorción o eficiencia de remoción. En total se identificaron once estudios recientes y representativos, principalmente de Canadá, Perú, Colombia, Ghana, Indonesia y África, resumidos en la Tabla 1, que permiten comparar de manera coherente el desempeño de biomasa cruda, biosorbentes modificados, biochars, carbones activados, materiales híbridos e hidrochars.
Tabla 1 Estudios seleccionados sobre materiales derivados de residuos de cacao para remoción de metales pesados en agua.
| Estudio | Residuo de cacao | Tipo de material | Metales objetivo | Resultados |
|---|---|---|---|---|
| 10 | Cáscara | Biomasa cruda | 10 cationes metálicos | q máx para Pb ≈ 6,2 mg/g; rápida remoción (< 2 h). |
| 15 | Pericarpio | Biosorbente crudo | Cr(VI) | q máx ≈ 48,5 mg/g; isoterma Langmuir. |
| 16 | Cáscara | Biosorbente crudo | Pb(II), Cd(II) | q máx 200-210 mg/g; efecto del tamaño de partícula. |
| 17 | Cáscara | Biosorbente en columna | Pb(II), Cd(II) | ∼ 90% de remoción en sistemas monocomponente. |
| 12 | Cáscara de mazorca | Biochar (500 °C) | Pb(II), Hg(II), Cd(II) | Remoción ∼97-99,9% para Pb, Hg y Cd. |
| 14 | Pod husk | Biochar (microondas) | Cd(II) | Remoción de decenas mg/g; buena estabilidad. |
| 11 | Pod husk | Carbón activado (ZnCl2) | As(V) | BET ∼780 m2/g; remoción As(V) ∼80% en < 1 h. |
| 13 | Cáscara | Biochar (300-380 °C) | Hg(II) | Capacidad 0,106 mg/g a 90 min. |
| 18 | Cáscara | Carbón dopado con quitosano | Cr(VI), Pb(II) | Supera al carbón activado comercial. |
| 19 | Cáscara | Biomaterial modificado | Cr(VI), NO− 3 | Mayor afinidad por Cr(VI) y nitrato. |
| 9 | Residuos de proceso | Hidrochar (HTC baja T) | Hg(II) | Remoción en medio ácido comparable a biochars T alta. |
A. Biosorbentes lignocelulósicos de residuos de cacao
Los primeros hallazgos se basan en el uso directo de la cáscara o el pericarpio de cacao como biosorbentes sin transformación térmica intensiva. Meunier y su equipo 10 evaluaron cáscara de cacao para diez cationes metálicos en soluciones ácidas (pH=2), observando alta afinidad por Pb y tiempos de equilibrio inferiores a 2 h. Estos resultados demostraron tempranamente que la biomasa de cacao compite con otros residuos agrícolas como adsorbente de bajo costo.
En un estudio más reciente 15, se evaluó la biosorción de Cr(VI) en el pericarpio de cacao, con una capacidad máxima cercana a 48,5 mg/g y buen ajuste a la isoterma de Langmuir y a un modelo cinético de pseudo segundo orden, sugiriendo un mecanismo dominado por la quimisorción. Junto con 10, estos estudios muestran que, incluso sin carbonización, la matriz lignocelulósica del cacao ofrece sitios activos capaces de retener metales.
Estudios como el de Tejada-Tovar, López-Cantillo, Vidales-Hernández, Villabona-Ortiz y Acevedo-Correa 16 confirmaron que la disminución del tamaño de partícula incrementa significativamente la remoción debido al aumento de la superficie específica y la accesibilidad a los grupos funcionales superficiales. En cambio, Vera-Cabezas y sus colaboradores 17 transfirieron la biosorción de Cd(II) y Pb(II) a columnas de lecho fijo, logrando remociones cercanas al 90% en sistemas de uno y dos componentes y demostrando la viabilidad de operar en flujo continuo.
Comparativamente, estos resultados indican que la biomasa cruda de cacao puede alcanzar altas capacidades de remoción (hasta 200 mg/g) en condiciones controladas para ciertos metales (Pb, Cd), pero su rendimiento es sensible al pH, al tamaño de partícula y a la configuración del sistema (lote o columna). Estos biosorbentes constituyen la base frente a la cual se compararon más adelante los materiales carbonosos y nanoestructurados.
B. Biochars y carbones activados
La segunda categoría comprende materiales carbonosos obtenidos mediante tratamientos térmicos más intensivos. En el extremo menos complejo se encuentran los biocarbones de pirólisis, mientras que en el extremo más sofisticado se encuentran los carbones activados con áreas superficiales elevadas.
En el estudio de Abbey, Duwiejuah y Quianoo 12, se empleó un biochar de cáscaras de mazorcas de cacao (pirólisis a 500 °C) para eliminar Pb(II), Hg(II) y Cd(II) en sistemas monometálicos, logrando remociones prácticamente completas en 60 min. Estos resultados muestran que la pirólisis convierte el residuo de cacao en un adsorbente altamente competitivo, especialmente para el Hg(II).
Correa-Abril y su equipo 14 obtuvieron un biocarbón por pirólisis asistida por microondas (720 W, 15 min) a partir de cáscara de vaina y, combinando experimentación con cálculos de la teoría del funcional de la densidad (DFT), demostraron que la adsorción de Cd(II) está dominada por la fisisorción, con formación de especies como CdCO3 en la superficie. Esto ilustra la transición de biochars convencionales a materiales carbonosos respaldados teóricamente a nivel molecular.
Cruz, Pirilä y Huuhtanen 11 produjeron carbón activado con activación química con K2CO3, KOH y ZnCl2, con áreas BET cercanas a 780 m2/g y remociones de As(V) de hasta el 80% en menos de una hora a pH casi neutro, mostrando que los residuos de cacao pueden generar materiales altamente competitivos frente a carbones comerciales.
En general, estos trabajos indican que los biocarbones superan a la biomasa cruda en eficiencia y cinética de remoción, y que los carbones activados ofrecen mayores capacidades, mientras que los biocarbones más recientes permiten diseñar arquitecturas superficiales específicas y respaldar los mecanismos de adsorción con herramientas computacionales.
C. Hidrochars y materiales modificados
El hidrochar producido por carbonización hidrotermal de residuos de cacao, como en el estudio de Ormaza-Hugo y su equipo 9, ocupa una posición intermedia entre la biomasa cruda y los biocarbones de alta temperatura. Operando a temperaturas moderadas en medio acuoso ácido, el hidrochar retiene una fracción significativa de grupos oxigenados que favorecen la formación de complejos de Hg(II) y otros cationes, a la vez que reduce el consumo de energía del proceso. En pruebas de adsorción en medio ácido, mostró eficiencias de remoción de Hg(II) superiores al 80%, comparables a las de biocarbones fabricados a 500 °C, aunque con capacidades inferiores a las de los carbones activados de área superficial muy alta.
Nursiah y sus colaboradores 13 obtuvieron un adsorbente mediante pirólisis de cáscaras de cacao (300-380 °C) para la remoción de Hg(II). La capacidad de adsorción reportada fue de aproximadamente 0,106 mg/g a los 90 min, con una cinética de pseudo segundo orden, luego de la caracterización estructural mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Difracción de Rayos X (DRX). En comparación con este valor, el hidrochar de baja temperatura presenta un rendimiento competitivo, lo que demuestra que las temperaturas muy altas no son esenciales para obtener materiales eficaces para el Hg(II) si se optimizan el pH, la dosis y el tiempo de contacto.
Asimismo, los materiales modificados o nanoestructurados derivados de residuos de cacao representan un paso adicional en la cadena de valor. En el estudio de Okoya, Akinyele, Amuda y Ofoezie 18, se dopó quitosano en carbón de cáscara de cacao, obteniendo un compuesto con mayor capacidad de adsorción de Cr(VI) y Pb(II) que un carbón activado comercial, debido a la introducción de grupos amino y mayor afinidad por especies aniónicas y cationes metálicos. Por su parte, Fotsing y su equipo 19 modificaron la superficie de un biomaterial a base de cáscara de cacao para aumentar la eliminación de Cr(VI) y nitrato, atribuyendo la mejora a la combinación de intercambio iónico, formación de complejos y cambios en la carga superficial.
Desde la perspectiva de esta revisión, el hidrochar de residuos de cacao puede interpretarse como un eslabón intermedio hacia nanomateriales funcionalizados, pero ofrece una plataforma carbonosa susceptible a la magnetización, dopado de polímeros o anclaje de nanopartículas metálicas que aumentan la selectividad hacia Hg(II) y otros metales pesados.
D. Avances y desafíos
Los biosorbentes crudos elaborados a partir de cáscara y pericarpio de cacao han demostrado altas capacidades de remoción en sistemas por lotes optimizados. Además, los biocarbones y carbones activados derivados de residuos de cacao solidifican este residuo como un precursor importante de materiales adsorbentes como los biocarbones que han logrado una eliminación prácticamente completa de Pb(II), Cd(II) y Hg(II), mientras que los carbones activados alcanzan áreas superficiales del orden de 700-800 m2/g y una eliminación significativa de As(V).
Mientras tanto, los materiales modificados o nanoestructurados evidencian que la química superficial es tan importante como la porosidad y que combinar residuos de cacao con biopolímeros u otras fases activas permite superar el rendimiento de los materiales no modificados. Los biochars de cáscara de mazorca y el adsorbente pirolizado de Nursiah et al. 13 aportan datos valiosos, pero pocos estudios exploran sistemáticamente la influencia del pH, la competencia iónica y las matrices reales en la eliminación del Hg(II). El hidrochar de baja temperatura de residuos de cacao llena este vacío, aportando evidencia adicional en condiciones ácidas relevantes para efluentes mineros o industriales.
Muchos estudios se centran en una única vía de transformación como la pirólisis a 500 °C o la activación química con ZnCl2, lo que dificulta establecer relaciones cuantitativas entre la energía del proceso, la funcionalidad superficial, la estabilidad y el rendimiento de la adsorción. La combinación de resultados de biochars, carbones activados e hidrochars resalta la necesidad de protocolos comparativos estandarizados.
Si bien existen estudios en columnas de lecho fijo para Pb(II), Cd(II) y Ni(II), estos aún son minoritarios en comparación con los ensayos por lotes, y son todavía más escasos cuando se trata de aguas residuales reales o matrices que contienen múltiples metales y aniones en competencia. Ampliar este tipo de evaluaciones es esencial para que los materiales derivados del cacao se incorporen a los sistemas de tratamiento prácticos.
El estudio pionero de Meunier y sus colaboradores 10 marcan el inicio del uso de cáscara de cacao para la remoción de metales en soluciones ácidas, seguido por trabajos sobre carbones activados y materiales modificados en 2012 y 2016 11,18. A partir de 2018, se observa un incremento sostenido de publicaciones, con especial concentración desde 2020 7,8,9,12,13,14,19. Esta distribución confirma que la valorización de residuos de cacao como base para materiales carbonosos y nanomateriales orientados a la remoción de metales pesados constituye una línea de investigación emergente consolidada en los últimos cinco años.
Desde una perspectiva latinoamericana, una parte importante de los estudios primarios se realizó en Colombia, Perú y Ecuador 9,15,17. En conjunto, estos trabajos muestran que la región dispone de grandes volúmenes de residuos de cacao y ha generado evidencia experimental propia sobre su uso como biosorbentes, biochars e hidrochars en laboratorio y, en algunos casos, en columnas de lecho fijo. La evaluación del pericarpio de cacao para Cr(VI) en Perú, el modelado de columnas con cáscara de cacao en Colombia y la producción de hidrochar a partir de residuos de procesamiento en Ecuador, ilustran el progreso regional en la valorización de estos residuos para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados. Estos estudios, destacan una línea emergente de investigación en América Latina, alineada con los desafíos ambientales y productivos de las regiones productoras de cacao.
En el marco de la economía circular, los resultados muestran que los residuos de cacao pueden pasar de pasivo ambiental a insumo para tecnologías de tratamiento de aguas basadas en recursos locales. Integrar la producción de biosorbentes, biochars e hidrochars en plantas de procesamiento abre opciones de tratamiento descentralizado que aprovechan sinergias logísticas y reducen costos de transporte y disposición. Sin embargo, la aplicación en sistemas reales aún enfrenta desafíos poco abordados, como la variabilidad estacional de la biomasa, el escalamiento de la síntesis, la regeneración y gestión del adsorbente saturado, el cumplimiento normativo y la evaluación de la sostenibilidad. Abordar estos aspectos es clave para que las propuestas basadas en residuos de cacao pasen de las pruebas de laboratorio a sistemas operativos en contextos cacaoteros latinoamericanos.
CONCLUSIONES
El análisis de los estudios posiciona los residuos de cacao como una plataforma tecnológica versátil para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados, con aplicaciones que abarcan desde biosorbentes crudos de muy bajo costo hasta materiales carbonosos avanzados y nanocompuestos. El hidrochar de baja temperatura se perfila como un enlace estratégico entre biosorbentes simples y materiales altamente activados o nanoestructurados, al ofrecer rendimientos competitivos sin requerir procesos térmicos ni etapas de activación extremadamente agresivos, lo que lo hace más viable en contextos con recursos limitados.
La principal contribución de esta revisión es organizar el conocimiento disperso según el tipo de residuo, ruta de transformación, metal objetivo y modo de operación, proporcionando una base práctica para seleccionar estrategias de tratamiento y reducir la fragmentación de la literatura. Desde una perspectiva regional, los resultados refuerzan el potencial de los materiales derivados de cacao como herramientas de economía circular en América Latina, favoreciendo sistemas de tratamiento descentralizados, adaptados a comunidades productoras, cooperativas y pequeñas plantas de procesamiento. Esto representa una oportunidad para conectar las cadenas de valor agrícolas con soluciones ambientales locales.
Finalmente, se identifican vacíos de conocimiento que orientan futuras investigaciones: escasez de estudios en matrices reales, poca evidencia sobre regeneración y vida útil de los adsorbentes, falta de comparaciones directas entre rutas de síntesis y casi nulos análisis de sostenibilidad. Los materiales a base de cacao muestran resultados prometedores, aunque aún parciales, que justifican el desarrollo de estudios comparativos y ensayos piloto.
