Hidrogeles adsorbentes para la remoción de metales pesados en aguas contaminadas: revisión de avances recientes (2019–2025)

Abstract

La contaminación de fuentes hídricas por metales pesados constituye uno de los problemas ambientales más críticos a nivel global, agravado por actividades industriales como la minería, la galvanoplastia y la industria textil. Frente a las limitaciones de las tecnologías convencionales de remoción, alta generación de residuos, costos elevados e ineficiencia a bajas concentraciones, los hidrogeles adsorbentes han emergido como una alternativa prometedora gracias a su alta capacidad de absorción, abundancia de grupos funcionales activos y posibilidad de regeneración. La presente monografía realiza una revisión sistemática y crítica de 35 investigaciones publicadas entre 2019 y 2025, con el objetivo de caracterizar las tendencias en el diseño de hidrogeles adsorbentes, evaluar su desempeño frente a metales como Cu²⁺, Pb²⁺ y Cd²⁺, y analizar los modelos cinéticos e isotérmicos empleados. Los resultados evidencian que el 71% de los materiales estudiados corresponde a sistemas híbridos multicomponente, los cuales superan ampliamente a los hidrogeles de componente único, alcanzando capacidades máximas de adsorción de hasta 843,9 mg/g para Pb²⁺. Se identificaron cuatro lógicas de diseño dominantes: injerto de poliacrilato sobre biopolímeros, gelificación iónica con dopantes funcionales, redes interpenetradas con dendrímeros y grupos funcionales específicos de alta selectividad. El modelo cinético de pseudo-segundo orden describe adecuadamente el 82,9% de los casos, confirmando el predominio de la quimisorción, mientras que la isoterma de Langmuir prevalece en sistemas de red simple. Se concluye que, si bien los hidrogeles híbridos representan una alternativa tecnológicamente competitiva frente al carbón activado convencional, persisten brechas críticas relacionadas con la evaluación en matrices reales, la estandarización de condiciones experimentales y la escalabilidad industrial, aspectos que deben priorizarse en futuras investigaciones.