ISSN-e: 2737-6419
Período: enero-marzo de 2026
Revista Athenea
Vol.7, Número 23, (pp. 18Ű27)
Artículo de revisión https://doi.org/10.47460/athenea.v7i23.124
Materiales carbonosos y nanomateriales de residuos de cacao para
remoción de metales pesados
María Eugenia Ramos Flores*
https://orcid.org/0009-0004-7985-6019
mariaeugeniaramosĆores@gmail.com
Unidad Educativa Nela Martínez Espinosa
La Troncal, Ecuador
Wilian Bravo
https://orcid.org/0000-0002-2599-6532
wilian.bravo@espo ch.edu.ec
Escuela Sup erior Politécnica de Chimborazo
Riobamba, Ecuador
Maritza Tatiana Chaglla Cango
https://orcid.org/0000-0002-5331-4615
maritza.chaglla@espo ch.edu.ec
Escuela Sup erior Politécnica de Chimborazo
Riobamba, Ecuador
Gabriela Belén Ureña Callay
https://orcid.org/0009-0001-5842-7379
gabriela.urena@espoch.edu.ec
Escuela Sup erior Politécnica de Chimborazo
Riobamba, Ecuador
Maribel Lema
https://orcid.org/0009-0000-5767-6798
fernanda.lema@espoch.edu.ec
Escuela Sup erior Politécnica de Chimborazo
Riobamba, Ecuador
*Autor de correspondencia: mariaeugeniaramosĆores@gmail.com
Recibido (29/09/2025), Aceptado (03/12/2025)
Resumen. El agua contaminada con metales pesados representa un riesgo crítico para la salud y los
ecosistemas, especialmente en las regiones cacaoteras donde convergen las actividades agroindustriales
y mineras. Este trabajo presenta una revisión estructurada sobre el uso de residuos de cacao como
plataforma para el desarrollo de biosorbentes, materiales carbonosos y nanomateriales para la remoción
de metales en sistemas acuosos. Se realizó una búsqueda en bases de datos cientíĄcas y se seleccionaron
estudios con una clara caracterización de los materiales y evaluación experimental en fase acuosa.
La evidencia se organizó según el tipo de residuo y material, discutiendo su desempeño, ventajas y
limitaciones. Además, se identiĄcaron brechas de investigación relacionadas con la escasez de ensayos
en matrices del mundo real, información limitada sobre regeneración y vida útil, el tratamiento de Hg(II)
y la falta de análisis integrales de sostenibilidad y viabilidad en contextos latinoamericanos.
Palabras clave: residuos de cacao, materiales carbonosos, metales pesados, hidrochar.
Carbonaceous Materials and Cacao Waste Nanomaterials for Heavy Metal Removal
Abstract. The presence of heavy metals in water poses a critical risk to human health and ecosystems,
particularly in cocoa-producing regions where agro-industrial and mining activities converge. This work
provides a structured review on the use of cocoa residues as a platform for developing biosorbents,
carbonaceous materials, and nanomaterials for heavy metal removal in aqueous systems. A search of
scientiĄc databases was conducted, and studies were selected based on clear material characterization
and experimental evaluation in aqueous phase. The evidence was organized according to residue type
and derived material, analyzing performance, advantages, and limitations. Research gaps were iden-
tiĄed regarding the scarcity of tests in real-world matrices, limited information on regeneration and
service lifetime, challenges in the treatment of Hg(II), and the lack of comprehensive assessments of
sustainability and feasibility in Latin American contexts.
Keywords: cocoa residues, carbonaceous materials, heavy metals, hydrochar.
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I. INTRODUCCIÓN
El agua dulce constituye un recurso fundamental para el desarrollo humano, económico y eco-
sistémico, sin embargo, su calidad se deteriora por e l vertido de contaminantes inorgánicos persistentes.
Entre ellos, los metales pesados preocupan por su toxicidad, bioacumulación y lenta degradación. Ele-
mentos 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 ecosistémic os que dependen de
las aguas superĄciales 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 precipitac ión química, el inter-
cambio iónico y varios procesos de membrana, han demostrado su eĄcacia en condiciones controladas.
No obstante, suelen requerir altos costos de inversión y operación, generación de lodos y personal es-
pecializado, 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 eĄciencia
de remoción [
4].
En este marco, los materiales carbonosos biogénicos, producidos a partir de residuos agroindustri-
ales, 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 cás-
caras de cacao para Ąjar plomo y otros metales en soluciones ácidas, en tanto que trabajos posteriores
exploraron su mo diĄcación química y activación para mejorar su rendimiento como biosorbentes [
7].
Al mismo tiempo, el desarrollo de nanomateriales a partir de biomasa, en particular materiales mag-
néticos modiĄcados 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 superĄcial y diversidad de grupos fun-
cionales, 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 eĄciencias 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 diĄcultan 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 Ąsicoquímicas relevantes, mecanismos de interacción
con especies metálicas y desempeño e n 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.
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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, p or su bajo costo, disponibili-
dad 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 estruc-
turas porosas que interactúan con iones metálicos. La conversión de la biomasa mediante pirólisis,
carbonización hidrotermal o activación física o química controla el carbono Ąjo, 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 ambien-
tales 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 contam inación 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 signiĄcativos de celulosa, hemicelulosa, lignina y minerales como potasio, calcio
y magnesio [
9], lo que favorece su conversión en materiales carbonosos porosos con grupos superĄciales
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 identiĄca diversas categorías de materiales carbonosos obtenidos a partir de residuos de
cacao: biosorbentes crudos o ligeramente modiĄcados, 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
superĄcial y densidad de sitios activos suelen ser menores que las de materiales más procesados. En
consecuencia, se han planteado modiĄcaciones simples como la oxidación c ontrolada y la incorporación
de nuevos grupos funcionales para incrementar su aĄnidad por metales especíĄcos [
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 superĄciales 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 temp eraturas relativamente bajas permite obtener
hidrochars de residuos de cacao con altos rendimientos de carbono y superĄcies ricas en grupos fun-
cionales polares. A diferencia del biochar, el hidrochar preserva más oxígeno superĄcial y suele presentar
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morfologías más compactas con mayor porosidad en el rango meso y macroporoso [6]. Estos materiales
logran eĄciencias signiĄcativas de eliminación de metales en medios ácidos y modiĄcan 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 Ąltración [
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 superĄcie. Los estudios de caracterización en biomasas similares revelan la
presencia de grupos hidroxilo, carboxilo, carbonilo y éter, además de superĄcies rugosas con poros que
favorecen la retención de iones metálicos [
12], [13].
En biosorbentes crudos y bio chars, la remoción se explica por procesos de intercambio iónico entre
los iones metálicos en solución y cationes presentes en la matriz (Ca
2+
, K
+
, Mg
2+
), complementa-
dos por la formación de complejos superĄciales con grupos oxigenados y, en ciertas condiciones, por
microprecipitación de especies metálicas en la superĄcie [
14].
En los carbones activados, la gran área superĄcial y la abundancia de microporos favorecen la
adsorción física y la formación de capas monomoleculares, mientras que los grupos superĄciales deter-
minan la selectividad hacia determinadas especies metálicas [11]. En los materiales magnéticos se han
descrito interacciones especíĄcas 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, reĆejando 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 deĄnió
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 cientíĄcas y reposito-
rios 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, prior-
izando trabajos que presentaran resultados experimentales en la fase acuosa. En total se identiĄcaron
35 registros.
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Luego de eliminar duplicados y documentos fuera del tema según el título y el resumen, se mantu-
vieron 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 re-
moción 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 remo ción de metales pesados
en agua, y 8 documentos complementarios empleados como soporte conceptual y de contexto.
Una vez compilado el conjunto Ąnal de documentos, se creó una matriz de extracción de informa-
ción 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 ad-
sorción 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 modiĄcados, biocarbones,
carbones activados, hidrocarbones y materiales magnéticos), y se identiĄcaron patrones comunes, difer-
encias 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 car-
bonosos y nanomateriales aplicados a la remoción de metales pesados del agua, priorizando aquellos
con caracterización Ąsicoquímica clara, evaluación en sistemas acuosos sintéticos e información sobre
capacidad de adsorción o eĄciencia de remoción. En total se identiĄcaron 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
modiĄcados, 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
m´ax
para Pb ≈ 6,2 mg/g;
rápida remoción (< 2 h).
[15] Pericarpio Biosorbente crudo Cr(VI) q
m´ax
≈ 48,5 mg/g; isoterma
Langmuir.
[16] Cáscara Biosorbente crudo Pb(II), Cd(II) q
m´ax
200Ű210 mg/g; efecto del
tamaijo 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 ∼97Ű99,9% para
Pb, Hg y Cd.
[14] Pod husk Biochar (microondas) Cd(II) Remoción de decenas mg/g;
buena estabilidad.
[11] Pod husk Carbón activado
(ZnCl
2
)
As(V) BET ∼780 m
2
/g; remoción
As(V) ∼80% en < 1 h.
[13] Cáscara Biochar (300Ű380 °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
modiĄcado
Cr(VI), NO
−
3
Mayor aĄnidad por Cr(VI) y
nitrato.
[9] Residuos de
proceso
Hidrochar (HTC baja
T)
Hg(II) Remoción en medio ácido
comparable a biochars T alta.
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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 aĄnidad 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] conĄrmaron que la disminución del tamaño de partícula incrementa signiĄcativamente
la remoción debido al aumento de la superĄcie especíĄca y la accesibilidad a los grupos funcionales
superĄciales. En cambio, Vera-Cabezas y sus colaboradores [17] transĄrieron la biosorción de Cd(II)
y Pb(II) a columnas de lecho Ąjo, logrando remociones cercanas al 90% en sistemas de uno y dos
componentes y demostrando la viabilidad de operar en Ćujo 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 conĄguración 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 soĄsticado se encuentran los carbones activados con áreas superĄciales 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 p or pirólisis asistida por microondas (720 W,
15 min) a partir de cáscara de vaina y, combinando experimentación con cálculos de la teoría del fun-
cional de la densidad (DFT), demostraron que la adsorción de Cd(II) está dominada por la Ąsisorción,
con formación de especies como CdCO
3
en la superĄcie. Esto ilustra la transición de biochars conven-
cionales a materiales carbonosos respaldados teóricamente a nivel molecular.
Cruz, Pirilä y Huuhtanen [
11] produjeron carbón activado con activación química con K
2
CO
3
, KOH
y ZnCl
2
, con áreas BET cercanas a 780 m
2
/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 eĄciencia y
cinética de remoción, y que los carbones activados ofrecen mayores capacidades, mientras que los biocar-
bones más recientes permiten diseñar arquitecturas superĄciales especíĄcas 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 signiĄcativa 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 eĄciencias de remoción de Hg(II) superiores al 80%, comparables a las de biocarbones
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fabricados a 500 °C, aunque con capacidades inferiores a las de los carbones activados de área superĄcial
muy alta.
Nursiah y sus colaboradores [
13] obtuvieron un adsorbente mediante pirólisis de cáscaras de cacao
(300Ű380 °C) para la remoción de Hg(II). La capacidad de adsorción rep ortada fue de aproximadamente
0,106 mg/g a los 90 min, con una cinética de pseudo segundo orden, luego de la caracterización estruc-
tural 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 eĄcaces para el Hg(II) si se optimizan el pH, la dosis y el tiempo
de contacto.
Asimismo, los materiales modiĄcados o nanoestructurados derivados de residuos de cacao repre-
sentan 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 aĄnidad por especies aniónicas y cationes metálicos. Por su parte, Fotsing y su equipo
[19] modiĄcaron la superĄcie de un biomaterial a base de cáscara de cacao para aumentar la elimi-
nación de Cr(VI) y nitrato, atribuyendo la mejora a la combinación de intercambio iónico, formación
de complejos y cambios en la carga superĄcial.
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 elab orados 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 solidiĄcan 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 superĄciales del orden
de 700Ű800 m
2
/g y una eliminación signiĄcativa de As(V).
Mientras tanto, los materiales modiĄcados o nanoestructurados evidencian que la química superĄ-
cial 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 modiĄcados. Los biochars de cáscara
de mazorca y el adsorbente pirolizado de Nursiah et al. [
13] aportan datos valiosos, pero pocos estudios
exploran sistemáticamente la inĆuencia del pH, la competencia iónica y las matrices reales en la elim-
inación del Hg(II). El hidrochar de baja temperatura de residuos de cacao llena este vacío, aportando
evidencia adicional en condiciones ácidas relevantes para eĆuentes mineros o industriales.
Muchos estudios se centran en una única vía de transformación como la pirólisis a 500 °C o la
activación química con ZnCl
2
, lo que diĄculta establecer relaciones cuantitativas entre la energía del
proceso, la funcionalidad superĄcial, 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 Ąjo para Pb(II), Cd(II) y Ni(II), estos aún son
minoritarios en comparación con los ensayos por lotes, y son todavía más escasos c uando 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 modiĄcados 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 conĄrma 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.
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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 volúmene s de residuos de cacao y ha generado evidencia experimental propia sobre su uso como
biosorbentes, bio chars e hidrochars en laboratorio y, en algunos casos, en columnas de lecho Ąjo. 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 perĄla 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 prác-
tica 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 descen-
tralizados, 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 identiĄcan vacíos de conocimiento que orientan futuras investigaciones: escasez de
estudios en matrices reales, poca evidencia sobre regenerac ión 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 justiĄcan el desarrollo de
estudios comparativos y ensayos piloto.
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