Obtención de biocarbones a partir de residuos de la industria algodonera

PETROVICH, AYELÉN; BEDOGNI, GABRIEL A.; OKULIK NORA

Presidencia Roque Sáenz Peña- Chaco

Jornada; Jornadas Provinciales de Investigación 2023; 2023

Min Educ Ciencia y Tecnología Chaco.UNCAUS

La biomasa y los desechos de biomasa son las principales alternativas que se tienen en cuenta para la generación de materiales y productos renovables. Esto se debe a que son una fuente de energía verde y se encuentran en abundancia en la región chaqueña. En este sentido, los biocarbones obtenidos a partir de linter de algodón mediante un proceso de pirólisis son materiales ricos en carbono que presentan una marcada acidez. A su vez, tienen la capacidad de realizar intercambio catiónico, retener nutrientes y mantener una estructura estable. Teniendo en cuenta lo mencionado, este trabajo informa el proceso pirolítico de obtención de biocarbones a distintas temperaturas para analizar su comportamiento como sólido catalítico/soporte para impregnación de compuestos activos en reacciones de esterificación que incluyan ácido succínico y etanol (alcohol de cadena corta). Para la obtención de los materiales carbonosos, el línter de algodón (residuo del deslintado de la semilla) se sometió a operaciones de lavado y secado para la remoción de impurezas. Luego, mediante tamización se clasificaron las partículas de tamaño comprendidas entre 0.62 0.82 mm. El biocarbón se preparó siguiendo el procedimiento descrito por Ozsel et al. (2018) empleando dos temperaturas diferentes (300 y 400 °C) con flujo de N2 (20mL/min) durante 1 hora. Posteriormente las muestras carbonizadas se sometieron a un lavado repetido con agua destilada caliente y etanol para eliminar impurezas que pueda contener el material. Los sólidos obtenidos en el laboratorio se caracterizaron mediante espectroscopía FT IR para estudiar los grupos funcionales presentes y por titulación potenciométrica para evaluar la acidez en fase líquida, simulando las situaciones que se dan dentro de los reactores discontinuos. Los ensayos catalíticos se llevaron a cabo en un sistema de reflujo cargado con ácido succínico y etanol junto al sólido catalítico. Los parámetros de reacción fueron 80 °C, 800 rpm y relación molar ácido/alcohol de 1:20. Se comparó la conversión de ácido succínico, tomando como referencia la reacción sin catalizador. Los resultados de caracterización indican la presencia de grupos funcionales, los cuales se confirmaron mediante espectroscopía FT IR. Los espectrogramas se obtuvieron a distintas resoluciones para poder diferenciar los grupos presentes en la muestra. En la región del 4000 a 3500 cm 1, aproximadamente, se observan bandas relacionadas con los enlaces de estiramiento de O H y C H, ligadas a la humedad presente en el ambiente, mientras que en el rango de número de onda de 1300 750 cm 1 se evidencia la presencia de grupos relacionados al azufre. Los ensayos de acidez indican que los sólidos obtenidos presentan un número total de sitios ácidos de catalizadores igual a 1 mmolH+/gcat. Este valor es el esperado para este tipo de material. La actividad catalítica se evaluó en la reacción de esterificación de ácido succínico con etanol mediante la determinación de la conversión del ácido para cada uno de los biocarbones obtenidos. Tomando como punto de partida la conversión de 7% que se obtiene en la reacción sin catalizador (blanco de reacción), los resultados muestran que con los biocarbones se alcanzan conversiones del 20 21% independientemente de la temperatura a la cual fueron carbonizados durante el proceso de obtención, lo que triplica lo obtenido anteriormente. A partir de este estudio se pudo demostrar que mediante calcinación de residuos de la industria algodonera se pueden producir biocarbones con características que pueden ser aprovechables como soporte para la obtención de catalizadores ácidos sólidos. La caracterización de estos sólidos mediante FT IR y titulación potenciométrica demostró la naturaleza ácida de los mismos. La actividad catalítica en la reacción de esterificación para obtener succinatos de etilo, se evaluó mediante la conversión de ácido succínico, donde los valores obtenidos con los biocarbones triplican a la alcanzada en la reacción sin catalizador. Se concluye que los biocarbones poseen un gran potencial de aplicación en catálisis convirtiéndolos en una alternativa viable para el aprovechamiento de residuos de la industria algodonera del Chaco.