Síntesis verde de materiales mesoestructurados con aplicaciones fotocatalíticas empleando cáscara de arroz como fuente de silicio

SALAS, LUCIANO; CARRARO PAOLA M.; BENZAQUÉN, TAMARA B; EIMER, GRISELDA A.

Santiago del estero

Encuentro; IX Encuentro de Física y Química de Superficies y I Encuentro de Biología de Superficies.; 2022

Durante los últimos años, muchos investigadores han trabajado en el desarrollo de nuevos materiales que sean seguros, económicos, ambientalmente sostenibles y cuyo procesamiento respete los mismos principios. Varios trabajos focalizan en el uso eficiente de la biomasa de origen agrícola, debido a su vasta disponibilidad. Usualmente, estos residuos son desechados o utilizados como fuente de energía alternativa, generando así situaciones de compromiso ambiental debido a su disposición final. Entre ellos, la cáscara de arroz (RH -rice husk-) representa una fuente disponible y abundante de silicio, siendo su contenido de aproximadamente 80% P/P en este metal. Esto la convierte en una materia prima prometedora de sílica amorfa para la producción de materiales silíceos. Algunos de estos materiales más comunes son las MCM-41 y SBA-15, estructuras mesoporosas de canales hexagonales que se utilizan como soporte de especies activas en numerosas reacciones de catálisis heterogénea debido a sus elevadas áreas específicas y volúmenes de poros. El principal objetivo de este trabajo fue la síntesis de los materiales mesoporosos denominados MCM-41-RHA y SBA-15-RHA utilizando la cáscara de arroz como fuente de silicio en reemplazo de las fuentes comerciales, apuntando a una síntesis más económica, segura, ambientalmente amigable y que permita dar valor agregado a este residuo agrícola. Este precursor de silicio se obtuvo a partir de una lixiviación con solución ácido nítrico de las cáscaras, su posterior calcinación y reacción con solución de hidróxido de sodio para obtener el denominado Na2SiO3-RHA. Los materiales sólidos sintetizados posteriormente con este precursor fueron exitosamente obtenidos por medio de síntesis sol-gel, modificados por impregnación húmeda con diferentes cantidades de hierro (2.5 y 5% P/P) y caracterizadas mediante isotermas de adsorción/desorción de nitrógeno, FT-IR, UV-vis y TPR. Los resultados mostraron elevadas áreas superficiales, volumen de poro y estructuras características para ese tipo de matrices silíceas. Si bien la incorporación del metal disminuyó ligeramente estos valores, ya que los poros fueron parcialmente ocupados, ambas estructuras se mantuvieron preservadas. También se observó que la variación en la cantidad de metal no generó diferencias en las especies químicas halladas en cada una de las matrices sólidas. Se pretende estudiar el comportamiento de estos materiales como catalizadores en la degradación de disruptores endócrinos por medio del proceso foto-Fenton heterogéneo en medio acuoso, analizando sus efectos en la adsorción y en la degradación de dichos contaminantes a temperatura ambiente, condiciones de pH neutro y usando radiación UV-vis. También se pretende analizar la posibilidad de su recuperación, reutilización y acoplamiento de este esquema de reacción con un proceso biológico para la mineralización completa de los recalcitrantes.