DESARROLLO DE BIOCARBONES ACTIVADOS A PARTIR DE BAGAZO DE CERVEZA PARA LA CAPTURA DE CO2

RAMOS, PAMELA B.; JEREZ, FLORENCIA; PONCE, MARCELO F.; BAVIO, MARCELA A.

Mar del Plata

Congreso; 20° Congreso Internacional de Materiales; 2022

La contaminación atmosférica, causada por emisiones gaseosas de origen antropogénico, es sin dudas uno de los factores más nocivos para los ecosistemas [1]. En el año 2017, La Organización Meteorológica Mundial reportó en el año 2017 que la concentración de CO2 alcanzó las 403 ppm, presentando un nuevo récord mundial y un aumento respecto a la era preindustrial de cerca del 145% [2]. En las ultimas décadas, se has investigado una gran variedad de materiales aplicados a la captura de gases de efecto invernado que contribuyen al cambio climático global. Los biocarbones activados son materiales de carbono porosos de gran interés para su uso como materiales adsorbentes porque pueden ser sintetizados fácilmente a partir de residuos y desechos de biomasa. Los materiales carbonosos sintetizados a partir de materias primas orgánicas tienen buena conductividad, alta superficie, resistencia química y mecánica, estabilidad térmica, estructura de poros controlada para ser utilizados como materiales adsorbentes [3]. Por lo tanto, en numerosos grupos de investigación se han sintetizado diversos materiales carbonosos a partir de materias primas naturales o residuos sólidos de origen vegetal, como cascarilla de arroz, leche de coco, sacarosa, cáscara de plátano, naranjas, de descartes de bodega, seda, .proteínas, soja, cáñamo , yogur, derivado de la cáscara del mangostán [4-7]. El proceso de producción de cerveza genera grandes cantidades de residuos de biomasa que son principalmente utilizados como suplemento alimenticio para animales de granja o se disponen en rellenos sanitarios. Estas consideraciones ponen de manifiesto la necesidad de continuar en la búsqueda de nuevos materiales de captura de CO2 que tengan una elevada selectividad, regenerables y sean aplicables en gran escala, con el objetivo principal de reducir la contaminación ambiental. El desarrollo y estudio de materiales carbonosos a partir de la reutilización y valorización de residuos es primordial para la protección de generaciones presentes y futuras. El objetivo de este trabajo fue la síntesis de, se biocarbones activados a partir de bagazo de cerveza (B) para su aplicación como materiales adsorbentes de CO2. Para el desarrollo de los biocarbones de bagazo de cerveza, el residuo se secó en estufa a 100°C por 3h. Luego, el proceso de carbonización se llevó a cabo en una mufla en ausencia de oxígeno, y la velocidad de calentamiento fue de 4 °C min-1. La temperatura de carbonización fue de 500°C que se mantuvo constante durante 2h. El material carbonizado (BC) se colocó en un horno tubular donde se realizó la activación química con KOH (80% p/v) en diferentes condiciones: relación de impregnación: 1/1, 3/1, 6/1; temperatura de activación:500°C, 600°C, 700°C) durante 2h. Los biocarbones activados (BCA) fueron colocados en recipientes cerrados para luego evaluar su capacidad de captura. Se realizó la caracterización del residuo (B) mediante análisis termogravimétricos (TG) (equipo SHIMADZU DTG-60/60H en N2), como resultado se obtuvo que la mayor pérdida de peso es de 46.7% para un rango de temperatura entre 250°C y 400°C por lo que la temperatura de carbonización seleccionada fue de 500°C. En la Figura 1a) se observala micrografía SEM a 2000x para el biocarbon activado que presenta mayor capacidad de adsorción de CO2, donde se puede ver una superficie porosa con presencia de grietas y pequeñas cavidades. Los biocarbones (BC y BCA) se caracterizaron por isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno a 77 K medidas en un equipo Micromeritics ASAP 2000. La superficie específica se calculó a partir del modelo de Brunauer-Emmet y Teller (SBET). El volumen de microporos es de 1.022 m3/g y el volumen total de poros es de 0.916 m3/g para BCA activado a 600°C con una relación de impregnación de 6/1 (KOH/carbón). En la Figura 1b) se muestran los resultados obtenidos para los diferentes biocarbones en relación a la capacidad de adsorción de CO2 y la SBET.para los biocarbones obtenidos en diferentes condiciones. Las capacidades de adsorción de CO2 puro se obtuvieron utilizando un equipo de adsorción volumétrica de alta presión, VTI Scientific Instruments HVPA-100, a 1bar.. El rango de presión utilizado en las mediciones fue de 0 a 6 bar. La Figura 1b) muestra los resultados obtenidos de SBET y capacidad de adsorción de CO2 para los diferentes biocarbones. Se observa una tendencia similar entre las curvas, sin embargo el biocarbon con mayor SBET no es el que tiene una mayor capacidad de captura. El biocarbon (C=BCA600 6/1) presenta una capacidad de adsorción de 123.2 mgCO2/g y un SBET de 1581.03 m2/g.Los resultados muestran que el residuo de bagazo de cerveza es un excelente precursor para la preparación de materiales porosos y que la síntesis de biocarbones activados realizada con KOH presentan una alta eficiencia para aplicaciones como adsorbente de CO2.