Reutilización de residuos silíceos de procesos de filtración en la síntesis de zeolitas

OTEGUI ALEXENICER, MILAGROS; IVORRA, FERNANDO; FUCHS, VANESA; DI LUCA, CARLA; MASSA, PAOLA

Mar del Plata

Congreso; 20º Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM; 2022

Asociación Argentina de Materiales (SAM)

Las tierras de diatomeas son rocas sedimentarias con alto contenido de silicio que, por sus propiedades fisicoquímicas, poseen gran variedad de aplicaciones industriales. Denominaremos tierras de diatomeas gastadas (TDG) a los residuos provenientes de las operaciones de filtrado de bebidas consumibles (principalmente cerveza), y consisten en materiales porosos con alto contenido de dióxido de silicio, óxido de aluminio y materia orgánica. La industria cevecera, de fuerte desarrollo local, produce un gran volumen de lodos residuales cuya disposición final es un problema ambiental aun no resuelto. Las investigaciones sobre reutilización de las TDG son todavía escasas [1] aunque se ha observado un interés creciente por su aprovechamiento para desarrollar materiales y/o procesos más sostenibles. En este contexto, nos hemos propuesto reutilizar TDG para la preparación de materiales con propiedades adsorbentes y/o catalíticas, tales como zeolitas de interés comercial. En este trabajo reportamos los resultados obtenidos a partir de lodos provistos por la empresa Milton S.A. utilizados como fuente de sílice. Como parte del proceso investigado, las TDG fueron tratadas, en primera instancia, en una secuencia de secado en estufa y calcinación, para remover la humedad y materia orgánica. En función del análisis termogravimétrico (ATG) del material de partida, se seleccionó una temperatura de 550 °C para calcinar las muestras. De acuerdo con el análisis de fluorescencia de rayos X (FRX) se confirmó el alto contenido silíceo del material de partida (SiO2: 90,8% ; Al2O3: 4,9%). El material también se analizó por difracción de rayos X (DRX), verificándose que el residuo se compone principalmente de SiO2 cristalina (fase cristobalita). La solubilidad de estas fases cristalinas de la sílice resulta significativamente menor que la de la sílice amorfa, lo que agrega un grado mayor de complejidad a la síntesis. La etapa posterior consistió en la activación del material tratado para favorecer la disolución, seguida de su zeolitización. Se seleccionó la estrategia de síntesis hidrotérmica con agregado de sulfato de aluminio (hasta alcanzar una proporción molar de SiO2/Al2O3=11), con alcalinidad controlada (Na2O/SiO2=0.9; H2O/Na2O=40) en un reactor autoclave a presión autógena. De las variables estudiadas, las más críticas resultarían el tiempo y la temperatura de cristalización.