Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales para la Preparación de Materiales Compuestos (composites) basados en sílice (SiO2) e hidroxiapatita (HAp) - Abrego Castañeda, Albert Abrego (2024)
El problema del desecho de los residuos agroindustriales provenientes de la calcinación de bagazo de caña y cascarilla de arroz al medio ambiente, surge de no determinar un valor agregado a los mismos, desaprovechando potenciales aplicaciones. En algunos casos estos residuos agroindustriales son dispersados en los campos de trabajo agrícola y llevados por corrientes de aire a zonas de habitación, causando problemas respiratorios y afectando la calidad de vida humana. Así mismo la contaminación de cuerpos de agua llega a alterar las condiciones de equilibrio en los ecosistemas. Adicional a la contaminación ambiental por parte de estos residuos industriales, se desperdicia el descubrimiento de nuevas aplicaciones potenciales o mejoras de las propiedades químicas que ya poseen, limitando su uso a fertilización agrícola principalmente. El presente trabajo de investigación se orientó a generar valor agregado a las cenizas provenientes del bagazo de caña y de cascarilla de arroz, mediante la obtención de materiales compuestos tipo SiO2/HAp empleando un procedimiento de co-precipitación entre un sol-gel precursor de hidroxiapatita (HAp1) preparado a partir de CaCO3 proveniente de una cantera ubicada en el municipio de Metapán, departamento de Santa Ana y una disolución acuosa de silicato de sodio precursora de SiO2, disolución preparada a partir de cenizas de residuos agroindustriales como, bagazo de caña o cascarilla de arroz. Se buscó desarrollar procedimiento económico y de bajo riesgo en el manejo de reactivos químicos. El procedimiento para la extracción de sílice se basó en lavados ácidos de la muestra, reacción alcalina y posterior precipitación de la sílice, empleando HNO3; siendo la ceniza proveniente de la cascarilla de arroz la materia prima más eficiente para la obtención del SiO2. Para la preparación de la HAp se efectuó la reacción de ácido nítrico, CaCO3 y H3PO4, obteniéndose una hidroxiapatita de alta pureza. Los resultados son 50.32% de rendimiento para sílice extraída de ceniza de cascarilla de arroz y 25.32% para sílice extraída de ceniza de bagazo de caña. El siguiente paso fue la combinación homogénea de las disoluciones precursoras de HAp y SiO2, evaluándose tres proporciones para la combinación HAp vs. SiO2: 67:33 %p/p (2:1), 50:50 %p/p (1:1), y 33:67 %p/p (1:2), tanto para el SiO2 proveniente de bagazo de caña, como el SiO2 proveniente de cascarilla de arroz. Para los composites basados en sílice de arroz se resalta la presencia de señales características de SiO2 y HAp, según su espectroscopía IR se denota traslape de señales, mientras que al analizar DRX2 se determina la presencia de Nagelschmidtita y silicato dicálcico (Ca2SiO4) a medida interactúan las sustancias precursoras de sílice e HAp. Respecto a los composites basados en sílice de caña, en espectroscopía IR se resalta la pronunciación de señales comparado con los análogos provenientes de ceniza de cascarilla de arroz, mientras que el análisis DRX denota la presencia de fosfato de silicio, SiO2 amorfo y Nagelschmidtita