Producción y caracterización de nuevos materiales: cárbon activado y materiales mesoporosos obtenidos de frijol.

Abstract

"La presente investigación consistió en fundamentar con resultados experimentales la factibilidad de utilizar vaina de frijol como materia prima en la producción de carbón activado y su aplicación en la remoción de cadmio en soluciones acuosas. Es muy amplia la lista de materiales que pueden usarse para la producción de carbón activado, esta lista la encabeza la madera, lo cual es inconveniente debido a la importancia que tienen los árboles en la ecología de cualquier país. Le siguen los desechos de productos agrícolas como el maíz, coco, nuez, café, arroz y en general cualquier material con alto contenido de carbono en su estructura natural. En México se producen aproximadamente 1,200,000 toneladas de frijol al año, y los residuos como la vaina provenientes de esta actividad agrícola pueden ser empleados para otras aplicaciones, por ejemplo en carbón activado. De esta manera se pueden generar ingresos extra a los productores de este grano básico, teniendo así consecuencias económicas positivas. Los agricultores dedicados a sembrar frijol en el país ascienden a miles y por consecuencia México se encuentra dentro de los principales productores de frijol con un 7 % de la producción total en el mundo. El cadmio es uno de los principales metales pesados que contaminan el agua debido a las empresas que producen o desechan este elemento tóxico. Principalmente la industria minera, dedicada a la extracción de zinc ya que estos dos elementos se encuentran estrechamente ligados en la naturaleza. Se demuestra que es posible sintetizar carbón activado mediante pirólisis (carbonización en ausencia de aire), empleando como materia prima vaina de frijol, para la remoción de cadmio. Además, se caracteriza la morfología de la estructura carbonizada mediante el Microscopio Electrónico de Barrido, observando la forma y tamaño de los poros (3-15 μm), así como el espesor de las paredes que forman el poro (~1 μm). Mediante el Difractómetro de Rayos X, se logra determinar de manera cualitativa el grado de orden presente en el material al comparar las diferentes distancias interplanares entre las capas que forman el material de carbón, con lo que se encuentra que existe una relación entre el grado de desorden y la reactividad del material. Empleando un Microscopio Electrónico de Transmisión de Alta Resolución (METAR) se logra elucidar las diferentes estructuras a nivel atómico y su relación con las propiedades químicas de los distintos materiales analizados."