Nuevos materiales utilizados para la obtención de ecocatalizadores a partir de bio-residuos

Abstract

La escasez de recursos en nuestro planeta a raíz del uso indiscriminado de fuentes minerales o agrícolas para la manufactura de diversos productos y obtención de materiales ha contribuido a un incremento en la generación de residuos contaminantes con una amplia y variada gama de efectos para la salud y un importante riesgo para el medioambiente. El sector industrial, de la mano de la ciencia química, ha encarado el difícil desafío de implementar una nueva filosofía corporativa denominada Economía Circular, integrando alternativas amigables para el medioambiente donde la innovación tecnológica juega un papel central enfocándose en la reducción al mínimo nivel de la generación de residuos, recirculación o reutilización de los desechos y, por supuesto, ahorrando en gasto energético o materias primas, creando empleos de calidad como negocios rentables. La incorporación de metabolitos vegetales a una matriz de sílice por el método de sol-gel se ha investigado recientemente entendiendo que su diversa funcionalidad química y la presencia de ácidos orgánicos pueden promover la obtención de materiales porosos con potencial aplicación en catálisis sustituyendo a los clásicos precursores ácidos que se utilizan en ese tipo de síntesis que resultan ser costosos ya que en diversos casos requieren de procesos de importación. El método sol-gel abrió una nueva vía de síntesis a temperatura ambiente, ya que permite controlar las propiedades de un material obtenido a partir de precursores líquidos muy puros, de forma que reúna las características necesarias para ser utilizado como membrana selectiva. En el contexto de este trabajo se desarrollan sólidos cuya fase activa está formada por óxidos de silicio con las que interaccionan con las moléculas vegetales presentes en las matrices vegetales utilizadas como fuente de biomasa específicamente a partir de cítricos (limón, mandarina y naranja) aplicando como materia prima los distintos órganos que componen a cada uno de los frutos por separado (cáscara, pulpa y zumo) y, en otros casos, aplicar métodos de extracción exhaustiva por lixiviación etanólica para ejecutar la misma ruta de obtención de los sólidos en presencia de sustancias con eluotropía polar. Por otro lado, a modo comparativo, se llevó a cabo el mismo esquema para otra clase de bio-residuo como lo es la yerba mate. La evaluación por medio de un seguimiento fotográfico de los estadios de madurez de los frutos permitió establecer cuándo un material vegetal podría ser considerado de descarte por su apariencia o carácter organoléptico. Asimismo, el seguimiento fotográfico permite monitorear el grado de solidificación que sufre la sílice obtenida en presencia de los bio-residuos utilizados al ser envejecida a condiciones ambientales. Además, el aporte en el uso de técnicas analíticas, espectrales, térmicas y texturales otorga un panorama específico de las propiedades de los materiales obtenidos siendo por otro lado analizada su superficie y forma con herramientas de micrografías electrónicas. El mecanismo de síntesis para la obtención de sílice integrando los percusores puros utilizados para la síntesis sol-gel y las biomoléculas presentes en las matrices vegetales estudiadas aún debe ser consensuado para ser completamente comprendido. Algunas investigaciones proponen que los ácidos orgánicos aportan la suficiente acidez para dar inicio a las reacciones de polimerización entre los grupos funcionales de los metabolitos presentes en dichos residuos los cuales se pueden condensar con el TEOS generando así los sólidos observados. Este es un punto por más interesante para la realización de la investigación que se llevó a cabo en este trabajo de Tesis Doctoral. Esta propuesta permitió realizar aportes en las áreas de los materiales y de síntesis amigables con el medio ambiente, buscando al mismo tiempo una solución a la interacción entre las biomoléculas presentes en la biomasa de frutos cítricos y la yerba mate para la obtención de sílice como una alternativa de mitigación a la generación de residuos agrícolas para así otorgarles un valor agregado.