Optimización de la síntesis de materiales carbonosos porosos a partir de residuos de pet mediante sonicación y pirólisis con aplicación potencial en remediación de agua contaminada con colorantes
2024
Lara Vásquez, Manuela | Hoyos Giraldo, Leidy Astrid | Ardila Arias, Alba Nelly | CBATA, CAMER | Agudelo, Luisa Fernanda | Valencia Hurtado, Sergio
El polietileno tereftalato (PET) es un residuo generado en grandes cantidades que, lamentablemente, presenta desafíos significativos en términos de su impacto ambiental y su manejo sostenible. Ante esta problemática, el presente trabajo de investigación se basa en el aprovechamiento de los residuos plásticos de PET mediante procesos de pirólisis, con el objetivo de obtener materiales carbonosos porosos. Estos materiales, reconocidos por sus destacadas propiedades adsorbentes, se perfilan como una solución efectiva para la remediación de aguas contaminadas con colorantes de la industria textil, ofreciendo así una alternativa sostenible y de alto valor agregado. El estudio se centró en explorar el potencial de transformar los desechos de PET en materiales carbonosos porosos mediante la pirólisis, para evaluar su eficacia como adsorbentes de colorantes en aguas residuales textiles. Este enfoque no solo contribuye a la sostenibilidad ambiental al reciclar residuos plásticos, sino que también promueve la utilización eficiente de recursos, en línea con los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) y las políticas de manejo integral de residuos en Colombia. Para llevar a cabo una investigación exhaustiva, se realizaron estudios detallados sobre diversos factores que pueden influir en las propiedades fisicoquímicas de los materiales carbonosos, tales como la fuente de PET, la temperatura de pirólisis, el tipo de reactor, el uso y la secuencia de homogeneización ultrasónica, así como el uso de moldes porosos del tipo SBA-16. Los materiales que demostraron las mejores propiedades texturales y químicas fueron sometidos a pruebas de adsorción utilizando aguas simuladas con colorantes, con el fin de determinar su eficacia en la eliminación de los mismos. Los resultados de la investigación revelan importantes hallazgos sobre la conversión de residuos de PET en materiales carbonosos porosos mediante pirólisis. Se observaron diferencias significativas en la composición química y la estructura entre las dos fuentes de PET, lo que influyó en las propiedades y rendimiento de los materiales carbonosos obtenidos. Se encontró que el diseño del reactor influye en la eficiencia de conversión del residuo de PET en material carbonoso. Además, también se reveló que tanto la temperatura de pirólisis como la amplitud de sonicación afectaron significativamente las propiedades texturales y la cantidad de grupos funcionales superficiales de los materiales carbonosos. Se encontró que temperaturas de pirólisis más altas resultaron en una menor cantidad de grupos carboxílicos superficiales, mientras que una mayor amplitud de sonicación condujo a un aumento en la cantidad de estos grupos. El aumento de la temperatura de pirólisis condujo a una disminución en el rendimiento, pero a un aumento en el área superficial BET y el volumen de poro de los materiales carbonosos. A temperaturas más altas, se observó una mayor formación de porosidad y desarrollo de estructuras carbonosas. La amplitud de sonicación influyó significativamente en las propiedades texturales de los materiales carbonosos, con un aumento en el área superficial BET y el volumen de poro a medida que se incrementaba la amplitud de sonicación. Sin embargo, una mayor energía de sonicación resultó en una disminución en el rendimiento del material. Además, la sonicación antes de la pirólisis aumentó el área superficial BET del material carbonoso, lo que puede mejorar su capacidad de adsorción. La secuencia de sonicación y pirólisis influyó en las propiedades finales del material, con la sonicación previa mostrando mejores resultados en comparación con la sonicación posterior. Adicionalmente, se demostró que el uso de moldes de sílice SBA-16 mejoró la porosidad y el área superficial de los materiales carbonosos, especialmente cuando la sílice se calcinó previamente. Basándonos en los resultados obtenidos, el mejor material para la remoción del colorante azul de metileno parece ser el PA-V-700-S. Este material exhibió la mayor área superficial entre los materiales evaluados y logró una eficiencia del 100% en la remoción del colorante, incluso a concentraciones significativas. La presencia de una mayor área superficial en este material proporcionó más sitios activos para la adsorción de las moléculas de colorante, lo que resultó en una mayor eficacia de remoción en comparación con otros materiales evaluados. En resumen, el material PA-V-700-S se destaca como el más eficiente en la remoción del colorante azul de metileno, demostrando una capacidad excepcional para eliminar eficazmente los colorantes presentes en aguas residuales industriales, incluso a niveles altos de concentración. Esto sugiere que podría ser una solución efectiva y sostenible para abordar los desafíos de la contaminación del agua en la industria textil. Los hallazgos de este trabajo, destacan como una alternativa interesante, sostenible y más amigable con el medio ambiente, reduciendo la contaminación plástica y mejorando la calidad del agua residual de la industria textil.
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