Nanocarbón activado sintetizado por tratamiento térmico (Flujo-N2) sobre residuos lignocelulósicos de vaina de cacao aplicado en remoción

Abstract

Nanomaterials, that is, materials on a nanometric scale, with dimensions less than 100 nm, using lignocellulosic waste (residual biomass) as raw material for synthesis, are a sustainable alternative, which contributes to the principles of green chemistry and the circular economy. The synthesis method used is based on a delignification process, promoted by pyrolysis, for this, a Nabertherm brand tubular muffle with a quartz tube was used. The process was carried out at temperatures of 500°C and 700°C for 1 or 2 hours in the presence of N2 flow, using a Proportional Integral Derivative (PID) controller, which generated Nano Activated Carbon (NCA), from cocoa shell. Eutrophic systems resulting from poor management of domestic wastewater include negative consequences such as human health, destruction of aquatic ecosystems and deterioration in water quality for human consumption. That is why we tested our NAC in liquid samples taken from Laguna de las Ilusiones, considered a Protected Natural Area of ​​our State, to test the capacity of synthesized bioadsorbent nanomaterials contributing to efficient, modern, and low-cost technologies in the elimination of contaminants in real systems. The adsorption experiments were carried out under conditions of 30 °C, reaching an efficient 70% removal. Furthermore, compared to materials treated with chemical agents, these reached 70% but with more severe conditions of 35°C. Therefore, the improvement in the economy of the process was achieved with the NAC synthesized by thermal treatment.Nanomateriales, es decir materiales a escala nanométrica, con dimensiones menores a 100 nm, usando residuos lignocelulósicos (biomasa residual) como materia prima para la síntesis, son una alternativa sustentable, que coadyuva a los principios de la química verde y la economía circular. El método de síntesis ocupado está basado en un proceso de deslignificación, promovido por pirólisis, para ello, se usó una mufla tubular marca Nabertherm con un tubo de cuarzo. El proceso se llevó a cabo a temperaturas de 500°C y 700°C por 1 o 2 horas en presencia de flujo de N2, usando un controlador Proporcional Integral Derivativo (PID), lo que generó NanoCarbón Activado (NCA), a partir de Cáscara de Cacao. Los sistemas eutrofizados producto del mal manejo de aguas residuales domésticas incluyen consecuencias negativas como salud humana, destrucción de ecosistemas acuáticos y deterioro de calidad de agua de consumo humano. Es por ello, que probamos nuestro NAC en muestras líquidas tomadas de Laguna de las Ilusiones, considerada un área Natural Protegida de nuestro Estado, para demostrar la capacidad de los nanomateriales bioadsorbentes sintetizados coadyuvando con tecnologías eficientes, modernas y de bajo costo en la eliminación de contaminantes en sistemas reales. Los experimentos de adsorción se realizaron en condiciones de 30 °C, alcanzando los % de remociones eficientes de 70% de Carbón Orgánico Total (COT). Además, en comparación a los materiales tratados con agentes químicos, estos alcanzaron 70% de Demanda Química de Oxígeno (DQO) con condiciones más severas de 35°C. Por lo que, la mejora en la economía del proceso fue demostrada con el NCA sintetizado por tratamiento térmico