Obtención de carbón activado a partir de residuos de limoncillo (Cymbopogon citratus) mediante activación con ácido fosfórico

Abstract

El carbón activado es un material absorbente que presenta alta porosidad y superficie interna, características por las cuales se utilizan en diferentes procesos, como la descontaminación de agua, recuperación de solventes, control de emisiones, decoloración de líquidos, eliminación de olores, soportes catalíticos, entre otros. Estos carbones activos pueden obtenerse de material vegetal o mineral, del primero se utilizan generalmente los desechos agroindustriales, como los huesos, cuescos, endocarpios y demás partes que se consideran residuos, dándole así un valor agregado a estos y de cierta forma contribuyendo a disminuir la contaminación ambiental. En el presente trabajo se indican los resultados de la caracterización físico-química del carbón activado obtenido a partir del residuo las hojas de limoncillo, obtenido después de la extracción vía arrastre por vapor de agua del aceite esencial presente en ellas. La obtención del aceite esencial se realizó en un equipo de destilación con un reservorio tipo Clevenger mediante arrastre de vapor con agua y se determinaron condiciones de extracción con un diseño de experimentos de dos variables, la masa del material vegetal (150 y 75g) y el tiempo de extracción (1.5 y 3h). Con esto se pudo establecer que aproximadamente a la hora y media se ha alcanzado la extracción de la mayor proporción de aceite esencial sin importar la cantidad de material vegetal utilizado, obteniéndose como resultado un porcentaje de rendimiento de aceite extraído de 1.2% el cual se encuentra dentro de los valores reportados por otros autores. La composición proximal y de contenido de carbono de las hojas de limoncillo indicó que es un precursor adecuado para la obtención de carbón activado. El residuo obtenido fue sometido a una activación química con ácido fosfórico en concentraciones 30 y 60%, en el cual se controló la relación de impregnación (1.5, 1.8) y la temperatura de activación (300oC y 400ºC), seguida de una pirolisis en un horno modificado en atmosfera inerte, controlando en este la temperatura, tiempo de pirolisis y flujo de nitrógeno, este procedimiento se realizó bajo un diseño de experimentos 23, obteniéndose así 8 muestras. El contenido de humedad (5.2-10.4%) y cenizas (5.15-8.13%) se encuentran dentro de los rangos permitidos para carbones activos comerciales, con los termogramas realizados se obtuvo que a temperaturas superiores de 300ºC los carbones activos obtenidos son estables térmicamente. se observó con los espectros IR los grupos funcionales presentes en la superficie de las muestras presentándose para estas las bandas similares para otros estudios, la capacidad de adsorción se realizó en un espectrofotómetro UV en el cual se analizó la adsorción de los carbones activos sometiéndolos agitación con una solución de concentración inicial de 200 ppm de azul de metileno, luego de 48 horas la solución presentaba una concentración final de 2.734 ppm, del análisis elemental se obtuvieron los contenidos N(1.3), C(47.38), H(2.56), S(0.00), y por diferencia el contenido de O(47.76).