Desarrollo de materiales sustentables a partir de cáscaras de arroz para su aplicación en estrategias de reducción de emisiones de dióxido de carbono

Abstract

La captura y almacenamiento del dióxido de carbono es una vía promisoria para la reducción de las emisiones de CO2 a largo plazo, considerando que los combustibles fósiles continuarán siendo una de las mayores fuentes de energía en el futuro inmediato. Además, el desarrollo de procesos que vinculen la captura y transformación de dicho gas en moléculas de mayor valor agregado, se presenta como una alternativa muy promisoria. Sin embargo, para que esta opción sea viable es necesario que el impacto y los costos sean económica y ambientalmente aceptables y un punto clave es el desarrollo de nuevos materiales de bajo costo. En este contexto en este Proyecto se plantea el aprovechamiento de residuos agroindustriales, específicamente cáscara de arroz, para el desarrollo de nanomateriales basados en sílice efectivos en la captura de CO2 mediante procesos de adsorción a temperaturas moderadas. La valorización de las cáscaras de arroz producidas en grandes volúmenes en las plantas arroceras permite solucionar una problemática ambiental en la provincia de Santa Fe y fortalecer las capacidades competitivas de la empresa contribuyendo a mejorar la productividad y establecer vínculos con grupos de Investigación de la Facultad de Ingeniería Química, UNL y del INGAR. Actualmente, este residuo se vende a muy bajo costo a la industria avícola donde es utilizada como ""cama de pollo"", agravando aún más el problema ambiental ya que los tratamientos y sitios de disposición final de los residuos deberían ser estrictamente controlados. En escala laboratorio, a partir de las cáscaras de arroz fue posible obtener sílice (SiO2) amorfa de alta pureza y tamaño de partículas nanométrica para ser empleada como materia prima y aditivo en diversas aplicaciones. A diario se producen varias toneladas de cáscaras de arroz en la provincia de Santa Fe y este residuo podría tener un elevado valor comercial ya que está constituido mayoritariamente por SiO2. Este producto puede obtenerse mediante etapas sencillas de lavado y tratamientos térmicos de las cáscaras. El rendimiento global del proceso es del 20% de las cáscaras de partida. Esto significa que de 1 kg de arroz se producen 200 g de cáscaras y 40 g de SiO2 con una pureza superior al 90%. El óxido de silicio se utiliza en numerosos procesos productivos tales como en la industria de los cerámicos, pinturas, adhesivos, vidrios y también para el desarrollo de distintos tipos de materiales."

"The capture and storage of carbon dioxide is a promising way to reduce CO2 emissions in the long term, considering that fossil fuels will continue to be one of the main sources of energy in the immediate future. In addition, the development of processes that link the capture and transformation of said gas into molecules of greater added value is presented as a very promising alternative. However, for this option to be viable, the impact and costs must be economically and environmentally acceptable, and a key point is the development of new low-cost materials. In this context, this project proposes the use of agro-industrial residues, specifically rice husks, for the development of silica-based nanomaterials effective in capturing CO2 through adsorption processes at moderate temperatures. The valorization of the rice husks produced in large volumes in the rice plants allows to solve an environmental problem in the province of Santa Fe and strengthen the competitive capacities of the company, contributing to improving productivity and establishing links with research groups of the Faculty of Chemical Engineering, UNL and INGAR. Currently, this waste is sold at a very low cost to the poultry industry where it is used as ""cama de pollos"", further aggravating the environmental problem since the treatments and final disposal sites of the waste should be strictly controlled. On a laboratory scale, it was possible to obtain amorphous silica (SiO2) of high purity and nanometric particle size from rice husks to be used as raw material and additive in various applications. Several tons of rice hulls are produced daily in the province of Santa Fe and this residue could have a high commercial value since it is mainly made up of SiO2. This product can be obtained through simple steps of washing and heat treatment of the shells. The overall yield of the process is 20% of the starting shells. This means that 1 kg of rice, 200 g of hulls and 40 g of SiO2 with a purity greater than 90% are produced. Silicon oxide is used in numerous production processes such as in the ceramics, paint, adhesive, glass industry, and also for the development of different types of materials.