Autores
Ocaña, P. (GEIA SAC) ; Ayala, D. (GEIA SAC) ; Tito, O. (GEIA SAC) ; Meza, K. (GEIA SAC)
Resumo
La acumulación de residuos valvares derivados de la acuicultura de la concha de
abanico ha generado un problema de contaminación ambiental en el norte del litoral
peruano. Este trabajo plantea el uso de dichos residuos para la producción de
nanopartículas de carbonato de calcio mediante el uso combinado de un sonicador y
un molino de bolas planetario (MBP). Las nanopartículas obtenidas fueron
analizadas por las técnicas de microscopía de barrido electrónico (SEM) y
microscopía de rayos X de energía dispersiva (EDX), obteniéndose como resultado
una granulometría promedio de 60.26 nm y una pureza de carbonato de calcio del
99.74%.
Palavras chaves
Molino de bolas planetari; Nanoparticula; Carbonato de calcio
Introdução
En el 2013, la producción de conchas de abanico en Sechura, Piura- Perú,
representó el 50% del total de la producción de conchas en América Latina (Mendo
y Quevedo, 2020). Debido a esto se vienen acumulando gran cantidad de residuos,
ya que representan el 85% en peso de la concha de abanico (19% de vísceras y 66%
de valvas), siendo solo el 15% el material actualmente aprovechable (Carrillo,
2017). Por este motivo, durante los últimos años se han realizado
investigaciones para generar subproductos a partir de las valvas de diferentes
moluscos, con el fin de reducir esta problemática ambiental (Danmaigoro et al.,
2017; Hussein et al., 2020). En este contexto, diversas investigaciones plantean
el uso de las valvas para la producción de nanopartículas de carbonato de
calcio. (Islam et al., 2012; Wang et al.,2007), plantea el uso de agitadores
magnéticos en presencia de un catalizador de biomineralización como el BS-12
obteniendo nanopartículas de 20+- nm a partir de conchas de berberechos. Por
otro lado, Gbadeyan et al., 2020, obtuvo nanopartículas de un diámetro de
13,48 nm a 42.90 nm a partir de concha de Achatina fulica, mediante molienda
húmeda (etanol como solvente) en un molino de bolas planetario. En el presente
trabajo, se obtuvieron nanopartículas a partir de las valvas de conchas de
abanico “Argopecten purpuratus”, mediante el uso de un molino de bolas
planetario, con el objetivo utilizarlas como, por ejemplo, refuerzos en una
matriz polimérica y mejorar las propiedades mecánicas del polímero a conformar.
Material e métodos
Las valvas de conchas de abanico fueron obtenidas de un botadero municipal
ubicado en la ciudad de Sechura, a estas se les realizó un acondicionamiento que
consistió en el lavado con abundante agua y posterior secado en un horno (marca
Memmert) por 5 días a 70°C. Luego, las valvas fueron trituradas en un molino de
martillos de 2 hp de potencia durante 30 minutos, para luego ser tamizados en
tamices de una abertura de malla de menor a 90 micras. Se agregaron 10 gramos de
micropartículas de CaCO3 en un vaso de precipitado de 200 ml en presencia de 100
ml de agua destilada para someterse a la operación de sonicado (homogenizador
ultrasónico Omni, modelo Sonic Ruptor 400) durante 20 minutos a una amplitud del
40%, con lo cual se obtienen micropartículas de una granulometría promedio de 5
micras. Estas partículas se secan durante un día a 70°C en el horno y se muelen
por vía húmeda (agua destilada) en un molino de bolas planteario (marca Fritsch,
modelo Pulverisette 6). La configuración del molino consta de bolas de acero
inoxidable de 10 mm de diámetro, vaso de molienda de acero inoxidable de 80 ml y
100 ml de agua destilada. Para esta operación, se realizaron diversos ensayos
teniendo como variables el tiempo de molienda (4h, 8h, 12h y 16h) y el rpm de
molino (450 rpm, 550 rpm y 600 rpm), con una masa constante de muestra de 10
gramos de micropartículas de CaCO3. Una vez terminada la molienda, las
nanopartículas se separan del agua por evaporación y se secan en el horno por 1
día a 70°C. Las nanopartículas de CaCO3 obtenidas fueron caracterizadas por
microscopía electrónica de barrido (SEM), la microscopía de rayos X de energía
dispersiva (EDX) para obtener su composición elemental, difracción de rayos X
(XRD) y FTIR.
Resultado e discussão
En el presente estudio se realizaron ensayos de acuerdo con el diseño de
experimentos mencionado en la sección materiales y métodos. En esta ocasión se
muestran las caracterizaciones del ensayo con mejores resultados (8 horas de
molienda y 450 rpm). La figura 1 muestra la morfología de las nanopartículas de
CaCO3 obtenidas a una escala de 500nm en el SEM. Dichas nanopartículas tienen
una granulometría media de 60.26 nm y una forma irregular subredondeada. La
caracterización química de las nanopartículas mediante un análisis de EDS el
cual realiza un análisis de los compuestos presentes en la muestra de nano
partículas de CaCO3 para determinar su pureza. En la Figura 2 se puede apreciar
que las nanopartículas son puro carbonato de calcio al 99.74 %, siendo solo el
0.26% contenido de Fe, el cual podría tener su origen en la molienda en el
Molino de Bolas Planetario debido al desgaste de los medios de molienda.
Conclusões
Los residuos de las conchas de abanico fueron utilizados para obtener
nanopartículas de CaCO3, obteniendo como mejor resultado nanopartículas de una
granulometría media de 60.26 nm y una pureza de 99.74%, mediante un método simple,
escalable y amigable con el medio ambiente.
Agradecimentos
Los autores agradecen al apoyo financiero brindado por el Programa Nacional de
Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA)
Referências
Carrillo. (2017). Viabilidad del reciclaje de la concha de abanico en la industria de la construcción.
Danmaigoro, A., Selvarajah, G. T., Noor, M. H. M., Mahmud, R., Zakaria, M., & Bakar, Z. A. (2017). Development of cockleshell (Anadara granosa) derived CaCO3 nanoparticle for doxorubicin delivery. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 14(10), 5074-5086.
Gbadeyan, O. J., Adali, S., Bright, G., Sithole, B., & Onwubu, S. (2020). Optimization of milling procedures for synthesizing nano-CaCO3 from Achatina fulica shell through mechanochemical techniques. Journal of Nanomaterials, 2020.
Hussein, A. I., Ab-Ghani, Z., Che Mat, A. N., Ab Ghani, N. A., Husein, A., & Ab. Rahman, I. (2020). Synthesis and characterization of spherical calcium carbonate nanoparticles derived from cockle shells. Applied Sciences, 10(20), 7170.
Islam, K. N., Zuki, A. B. Z., Ali, M. E., bin Hussein, M. Z., Noordin, M. M., Loqman, M. Y., Wahid, H., Hakim, M. A., & Abd Hamid, S. B. (2012). Facile synthesis of calcium carbonate nanoparticles from cockle shells. Journal of Nanomaterials, 2012.
Mendo y Quevedo. (2020). La cadena de valor de la concha de abanico.
Wang, C., Liu, Y., Bala, H., Pan, Y., Zhao, J., Zhao, X., & Wang, Z. (2007). Facile preparation of CaCO3 nanoparticles with self-dispersing properties in the presence of dodecyl dimethyl betaine. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 297(1-3), 179-182.
