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Ciencia / FEBRERO 18 DE 2024 / 1 mes antes

Tecnologías limpias a partir de residuos de la cascarilla de arroz

Autor : Gipsy Lozano López

Tecnologías limpias a partir de residuos de la cascarilla de arroz

Las investigaciones realizadas apuntan a contribuir con la mitigación del cambio climático.

Se trata de un proyecto en el que a partir de la biomasa del subproducto de la cascarilla de arroz generan grafeno oxidado, un material útil para el desarrollo de las tecnologías limpias. La investigación ha sido desarrollada en el departamento del Quindío y tiene como objetivo la creación de tecnologías innovadoras que contribuyan con la mitigación de los efectos provocados por el cambio climático.

El proyecto en mención se enmarca en el doctorado en Ciencias de la Universidad del Quindío y es dirigido por el doctor Jhon Jairo Prías Barragán, un referente mundial en materia de grafeno oxidado. El investigador principal es Javier Ricardo Castro Ladino, docente de la Universidad de los Llanos en Villavicencio y estudiante del doctorado.

Respecto a las aplicaciones y usos del grafeno oxidado, se destaca las numerosas posibilidades que incluyen nanocompuestos, dispositivos de almacenamiento de energía, celdas solares, purificación del agua, biosensores, mejoramiento de materiales de construcción y control de la humedad y bacterias, entre otros. Con una disponibilidad estimada de cerca de 230.000 toneladas de cascarilla de arroz anualmente en Colombia, existe un potencial significativo para la producción de materiales basados en grafeno, que podrían tener un impacto positivo en diversos sectores industriales y ambientales.

La industria del arroz en Colombia

Según el último censo arrocero, en Colombia hubo un crecimiento de 3,3 % en área sembrada y 7,3 % en producción de arroz paddy verde. La producción mundial fue mucho más desbordante. En el año 2022, la producción de arroz fue de aproximadamente 509,8 millones de toneladas. China continental es el principal productor de arroz a nivel mundial, con una producción de alrededor de 213 millones de toneladas.

Rica en sílice, un componente natural que se encuentra abundantemente en rocas, suelo y arena, la cascarilla de arroz suele ser arrojada a fuentes hídricas y, en muchos casos, queman este residuo agroindustrial impactando negativamente el ecosistema. Sin embargo, estudios científicos han demostrado que las propiedades fisicoquímicas de la cascarilla de arroz presentan potencial como un eficaz absorbente de metales pesados con el que se pueden obtener grandes procesos de descontaminación.

Nuevo subproducto para grafeno oxidado

El grafeno oxidado es un material especial que se obtiene a partir de una sustancia llamada óxido de grafito. Ese óxido de grafito es posible una vez que se mezclan carbono, oxígeno e hidrógeno. Es muy similar al grafito que se encuentra en los lápices.

Cuando el grafito se mezcla con oxígeno se produce el óxido de grafito. Luego se elimina parte del oxígeno del óxido de grafito a través de diferentes métodos, como la aplicación de calor o la utilización de agentes químicos para obtener el grafeno oxidado. Estos métodos permiten eliminar los grupos de oxígeno unidos a las láminas de grafito, transformando así el óxido de grafito en grafeno oxidado.

El grafeno oxidado es diferente al grafito y tiene propiedades especiales. Se utiliza en diferentes aplicaciones, como la electrónica, la medicina regenerativa y la nanotecnología. Los científicos estudian este material con mucho interés debido a sus propiedades únicas y su potencial para revolucionar diferentes campos científicos y tecnológicos. La investigación de Javier Ricardo Castro Ladino, por ejemplo, apunta a tomar la cascarilla de arroz, un material que puede ser peligroso para los seres vivos, y lo convierte en algo útil para el desarrollo de las tecnologías limpias.

La inspiración para esta investigación se remonta al año 2013, durante la participación del investigador como ponente en un evento celebrado en la Uniquindío. Fue en este contexto donde tuvo la oportunidad de conocer el Instituto Interdisciplinario de las Ciencias y el trabajo liderado por Jhon Jairo Prías Barragán, docente de los programas de doctorado en Ciencia y Tecnología en Instrumentación Electrónica.

Durante su regreso a Villavicencio, su ciudad natal, y con el proyecto del Instituto en mente, Castro Ladino recuerda reflexionar sobre el alto contenido de sílice presente en la cascarilla de arroz, un subproducto que en aquel entonces generaba problemas en la región de los llanos orientales. La frecuente quema a cielo abierto de este residuo, proveniente de los molinos de arroz ubicados en la vía a Puerto López, no solo contaminaba el medio ambiente, sino que también afectaba la salud respiratoria de los seres vivos.

Consciente de estas problemáticas, el investigador comenzó a explorar posibles usos alternativos para la cascarilla de arroz. Inició análisis utilizando técnicas de microscopía y espectroscopía electrónica en el Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT) de la Universidad de Antioquia. Fue entonces cuando compartió sus hallazgos con el doctor Prías Barragán, quien le señaló el potencial de este material como recurso para la generación de grafeno oxidado.

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En cuanto a los procesos y acciones de la investigación, se llevó a cabo inicialmente la síntesis de grafeno oxidado a partir de la biomasa mencionada, seguido de la caracterización de las muestras producidas y el estudio de sus propiedades físicas básicas. Además, se reportaron las primeras aplicaciones en el desarrollo de dispositivos electrónicos.

Frente a las proyecciones futuras, el docente destacó: “Aún queda mucho por investigar, pero hemos identificado la viabilidad de sintetizar materiales basados en grafeno. A nivel mundial, los centros de investigación, universidades y empresas están centrando sus esfuerzos en esta área. Nuestra ventaja radica en que nuestros materiales son biodegradables, lo que representa un avance significativo en términos de sostenibilidad ambiental”.

En diciembre de 2023, los resultados de esta investigación fueron publicados en la prestigiosa revista Nature, bajo el título: “Propiedades físicas básicas y posible aplicación de fibras de óxido de grafeno sintetizadas a partir de cáscara de arroz”.


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