Este documento describe un proyecto para producir carbón activado y nanopartículas a partir de cascarilla de arroz. El proyecto tiene cuatro etapas: 1) desarrollar un sistema de pirolisis para obtener carbón activado de cascarilla de arroz, 2) identificar variables óptimas, 3) obtener y caracterizar el carbón activado y nanopartículas, y 4) desarrollar aplicaciones para estos productos. El objetivo general es aprovechar la cascarilla de arroz como materia prima para producir materiales útiles y redu

1. Producción de carbón activado y nano partículas a partir
de la cascarilla de arroz
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A.B. Vacca , J.R. Castro , W.A. Monroy
Facultad de Ciencias Básicas e Ingenierıá
Escuela de Ingenierıá
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abvaccac@unillanos.edu.co jrcastrol@unillanos.edu.co
Se pretende utilizar la cascarilla de arroz como materia prima para la producción de carbón activado y nano
partículas; así como explorar su uso en diferentes campos tecnológicos, tales como: Fabricación de sensores
ydispositivoselectrónicos,panelesfotovoltaicosparacaptarenergíasolar,entreotrasposiblesaplicaciones.
Resumen
Motivación del Proyecto
Antela existenciadeunabuenadisponibilidaddecascarillade
arroz en el entorno, pues la región de los llanos orientales
ocupa los primeros puestos a nivel nacional en la producción
de arroz; el desarrollo de este proyecto, es una excelente
oportunidad para aprovechar este subproducto como materia
prima y producir un material tan importante como el silicio y
explorar sus potenciales aplicaciones en el desarrollo de la
ciencia y la tecnología. Además, este tipo de desarrollos
contribuirá a disminuir la contaminación del medio ambiente,
por cuanto al reciclar este subproducto (residuo) se puede
llegar a producir eco-materiales, que tienen un alto valor
agregado.
Marco de Referencia
La cascarilla de arroz es el principal subproducto que genera el
proceso de trilla del arroz; representa el 23%
aproximadamente del peso inicial del arroz paddy (Della, V.P.,
et al., 2002) y posee un contenido elevado de silicio. Hasta hace
pocos años en Colombia y especí camente en el Meta, este
residuo era quemado a espacio abierto con la consecuente
generación de contaminación atmosférica, causando impacto
ambiental negativo al ecosistema en general y en especial a la
salud humana. Si bien la aplicación de normas ambientales ha
controlado esta práctica, no se evidencia el desarrollo de
procesosdeinvestigaciónparaexplorar posiblesusosquesele
pueden dar a este material; como sí se está haciendo en otros
países líderes en la producción mundial de arroz como es el
caso India y China; aprovechando sus extraordinarias
propiedadesquehandespertadoun graninterés debidoasus
aplicaciones reales y potenciales en la ciencia y la tecnología
(Prasad,R.andPandey,M.,2012).
Para lograr la carbonización de un material precursor, se
requieredeladescomposiciónfísico-químicabajolaaccióndel
calor y ausencia de un medio oxidante. Los productos
resultantes de la carbonización son gases, líquidos y carbón.
Las características del carbón obtenido dependen de la fuente
demateriaprimautilizadaydelosparámetrosdeoperacióndel
equipo usado para el calentamiento (Lesmes, 2010; Prías et. Al.,
2011). La Figura 1 presenta el esquema básico del proceso de
carbonización. Este tipo de pirólisis es un proceso que se
presenta en el rango de 400 hasta 600 , (Márquez (2010).
(Prías,etal.,2011).
Alcances y Metodología
Se proyecta generar carbón activado y nano partículas,
tomando como material precursor la cascarilla de arroz; y
explorar su uso en diferentes campos tecnológicos; como la
fabricación de dispositivos electrónicos y la captación de
energíasolar.Parael desarrollodelproyecto, sehanplanteado
cuatroetapas:
Etapa 1. Desarrollar un sistema de pirolisis con atmósfera
controlada, para la obtención de carbón activado a partir de la
cascarilladearroz.
Etapa 2. Identi cación de las variables óptimas para la
obtención de carbón activado a partir del precursor cascarilla
dearroz.
Etapa 3. Obtención y caracterización de carbón activado y
nano partículas obtenido a partir de la cascarilla de arroz;
explorando sus posibles aplicaciones (usos) en la región de la
Orinoquia,principalmente.
Etapa 4. Desarrollo de aplicaciones utilizando los productos
obtenidos a partir del precursor cascarilla de arroz (carbón
activadoynanopartículas).
Della, V.P., et al. 2002. Rice husk as analternatesourcefor active silicaproduction. Materials Letters, 57,
pp. 818-821, December 2002.
Prasad, R. and Pandey M. 2012. Rice Husk Ash as a Renewable Source for the Producrion of Value
Added Silica Gel and its Applications: An Overview. Bulletin of Chemical Reaction Engineering &
Catalysis, 7 (1), 2012, pp. 1-25.
Prías-Barragán, J., et al., 2011. Identi cación de las variables óptimas para la obtención de carbón
activado a partir del precursor guadua Angustifolia Kunt. Revista Academia Colombiana de Ciencias,
Vol. 25, Número 135, pp. 157-166, Junio de 2011.
Quiceno, D., Mosquera, M. 2010. Alternativas tecnológicas para el uso de la cascarilla de arroz como
combustible, trabajo de grado para optar el título de ingeniero mecánico, Universidad Autónoma de
Occidente, Santiago de Cali 2010.
Weixing W., et al. 2011. Harvesting silica nanoparticles from ricehusks. Journal Nanoparticle
Research, Volume 13, Issue 12, pp. 6981-6990, December 2011.
Referencias
Figura 1. Proceso de carbonización a partir de biomasa
Materia
Prima
Materia
Prima
Exposición
térmica
Carbon
Ácido
piroleñoso
Gases no
Condensables