Transformación termoquímica de neumáticos usados en una sola etapa en atmósfera de CO2 para la obtención de carbón activado y comparación con el obtenido en dos etapas

Abstract

Este trabajo muestra la producción de Carbón Activado (CA) por medio de la degradación termoquímica sin tratamiento previo de desvolatilización (una etapa) de neumáticos usados en un reactor de lecho fijo empleando como agente de activación CO2. El CA obtenido fue caracterizado a partir de los análisis elemental e inmediato, área superficial BET, porosimetría de mercurio, microscopia electrónica de barrido (SEM) y el método de Boehm para la determinación de grupos funcionales superficiales. Asimismo, se investigó la capacidad de adsorción del CA a través de una prueba de adsorción de níquel. Bajo las condiciones de transformación termoquímica implementadas (900° de temperatura, 100 mL/min de CO2 y 180 min de tiempo de reacción), la conversión del neumático en CA fue del 78%, presentando un área superficial BET de 418 m2 /g y una estructura de tipo mesoporosa. Con respecto a los resultados de adsorción, se obtuvo una remoción del 50% de ion metálico de níquel en solución acuosa, a temperatura de 28°C, pH de 6, tiempo de contacto 24 horas y velocidad de agitación de 150 rpm. Finalmente se realizó una comparación con los resultados obtenidos en un proceso de dos etapas (pirólisis y activación), encontrándose que en ambos carbones la porosidad y el área superficial son similares. Lo anterior permite afirmar sobre la potencialidad del proceso de activación sin etapa previa de desvolatilización dada las menores etapas involucradas en la producción para obtener un CA con propiedades atractivas para ser usado en procesos de adsorción.

This work shows the production of activated carbon (AC) from waste tires by thermochemical degradation without previous treatment of devolatilization (one stage) in a fixed bed reactor using CO2 as activation agent. The adsorptive capacity of the carbon was investigated through nickel adsorption and different characterization techniques such as elemental and immediate analyses, BET surface area, mercury porosimetry, scanning electron microscopy (SEM) and the Boehm method in order to identify the superficial functional groups. The conversion of the waste tire on activated carbon was 78% for a reaction temperature of 900°C, a volumetric flow rate of CO2 of 100 mL/min and a reaction time of 180 minutes. Under these conditions the resulting AC showed a BET area surface of418 m2 /g and a pore structure predominately mesoporous. Regarding to adsorption results it was found a removal of 50% of the nickel metal ion in aqueous solution. The adsorption conditions were 28°C, pH 6, soaking time of 24 hours and a stirring rate of 150 rpm. Finally, a comparison with the results obtained in a two stages process (pyrolysis and activation) showed that in both ACs the porosity and the surface area are similar. This fact suggest about the activation process in one stage given the less stages involved in AC production with attractive properties to be used in adsorption processes.