Cáscara De Naranja Como Sustrato Para Sintetizar Nanoestructuras De Carbón Conductivas Por Un Proceso Térmico Verde

Abstract

La cáscara de naranja (Citrus sinensis L.) se ha considerado como un residuo debido al elevado costo y la compleja gestión de su procesamiento, convirtiéndose en un problema de contaminación ambiental. Por esta razón, se ha prestado gran atención a la valorización de este residuo agroindustrial para obtener beneficios monetarios con una reducción del volumen de residuos orgánicos y la posibilidad del desarrollo de tecnologías eficientes para generar y almacenar energía eléctrica. Este trabajo presenta un proceso térmico ambientalmente amigable para producir un carbón conductivo. Primero las cáscaras de naranja se lavaron por baño ultrasónico y se secaron al sol y en mufla. Posteriormente pedazos de cáscara de naranja deshidratada se cubrieron completamente con arena de mar de grano fino y se carbonizaron a 1000 °C durante 1 hora. Después, el biocarbón fue estudiado por voltametría cíclica. La capacitancia eléctrica de doble capa de la muestra fue estimada para conocer el comportamiento electroquímico del carbono en el electrolito. El material de carbón sintetizado mostró una capacitancia específica de 272 F/g a 20 mV/s. Los resultados observados demostraron que el nuevo proceso térmico propuesto produce carbono grafitizado con buenas propiedades electroquímicas a bajo costo. Además, esta propuesta contribuye con el desarrollo de nuevos materiales conductores de carbón usando un tratamiento térmico simple, económico y respetuoso con el medio ambiente a partir de biomasa residual de bajo valor.

Condiciones óptimas para sintetizar carbón conductor en atmósfera de aire

“…De acuerdo con la literatura, el proceso de pirólisis de cáscara de naranja es llevado a cabo en un horno con atmósfera inerte entre 700 °C (Raghu et al, 2020) y 750 °C (Miranda et al, 2009) Así, se buscó someter las muestras deshidratadas a temperaturas aproximadas a los 700 °C en una atmósfera de aire limitada por el arreglo de crisoles y arena anteriormente descrito en (Súarez-Velázquez et al, 2022).…”

“…Antes de comprobar la carbonización en aire se decidió someter una muestra de cáscara de naranja deshidratada y sobre ella un grano de arena para simular el proceso de limitación física de aire descrito en (Súarez-Velázquez et al, 2022). Las muestras fueron sometidas a TGA en el equipo marca METTLER TOLEDO con un calentamiento hasta 1000 °C en el equipo con una velocidad de 10 °C/min en atmósfera de aire.…”

“…Tales capas son paredes de crisoles y arena, que a su vez logran una diferencia de temperatura entre la cámara de la mufla y la muestra debido a la distribución de calor. Tal como lo muestra el proceso detallado en (Súarez-Velázquez et al, 2022). De esta manera, al existir tantas capas antes de la cáscara de naranja deshidratada, se debe buscar la temperatura aproximada a 700 °C en la muestra de cáscara no en la cámara de la mufla.…”