Producción de carbón activado físicamente a escala de laboratorio a partir de cuesco de palma africana y su aplicación en la adsorción de azul de metileno

Abstract

Una manera de aprovechar el cuesco de palma africana, residuo agroindustrial procedente de las extractoras de aceite de palma que durante años ha contaminado el suelo colombiano, es usarlo como precursor de carbón activado. En este trabajo se produjeron carbones activados a partir de cuesco de palma africana procedente de San Andrés de Tumaco (Nariño, Colombia) mediante la activación física en una sola etapa de calentamiento. Esta investigación hace parte de un proyecto titulado ¿Producción de carbón activado físicamente a escala de laboratorio a partir de cuesco de palma africana y su aplicación en el tratamiento de aguas residuales¿ financiado por el programa Jóvenes Investigadores e Innovadores de la Gobernación de Nariño. La activación física en una sola etapa de calentamiento del cuesco de palma africana se evaluó a través de un diseño experimental 2³ donde los factores considerados fueron la temperatura de activación (700 - 900°C), el tiempo de activación (1- 2h) y el tipo de gas activante (CO2 y vapor de agua); la tasa de calentamiento, el flujo de gas activante y el tamaño de partícula del cuesco de palma se mantuvieron constantes en toda la investigación. El rendimiento y área superficial especifica fueron las variables de respuesta escogidas para evaluar la producción de carbón activado mediante la activación física directa, siendo el rendimiento una relación de masa de carbón activado respecto a la masa inicial del cuesco de palma, y el área superficial, la cual se estima usando la carga máxima de azul de metileno en la monocapa, calculada a partir del modelo de isoterma de adsorción (Langmuir, BET, Dubinin- Raduskevich) que mejor se ajustó a las isotermas de adsorción experimentales de azul de metileno. A través de la metodología de superficie de respuesta y optimización multirespuesta se encontró que las mejores condiciones de operación fueron: temperatura de activación 900°C, tiempo de activación 1h, vapor de agua como gas activante, tasa de calentamiento 10°C/min, flujo de vapor de agua 0.056 mol/min y tamaños de partícula del cuesco de palma entre 0.8mm y 2mm. A estas condiciones, el área superficial aproximada de los carbones activados fue del orden de 952 m²/g y el rendimiento del 9.5% aprox. Finalmente se realizó un análisis de prefactibilidad económica usando el valor presente neto (VPN) y la tasa interna de retorno (TIR) para determinar si el proyecto de una planta de carbón activado por activación física en una sola etapa del cuesco de palma africana con una producción de 3tonCA/día sería factible económicamente.