Aerogeles de nanosílice para recubrimientos superaislantes ecosostenibles.

Abstract

En esta investigación se obtuvieron partículas de nanosílice, hidrogeles, xerogeles y aerogeles silíceas a partir de un residuo agroindustrial (cascarilla de arroz), a través de un tratamiento termoquímico, una síntesis sol gel y secado supercrítico. Los procesos seguidos se diferencian de los métodos convencionales porque la materia prima es un desecho agroindustrial, la cascarilla de arroz, y no emplean reactivos de elevada toxicidad y costo como los alcóxidos metálicos. La fase experimental fue desarrollada en los laboratorios del grupo Materiales Compuestos y en el laboratorio del Grupo de Termodinámica Aplicada y Fluidos Supercríticos para obtener las aerogeles mediante una fase final de secado supercrítico. Se obtuvo y caracterizó una ceniza de cascarilla de arroz (CCA) óptima mediante un tratamiento termoquímico de la CA. Se obtuvieron dos precursores silíceos de silicato de sodio (SS), el primero SS1 (por calcinación de la CA) y el SS2 (obtenido directamente de la CA mediante un tratamiento químico). Se obtuvieron hidrogeles silíceos a partir de la cascarilla de arroz con 14 días de gelificación y con una resistencia mecánica capaz de soportar el secado supercrítico y con una apariencia traslúcida. Se hizo una combinación de tratamientos hidrotermales y de sol-gel que permitieron un mayor control de la porosidad final. Los materiales y reactivos implicados en el proceso fueron, entre otros: H2SO4, TEOS, CO2, N2, TEPA, HCl, Etanol, CETAB, etc. La síntesis seguida es un proceso amigable al ambiente con parámetros de operación económicos, tales como bajos tiempos de envejecimiento (no superiores a las 18 horas) y una temperatura de gelificación de 25 oC. Se obtuvieron aerogeles silíceas con una densidad de 0,08 g/cm3 y un volumen de poros del 96 %, comparable a las aerogeles obtenidas por precursores tóxicos y costosos como el TMOS y TEOS. Las xerogeles obtenidas mostraron una capacidad de fisiadsorción importante del CO2 debido a su elevado valor de área específica (AE) con valores superiores a los 40 mg CO2/g ads obtenido en la termobalanza, un resultado similar a capacidades de captación de materiales sintéticos como el SBA-15. El método planteado para el intercambio de solvente fue efectivo al poder realizarse un secado supercrítico con CO2, que permitió obtener aerogeles silíceas con una densidad de 0,08 g/cm3 y un volumen de poros del 96 %, comparable a las aerogeles obtenidas por precursores tóxicos y costosos como el TMOS y TEOS. La aplicación de nanosílice (nS) en morteros de cemento portland generó en estos valores resistente superiores en un 30% en edades tempranas, siendo la muestra con 0,5 de adición con mejores resistencias a los 7 días de curado, en comparación con morteros sin adición. También fue posible emplear microsílice obtenida del proceso químico como material de recubrimiento. La principal característica evaluada fue la conductividad térmica presentando una reducción del 45,8% respecto a la placa sin recubrimiento, con lo cual se comprobó su propiedad de aislamiento térmico.