Del cerdo, hasta la hidroxiapatita

Investigación UPV/EHU

Se suele decir que del cerdo se aprovecha todo, y es cierto. Una investigación de la UPV/EHU estudia los procesos para producir hidroxiapatita a partir de los huesos de cerdo, un material con múltiples aplicaciones si tiene la porosidad adecuada.

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El trabajo, publicado en Journal of Materials Science, tiene su origen en la búsqueda de soluciones a la elevada producción de residuos de las explotaciones ganaderas del entorno y facilitar la valorización de los desechos óseos porcinos. «El uso como material de partida para la producción de la hidroxiapatita (HAp) de esos residuos es atractivo porque es un producto natural, fácilmente disponible como subproducto de la industria de procesamiento de alimentos –explican los investigadores-. La aplicación de una etapa inicial de prepirólisis en condiciones suaves (450ºC) permite eliminar la parte blanda del hueso (colágeno, materia grasa, etc.) y hacer más efectivo el posterior tratamiento químico». Este último, precisamente, «debilita» la estructura ósea para que en la etapa final de pirólisis, que se realiza a temperaturas comprendidas entre 600 y 800 ºC, se favorezcan reacciones de gasificación.

Como resultado de la crisis de la encefalopatía espongiforme bovina, el uso de harina de carne y huesos para la alimentación del ganado se prohibió en la Unión Europea. En la búsqueda de otras aplicaciones de los desechos animales, la producción de hidroxiapatita (HAp) por pirólisis demostró ser de interés debido a la versatilidad del compuesto principal, que puede utilizarse en procesos electroquímicos y de adsorción, entre otros. Esa utilidad depende en gran medida de sus propiedades texturales, que pueden ser mejoradas por un tratamiento químico previo al de pirólisis.

La pirólisis consiste en la descomposición térmica de la materia en ausencia de oxígeno. El objetivo del trabajo de los investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea trata de concretar la efectividad de un método de tres pasos, que incluye prepirólisis (450° C), el tratamiento químico y la pirólisis de huesos de cerdo. La investigación realizada hasta el momento se ha centrado en estudiar las condiciones idóneas en términos del tipo de sustancia química activante, su dosificación y la temperatura óptima durante la etapa final de pirólisis.

Los resultados obtenidos y publicados por los investigadores de la UPV/EHU han revelado que la sustancia utilizada para el tratamiento químico afecta fuertemente al rendimiento del proceso, es decir, a la relación entre la cantidad de residuo inicial y la cantidad de producto finalmente obtenido (HAp). Los rendimientos globales del uso de la pirólisis para este menester están en el intervalo de aproximadamente 9 a 68%. Lo mismo sucede con la proporción de impregnación. Por ejemplo, un tratamiento químico con sustancias alcalinas dio un aumento del 30% en la porosidad del material resultante con respecto a la muestra no tratada químicamente. Mientras que una dosis equivalente de un tratamiento con ácidos dejó la estructura del producto prácticamente destruida y sin porosidad.

La Directiva 2006/12/CE obliga a los estados miembros a dotar instrumentos que mejoren la gestión de los residuos. De ella se deriva el actual Plan Nacional Integral de Residuos de España (PNIR), el cual establece entre sus líneas estratégicas la necesidad de buscar formas de revalorización de residuos tanto a nivel estatal como autonómico. Precisamente, el plan de prevención y gestión de residuos del País Vasco 2014-2020 pretende impulsar las mejores técnicas disponibles para el desarrollo del PNIR.

En este contexto, las investigaciones descritas proponen la revalorización de residuos agropecuarios, concretamente huesos de animales, mediante su conversión en material de alto valor añadido constituido mayoritariamente por hidroxiapatita. La hidroxiapatita (HAp), una mezcla de hidróxidos y fosfatos de calcio (Ca10(PO4)6(OH)2), representa una alternativa tecnológicamente interesante, pues recientes publicaciones destacan los beneficios derivados de sus propiedades anfóteras (puede reaccionar como un ácido o como una base), así como su elevada capacidad de intercambio iónico. Así, la HAp ha sido utilizada con éxito en aplicaciones tanto biomédicas (como prótesis) como industriales (como electrodo, adsorbente y/o soporte catalítico).

Sobre sus aplicaciones industriales, si se logra dotarla de suficiente porosidad, podría utilizarse como adsorbente en procesos de depuración de efluentes tanto líquidos como gaseosos. Los procesos de adsorción representan una de las mejores tecnologías disponibles para la eliminación de aquellos contaminantes refractarios a los tratamientos biológicos utilizados habitualmente en los procesos de depuración.

Además, los profesores de la UPV/EHU han comenzado a investigar también su uso como soporte de catalizadores, con utilidad en reacciones de oxidación selectiva de monóxido de carbono (CO-PROX). Esta reacción es la opción más eficaz para la eliminación de trazas de CO en la corriente de alimentación a las pilas de hidrógeno. Las pilas de hidrógeno se consideran una alternativa de futuro a las fuentes energéticas actualmente utilizadas, puesto que evitan la producción de gases de efecto invernadero y el empleo de los denominados combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo.

Referencia:

Iriarte, Unai; Sierra, Irene; Zudaire, Lorena; Ayastuy, José Luis (2015) Conversion of waste animal bones into porous hydroxyapatite by alkaline treatment: effect of the impregnation ratio and investigation of the activation mechanism. Journal of Materials Science 50:7568–7582. DOI: 10.1007/s10853-015-9312-6

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

3 comentarios

  • Avatar de Marian

    Hola.

    La entrada me ha gustado, el tema me ha parecido muy interesante y con un gran potencial pero me parece que el párrafo que se dedica a la legislación sobre residuos no está totalmente actualizado.

    La Directiva 2006/12/CE está derogada por la Directiva 2008/98/CE (Directiva Marco de Residuos o DMR en la jerga legal) desde el 12 de diciembre de 2010.

    Asimismo, al Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR) le quedan «dos telediarios» literalmente hablando, puesto que está en vigor en el periodo 2008-2015.

    De hecho, el nuevo Plan Estatal Marco de Gestión de Residuos (PEMAR) 2016-2022 ha sido aprobado por Acuerdo del Consejo de Ministros de fecha 06 de noviembre de 2015.

    Este Acuerdo ya se ha publicado en el BOE por medio de una Resolución de fecha 16 de noviembre de 2015 (concretamente, aparece en el BOE nº 297, con fecha 12 de diciembre de 2015).

    Saludos.

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