¿Cómo se hace el carbón activado a partir de cáscara de coco?

Gracias por la pregunta, Edgar.

Podría hacer un educated guess pero prefiero hacer una pequeña investigación para hablar de química con seriedad, la realidad es que hay muchas maneras de hacer una cosa, muchos métodos, muchas propuestas, muchas variaciones, así que estoy revisando las publicaciones recientes para echarte el cuento. Vamos a ver.

Antes de adentrarnos en el fascinante mundo de las publicaciones periódicas, vamos a clarar algunas cosas.

El carbón activado es simplemente una estructura a base de carbón poroso y es la cantidad, tamaño y distribución de estos poros las que otorgan el efecto deseado al producto final. Es decir, no importa con qué se active al carbón, si con NaOH, o H3PO4 (muy, muy utilizado) sino como queda tras esta interacción.

Habiendo dicho esto, es lugar común en la química industrial buscar maneras alternativas más eficientes (metodológica y económicamente) para generar un producto de interés (cómo el carbón activado). La ventaja de este producto en particular, es que la materia prima es muy abundante: una fuente de carbono, en un planeta donde existen infinitas estructuras a base de carbono. Good.

Como siempre digo, Wikipedia es una buena primera aproximación, vamos a ver:

El carbón activado se produce, como dijimos, de materiales carbónicos o a base de carbono, como lo es la cáscara de coco que mencionas. Hay dos procesos de obtención principales:

1. Activación física, donde el material de partida (la conchita del coco) se transforma en carbón activado utilizando gases calientes, tras lo cual se introduce aire para desplazar el gas caliente y generar así los poros. Hay dos formas de hacer esto, que se pueden usar en conjunto:
   
   (a) Carbonización: donde el material es pirolizado (temperatura @ 600–900°C) con gases inertes como argón o nitrógeno. Ya vimos para qué se usa el argón.
   
   (b) Activación/Oxidación: donde el material (que puede ser carbonizado) se expone a atmósferas oxidantes (temperatura @ 600–1200°C).
   
   Ambas formas permiten “dañar” la superficie, atacando las estructuras formadas por los átomos de carbono que la componen, generando grietas, poros y demás. Por supuesto, al ser atacadas por átomos o moléculas cuyo tamaño está en la escala de 0,1 nanómetro, podemos imaginar que los daños causados andan también en ese orden de magnitud.
2. Activación química (¡yay!), antes de la carbonización, el material se “impregna” con ciertas sustancias abrasivas. Usualmente un ácido o una base fuerte (ácido fosfórico, hidróxido de sodio, …) o sales inorgánicas (cloruro de calcio y cloruro de cinc). Luego se carboniza el material a temperaturas más bajas (450–900°C).

Bueno, eso lo dice la Wikipedia [1]y en base a esa información podríamos presumir que la activación viene de esta manera:

Se impregna la conchita de coco con NaOH, luego se carboniza en atmósfera de argón a temperaturas entre 450 y 900 centígrados, posteriormente se le añade una corriente de aire desplazar el argón que, en conjunto con la abrasividad de la sosa, habrán causado estragos en la superficie del material, generando los microporos.

Pienso que, antes de todo esto, se debería tratar mecánicamente a la concha de coco, volviéndola un polvillo, con su respectivo proceso de tamizado y demás, para aumentar la superficie del material, mejorando el rendimiento de activación.

Encontré un artículo muy bonito[2] (¡y de descarga gratis!) de la UNAM. Ellos usaron activación física, usando gas de agua y un horno de diseño propio. Esto, buscando proponer una ruta más económica (y mientras menos reactivos químicos se use, más económico es), aunque la temperatura ‘máxima’ de operación fue de 1000°C, así que el gasto energético es algo grande. Cuestión de equilibrio, supongo, y sopesar la relación proceso/costo.

En este manual[3] dice que para activar conchas de coco se suele usar el método “térmico” o “físico”, pero encontré esta referencia[4] (in English) donde nos dicen como hacerlo mediante el método químico (¡yay!).

Básicamente se hace lo que dice la Wikipedia, con alguna variación del tratamiento de muestra previo que menciono yo. Pero, estos investigadores intentan hacerlo “más económico” usando NaCl (sal de mesa) como agente activante. ¡Y funciona! Al menos a escala de laboratorio.

Debemos recordar que una cosa es lo que ocurre en el lab, y otra cosa lo que ocurre al industrializar el proceso.

Por eso existen los ingenieros (Dios los bendiga).

¡Espero haberte ayudado!

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