¿Cómo se utilizan los adsorbentes para la limpieza ambiental?

Aunque a veces escuchamos sobre derrames de alto perfil en las noticias, el mal manejo de materiales y desechos peligrosos no es algo raro. Según la Agencia de Protección Ambiental (EPA) , ha sucedido en decenas de miles de sitios en los Estados Unidos, donde los materiales peligrosos han contaminado la tierra, el agua y/o el aire [fuente: EPA ]. Los materiales conocidos como adsorbentes son esenciales en el proceso de limpieza.

Es importante señalar aquí que la adsorción no es el mismo proceso que la absorción. Un absorbente succiona y contiene otros materiales en su cuerpo, lo que hace que el volumen del absorbente se hinche. Piense en una esponja o una toalla de papel que absorba la leche derramada. Por otro lado, un adsorbente atrae otros líquidos o gases solo en su superficie. Sin embargo, la "superficie" también puede incluir superficies internas, como poros y capilares. Las sustancias altamente porosas, como el carbón activado, son excelentes adsorbentes.

Un enlace adsorbente puede ser físico o químico. La adsorción física implica una atracción electrostática débil (también llamada atracción de van der Waals ) entre las moléculas. Las sustancias polares que tienen cargas superficiales positivas y negativas, como el agua, son atraídas por los adsorbentes polares. Las sustancias no polares sin carga superficial diferenciada, como las sustancias orgánicas, son atraídas por los adsorbentes no polares. La adsorción física es reversible en un proceso llamado desorción. La adsorción química, sin embargo, ocurre como resultado de un enlace químico y es en gran parte irreversible. Debido a que los adsorbentes son reutilizables en el proceso de adsorción física, son más baratos y preferibles para propósitos de limpieza ambiental.

El proceso de adsorción a menudo involucra lo que se llama un adsorbente de lecho fijo, en el que una sustancia como el aire pasa a través de un lecho de adsorbente sólido. A medida que pasa el aire, el adsorbente atrae las partículas no deseadas contenidas en el aire. La colocación de varias capas de estas camas ayuda a mejorar la eficiencia. Este puede ser un proceso regenerativo, donde el adsorbente puede pasar por desorción y luego volver a ponerse en servicio.

Ahora que sabemos un poco sobre qué es la adsorción y cómo funciona, podemos entender cómo los adsorbentes son útiles para limpiar materiales peligrosos. Lea más en la página siguiente.

Varios factores determinan qué tan efectivo es un adsorbente en la limpieza ambiental. Estos incluyen no solo el área superficial, sino también la estructura química, el tamaño de los poros y el tamaño de las partículas. El carbón activado, debido a que es muy poroso, es un ejemplo de un adsorbente muy efectivo y ampliamente utilizado. Sorprendentemente, en las condiciones adecuadas, un gramo de carbón activado puede tener una superficie total de cinco campos de fútbol [fuente: EPA ]. El carbón se activa cuando se calienta y se trata con oxígeno para aumentar la estructura de los poros. Entonces, el carbón activado es eficaz para eliminar las impurezas del agua (de ahí su uso en filtros de agua domésticos ), así como para limpiar el aire de gases nocivos en las máscaras antigás. Otros usos del carbón activado incluyen la eliminación de solventes, olores, gases y vapores de gasolina.

Otros adsorbentes comunes incluyen gel de sílice, efectivo para eliminar gases inorgánicos y purificar gases, y tamices moleculares, efectivos para eliminar óxido de nitrógeno. Entre otras cosas, la alúmina activada funciona para eliminar los bifenilos policlorados ( PCB ). Los PCB son compuestos sintéticos utilizados especialmente en la industria eléctrica hasta la década de 1970, cuando fueron prohibidos. Pero debido a que no se biodegradan, grandes cantidades de PCB aún contaminan el agua, el suelo y el aire.

Además, se utilizan adsorbentes (más que absorbentes) para complementar la limpieza de derrames de petróleo . Por lo general, no son efectivos como método principal de limpieza a menos que el derrame de petróleo sea muy pequeño, pero son útiles para las etapas finales de la limpieza. Los mejores adsorbentes para limpiar el aceite del agua son tanto los oleofílicos (que atraen el aceite) como los hidrofóbicos (repelentes al agua). Piensa en cómo necesitas jabón y no solo agua para limpiar los aceites naturales de tu cabello, o cómo los animales emplumados pueden empaparse en aceite negro que no se aclara. Por las mismas razones, el pelo y las plumas son adsorbentes eficaces para limpiar los derrames de petróleo en el agua.

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