INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL Desarrollo de un método para disminuir el Cromo III de los desperdicios de la piel curtida y su posterior reciclaje. TESIS PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL P R E S E N T A N GONZÀLEZ ROMO ALMA ALICIA JIMÈNEZ VÀZQUEZ JOHNNY RICHARD ORIENTADOR ING. ROSA MARÌA PERALTA HUITRADO MÉXICO, DF. DE NOVIEMBRE DEL 2007 GLOSARIO CURTICION La curtición es un proceso que pretende estabilizar las propiedades de la piel del animal sin que sufra cambios naturales de descomposición y putrefacción. La curtición mantiene las propiedades más deseadas de la piel: resistencia al desgaste, a la humedad, flexibilidad y aspecto exterior agradable al tacto y a la vista. La curtición se inicia limpiando la piel y eliminando la "carnaza". La piel extraída del animal se lava, se hierve. y se pasa por sustancias alcalinas (cal) para eliminar los pelos, la grasa y las glándulas anexas. Posteriormente se neutraliza el exceso de álcali y comienza entonces la curtición propiamente dicha. Con ella se desnaturalizan las proteínas de la piel (albúminas) y se dota de mayor consistencia DERMA- DÉRMATO Derma, dermatoV (dérma, dérmatos) es el enunciado de esta palabra, que significa piel, y que en latín recibirá dos traducciones: pellis (de donde hemos derivado pellejo, piel y su diminutivo película), y por otra parte cutis, que en cosmética hemos incorporado tal y cual, y del que hemos derivado los cultismos cutáneo, subcutáneo y cutícula Así se llamó "derma" a las pieles que se usaban para cubrirse. DERMIS Se refieren a la piel completa, no sólo la epidermis (que es lo que solemos entender por piel, sino todo lo que resulta de desollar el animal, pelo incluído, como cuando nos referimos a "las pieles", preferentemente en plural. También el cuero forma parte de este contexto. EPIDERMIS La epidermis según indican los elementos de que está formada la palabra, es la capa superior de la piel (epi / epí = encima). Se distinguen en ella seis capas, la penúltima de las cuales es la capa córnea (la última es la de descamación). Curiosamente las uñas, pezuñas, picos, pelos, plumas, cuernos, escamas, etc. son auténticas formaciones epidérmicas. i GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD PIEL Actúa como barrera protectora que aísla al organismo del medio que le rodea, protegiéndole y contribuyendo a mantener íntegras sus estructuras, al tiempo que actúa como sistema de comunicación con el entorno. Consta de tres estratos principales que, de superficie a profundidad, son: la epidermis, la dermis y la hipodermis. De la piel dependen ciertas estructuras llamados anexos cutáneos que son los pelos, las uñas, las glándulas sebáceas y las sudoríparas. PIKLE O ACONDICIONAMIENTO Acidificar la piel, a base de ácidos sulfúrico diluido mezclado con sal y fómico. WINTERIZADO Es un término genérico para designar numerosos líquidos grasos de orígenes diversos que no se disuelven en el agua y que tienen menos densidad que ésta. ii GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD RESUMEN En la actualidad la curtición es bien conocido a lo largo de todo el mundo, siendo éste el principal método de conservación de pieles animales utilizadas en el vestido, calzado, ornamenta y protección personal. El método más común con el que se realizan curtidos, en el que utiliza sales de cromo como medio curtiente, siendo este proceso relativamente barato, pero altamente contaminante debido a los efluentes de agua, que contienen cromo III, en el cual se puede oxidar a cromo VI de alta toxicidad. La finalidad de este trabajo de investigación es proponer un proceso mediante el cual, se recicle la pedacería de piel producto de los cortes que llevan a la forma final de la prenda. De aquí que los puntos principales sean: el retiro de cromo III enlazado con el colágeno; la compactación de la piel en placas de consistencia uniforme, para la reutilización y disminución de productos que contienen cromo III. Por estas razones se realizó una investigación bibliográfica y experimental para fundamentar los capítulos que integran al presente trabajo. Así como la composición química, biológica y física de la piel bovina, abarca el método tradicional de la curtición al cromo como medio entrecruzante y como afecta el cromo hexavalente y trivalente al ambiente, hace referencia a la descripción de materias a utilizarse en esta investigación, así como la experimentación sobre el proceso de reutilización de piel. Y las tecnologías que se tienen para el tratamiento de residuos peligrosos. Con base en la información obtenida sobre los requerimientos y normas establecidas, se presentan finalmente los criterios sobre la reutilización y aprovechamiento de la piel de desecho a través de los análisis de resultados y conclusiones. iii GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD INTRODUCCIÓN La curtición y preservación de la piel se remontan a la época prehistórica donde, debido a la necesidad de protegerse de los elementos climáticos, se requirió de un vestido durable e imputrescible, de ahí que el hombre prehistórico a través de la observación noto que si a la piel de los animales que cazaba se le exponía al sol, a ciertas maderas o tierras ricas en sales, esta piel se volvía durable, flexible, y no se degradaba. Con el afán de reproducir y asimilar el proceso que se llevaba a cabo, la observación del hombre prehistórico lo lleva al descubrimiento de la curtición de pieles. La piel animal o cuero, es un material indispensable para el uso humano. Actualmente compite con otras fibras naturales como es el algodón y la lana; y sintéticas, como: los poliésteres y nylons, además de pieles de PVC plastificado. Para la elaboración de calzado y vestido. El grado de consumo de estos productos esta determinado, por las características específicas en el material, resistencia, color, durabilidad, costo, y generación de desechos. Es por ello que la industria curtiente se enfrente a un número mayor de retos, principalmente los bajos costos de producción, la maleabilidad en los productos plásticos además del constante reciclaje de algunos productos poliméricos. Este último punto, representa una ventaja en la industria de productos sintéticos, ya que la mayoría de los polímeros termoplásticos son en gran parte reciclable por fusión; además que los moldes, láminas y placas de plástico están diseñadas para un desperdicio mínimo en el corte; no así el cuero, que debido a su forma irregular presenta pérdidas proporcionalmente grandes al momento de ser cortado. Para la realización del reciclado de cuero, se deben considerar los siguientes puntos: conservar la molécula principal, que es el colágeno; tener especial cuidado en el tratamiento de efluentes de desecho, debido a su alto contenido de cromo, y cuidar la funcionalidad, apariencia y seguridad de obtener un producto natural. Considerando el tipo de cuero a tratar (piel bovina y carnaza), y cada una de las características mencionadas, se propuso un método para llevar a cabo el reciclaje de desperdicio en el corte de estos materiales. De igual manera, y como resultado que el cromo II es usado como la sustancia curtiente más común, en los efluentes del proceso de reciclaje se presenta una alta concentración de este elemento, el que se puede oxidar a cromo VI, siendo iv GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD este dañino y tóxico a los seres vivos así como al medio ambiente; es por ello que en el presente trabajo se dedica un apartado al tratamiento de esta sustancia; así como un método experimental de absorción de éste utilizando productos naturales. Cabe señalar que el presente trabajo no solo presenta el reciclaje como una forma de disminución de costos y desperdicios, actualmente la política del reciclaje obliga a las empresas que de manera paulatina disminuyan el consumo de recursos naturales y energéticos como una medida de equilibrio con el entorno. Por ello este método experimental tiene como visión el aprovechamiento al máximo de los recursos naturales y energéticos; así como disminuir la demanda en el consumo de cromo III, y de esta manera evitar la contaminación de mantos acuíferos y suelo por este metal pesado. v GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD CAPITULO 1 PIEL BOVINA 1.1 PIEL La piel tiene funciones fisiológicas vitales, las cuales son el mantenimiento de la temperatura corporal, la excreción de desechos del cuerpo y la protección contra daños físicos y bacteriológicos. 1.1.1 COMPOSICION BIOLOGICA El área epidérmica es la porción del cuero que contiene el pelo, los folículos pilosos, la epidermis y las glándulas sebáceas y sudorípadas, rodeadas por una estructura de fibra colaginosa abultada (flor de piel). El pelo se compone de cutícula y corteza. El tejido conectivo del folículo piloso se forma por la dermis, una estructura de sostén, constituido por fibras longitudinales, colaginosas y elásticas. La siguiente capa es de fibras gruesas y densas, orientadas circularmente, de tejido colaginoso en el fondo del folículo piloso. La parte expandida del folículo tiene una incisión en su superficie inferior, para sostener un vaso capilar sanguíneo. El tejido fibroso del área epidérmica se compone de bultos de fibra colaginosas, de fibras de tejido elástico, reticular y nervioso. Los conglomerados fibrosos del tejido colagénico en el área epidérmica son pequeños con respecto a los del corium y corren más o menos paralelos al costado del pelo, rodeando cada folículo en una red como canasta, normalmente muy fina. (14) El tejido elástico se encuentra en forma de redes de fibras ramificadas rodeando cada folículo piloso en toda su longitud, siendo más numerosas a la altura de la glándula sebácea Cerca del 80% del grosor total del cuero es de conglomerados pesados de fibras colaginosas entrelazadas. La presencia de músculos, glándulas y folículos en la capa superior de la dermis da un aspecto diferente al de la parte inferior. Conviene notar que la dermis se divide en dos capas diferentes: la estructura de la capa inferior (reticular) determina las propiedades físicas del cuero y la superior determina la apariencia de la piel. Es notable que esta capa sea casi tan gruesa en un cuero grande como en un pequeño; en los cueros más delgados y aún en las partes más gruesas de un mismo cuero, esta capa ocupa una mayor proporción del grosor total. 1 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Aminoácidos y proteínas Alrededor de 80% de la materia sólida del cuero se compone de complejos de compuestos orgánicos nitrogenados: las proteínas. Estas sustancias de gran complejidad y alto peso molecular participan en los procesos vitales de los organismos. La importancia de las proteínas del cuero y la de los materiales curtientes determinan las reacciones del cuero hacia el curtido. Las terminales de las moléculas de proteína pueden ser grupos carboxilo o amino. Los agrupamientos (-CO-NH-) son amidas que forman grupos péptidos. Una forma generalizada de un péptido seria: (-NH-CHR-CO-)n Estos péptidos generalmente son aminoácidos, todos los aminoácidos contienen: carbono oxigeno, nitrógeno e hidrogeno, pudiéndose encontrar azufre en algunas proteínas. Cuando los aminoácidos forman una cadena lineal polipéptica sus diferentes grupos colgantes se proyectan a los lados de la cadena principal, casi a ángulos rectos con respecto a la dirección de la cadena. Son las cadenas laterales cuya naturaleza confiere a la proteína individual sus propiedades químicas particulares. Las cadenas polipéptidas constan de aminoácidos covalentes unidos. Las interacciones de las cadenas entre si, son de 4 tipos: • • • • Enlaces covalentes Enlaces iónicos Fuerzas de Van Der Waals Puentes de hidrogeno Queratinas Las queratinas se encuentran en todo el sistema epidérmico, constituyendo la epidermis, el cabello y las células epiteliales de las glándulas siendo su función de protección. Son insolubles en agua, en soluciones salinas neutras, en ácidos, y álcalis diluidos. Sin embargo, a estos últimos las atacan en frío. Son más o menos resistentes a las enzimas proteolíticos. Hay queratinas suaves y duras de materiales más condensados y estructurados; siendo en general menos resistentes las suaves a las enzimas y reactivos químicos. La característica distintiva de las queratinas es su alto contenido de azufre, debido a la cisteína y a la metionina. 2 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD La solubilidad y capacidad limitada de hinchamiento de las queratinas se explica por la unión transversal de disulfuro, resultando en la formación de dos cadenas polipéptidas. La acción de diferentes grupos queratoliticos se debe a la ruptura de tales uniones, y la queratinización implica la desaparición de los grupos –SH. Colágeno El colágeno es una proteína del corium siendo él más importante constituyente de la piel, para el curtido, pues reacciona con los agentes curtientes para formar las pieles acabadas. El colágeno no es exclusivo del cuero, pero sí la proteína más abundante en él. Contiene grupos aminoácidos, básicos y ácidos, aminoácidos no polares, bastante prolina, hidroxiprolina y glicina, y pocos aminoácidos aromáticos. Es relativamente resistente a muchas enzimas proteolíticas, pero no a la colagenasa secretada por ciertas bacterias anaerobias. En soluciones neutras, el colágeno es insoluble, y sin el uso de calor o degradación bacteriana, no se descompondrá en solución acuosa. Puede disolverse en ácidos y álcalis fuertes. Gelatina Una de las características propias del colágeno es su habilidad para ser convertido en el derivado soluble formador del gel. La composición aminoácida de la gelatina es muy similar a del colágeno, excepto por el notable contenido de nitrógeno total. (19) Elastina Son proteínas de las fibras elásticas amarillas que entrelazan las capas externas del derma y que envuelven los nervios y vasos sanguíneos. Difieren del colágeno al ser relativamente poco estructuradas y poseer ramificaciones, pero aparentemente están estrechamente relacionadas con él. Son muy resistentes al agua, y más que el colágeno a los ácidos, álcalis y enzimas proteolíticas ordinarias, siendo su enzima característica la elastana. El 90% o más de los residuos componentes de la elastina tienen cadenas laterales no polares, pero pocos grupos aminoácidos básicos y ácidos. 1.2 PARAMETROS EN LA PIEL CURTIDA 1.2.1 pH El pH es sin duda uno de los parámetros más importantes en todas las operaciones químicas del procesamiento del cuero, ya que este, por estar constituido de proteína con carácter anfótero, modifica la forma de reacción con varias sustancias en función del valor de pH del medio. 3 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD El pH es sin duda uno de los parámetros más importantes en todas las operaciones químicas del procesamiento del cuero, ya que este, por estar constituido de proteína con carácter anfótero, modifica la forma de reacción con varias sustancias en función del valor de pH del medio. Ahora bien, en el caso del cuero, debido a los procesos de curtido, el pH normalmente es ácido. Si un cuero presenta un pH muy bajo (exceso de acidez) podemos tener problemas de baja resistencia al rasgado de las fibras a largo plazo. Esto ocurre porque el exceso de ácidos en la estructura del cuero (principalmente ácido sulfúrico) afecta las fibras, destruyéndolas lentamente, generando un cuero flaco. Este fenómeno ocurre más intensamente cuanto más fuerte sea sea el ácido presente en el cuero. (18) La cifra diferencial del pH nos da información respecto a la fuerza del ácido existente en la estructura del cuero. Cuanto mayor sea el valor de la cifra diferencial del pH de un cuero, más fuertes son los ácidos presentes. Para determinar el pH y la cifra diferencial de un cuero, se debe obtener su extracto acuoso y realizar las determinaciones con un medidor de pH. Las especificaciones exigidas para cualquier tipo de cuero son las siguientes: pH mínimo=3.5 cifra diferencial máxima= 0.7 1.2.2 CONTENIDO DE ENGRASE Las diferentes capas de grasa presentes en la piel animal, presentan un medio de protección y preservación, por lo que el tratamiento para la curtición requiere que se cumplan con cantidades específicas de grasa, según la composición natural de la piel, como se puede observar en la Figura 1.1. Por lo que en caso de requerir un sustituto de la grasa para contrarrestar las pérdidas en los diferentes procesos, se utiliza aceites y grasas naturales o minerales. Figura 1.1 Esquema de distribución estratigráfica y por área, de la grasa en la piel bovina. 4 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD TIPOS DE ACEITES EMPLEADOS Aceites de pescado El aceite de bacalao es lo único, podríamos decir,"homologado" de la familia. Luego los "aceites de pescado" en general: sardina, atún, bonito, arenque, merluza, etc. que se encuentran en el mercado a menudo formando mezclas indeterminadas entre sí. Su elevado índice de yodo y su facilidad al enranciamiento limita muchas veces sus aplicaciones. Las grasas o aceites vegetales Son ampliamente utilizados en nuestra industria; en contra de lo que a primera vista podría parecer los aceites de oliva, de baja calidad para consumo humano por su alta acidez, convenientemente reesterificados y winterizados pueden dar composiciones parecidas a los aceites de pie de buey. Son muy utilizados también aceites procedentes de la palma, el coco y el de soja en forma de fosfolípido natural (lecitina). Aceites minerales Son propiamente los hidrocarburos, procedentes de la destilación del petróleo, de las fracciones que destilan entre los 450°C y 550°C aproximadamente. Pueden ser perfectamente considerados de "origen natural" puesto que la destilación es una operación de separación de componentes y nada afecta a la estructura química del compuesto. (1) Tratamientos Las grasa o aceites tal cuál son prácticamente insolubles en agua, por lo tanto hace falta un producto emulsionante que permita la incorporación del aceite a la piel a través de un medio acuoso. Los sistemas de emulgentes que utilizamos para este fin son principalmente dos: El mismo tipo de aceite en forma sulfonada, sulfatada, sulfitada o sulfclorada. La forma sulfonada de un aceite se consigue tratándolo con anhídrido sulfúrico dando una estructura tal como. 5 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD H R-C-SO3H H La forma sulfatada se consigue con un tratamiento a base de ácido sulfúrico dando la siguiente estructura: H R-C-O-SO3H H La forma sulfitada se consigue con un tratamiento a base de bisulfito sódico (NaHSO3) dando una estructura tal como la de los aceites sulfonados verdaderos, es decir: H R-C-O-SO3H H La diferencia entre productos sulfonados y sulfitados está en que en el primer caso tenemos compuestos hidroxisulfonados y en el segundo supuesto mezclas de compuestos oxidados y sulfonados. La ausencia del puente del -O- explica la mayor estabilidad de estos compuestos. Por todo lo expuesto tenemos claro que en el lenguaje empleado por los curtidores existe un error, o mejor dicho la utilización de términos impropios. Estos términos provienen de la denominación del producto a partir de la operación realizada para obtenerlo. Así llamamos aceites sulfonados a los obtenidos por sulfonación con anhídrido carbónico y a los obtenidos por sulfatación con ácido sulfúrico. De la misma manera llamamos aceites sulfitados a los obtenidos por sulfonación con bisulfito sódico. Las denominaciones erróneas de estos productos pueden haber sido provocadas por la diferencia en la aplicación que hay entre ellos. Su comportamiento no depende solamente 6 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD del grupo funcional base, sino además de los productos secundarios que se forman en su preparación. Se parecen mucho más en la práctica un producto sulfonado a pesar de tener el grupo funcional distinto, que al sulfonado con bisulfito sódico (sulfitado). (16) La cloración es el tratamiento de cadenas parafínicas con gas cloro, si conjuntamente con cloro se trata la parafina con gas sulfuroso se consigue la llamada sulfocloración. Como se muestra en la Estructura 1.2. R (CH2 – CH = CH – CH2) + Cl2 (GAS) R (CH2 – CClH – CClH – CH2) R (CH2 – CClH – CClH – CH2) + SO4 (GAS) R (CH2 – CClSO3– CClSO3 – CH2) Estructura 1.2 Sulfocloración de cadenas parafínicas. Agentes de emulsión distinta al aceite base. Los agentes de emulsión distintos a la base, suelen ser productos tensos activos no iónicos o iónicos. Se emplean en cantidades variables que van desde 10% a un porcentaje relativamente elevado según sean para "ajustar" el producto o tengan un interés como agente estabilizador en productos destinados a trabajar en condiciones duras (por ejemplo baños de cromo o de pickle o acondicionamiento). En el caso de los aceites sulfatados (o sulfonados o sulfitados) es interesante observar varios aspectos: La proporción de aceite afectada por la sulfonación es muy reducida respecto al total: alrededor del 15% y como máximo, en casos extremos, un 20%. Se ha aislado la parte afectada por la sulfonación en estado puro y se ha efectuado un engrase con dicho "sulfonado puro", obteniéndose resultados mediocres. En el caso de engrasar con un sulfonado cien por cien, es decir, con todas las moléculas tocadas por sulfonación, tendríamos fibras recubiertas por restos orgánicos fuertemente hidrófilos, con lo que no se evitaría el pegado de unas fibras con otras, sino que por el contrario, se favorecería. En este supuesto anterior, tendríamos además un exceso de afinidad química entre la fibra y el lubricante sulfonado, lo que ocasionaría ausencia de cadenas grasas hidrocarbonadas lubricantes, orientadas perpendicularmente a la fibra, que es lo que en definitiva constituye la lubricación perfecta. 7 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Por tanto es forzoso concluir que el hecho de sulfatar, sulfonar o sulfitar un aceite es, de hecho, un medio para hacerlo emulsionable en agua (que es el medio en que normalmente se trabaja). Y esto, poder hacerlo de una manera dirigida, o sea que al efectuar estas emulsiones, tengan una mayor o menor estabilidad, o mayor o menor porcentaje de sulfonación de un aceite: característica muy importante que nos determinará su poder de penetración, debido precisamente a su mayor o menor estabilidad de emulsión. De ahí también la posibilidad de escoger aceites sulfatados o sulfitados, según nos interese que el engrase transcurra en cierta acidez o en presencia de electrolitos, factores que podrían romper prematuramente la emulsión. Naturalmente, sabemos que al sulfatar un aceite, y mucho más aún, al sulfitarlo, además de la formación de grupos funcional sulfato: O-SO3H, y de grupos sulfónicos: SO3H (en proporciones variables según las condiciones operativas), se producen muchas otras reacciones colaterales de oxidación, de hidrólisis ácida. Estos compuestos que se han formado tienen un acusado carácter polar que, sin duda, contribuyen a aumentar la capacidad de fijación sobre la fibra. Mecanismos de engrase Una vez conocidas las estructuras químicas (al menos en lo que toca a los grupos reactivos) de los aceites, podríamos entrar en la discusión de cómo se produce la fijación de éstos sobre la fibra del colágeno. El primer paso es poner en contacto esta fibra con aquellos grupos reactivos, ya que lo que es aceite está en emulsión, es decir protegidas sus micelas ya sea por emulsionantes extraños al propio aceite o sea por las partes sulfonadassulfocloradas o sulfitadas del propio aceite, por lo tanto lo primero que debe suceder es el "romperse" esta emulsión. (29) Esto se consigue por dos caminos: La propia acción mecánica de las pieles en el interior del tambor. Por afinidad de los emulsionantes por la fibra lo que hace romper el sistema. Una vez puesto en contacto el aceite con la fibra, la unión puede hacerse por diversos tipos de enlace, que normalmente actúan combinados, pero no todo el aceite se une químicamente con la piel, sino que una buena parte se deposita simplemente entre fibras. Según diversos autores los tipos de enlace son los siguientes: 8 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Enlace iónico De hecho enlace iónico no existe sino es en estado cristalino, por lo tanto se realiza a una simple neutralización de cargas ver Estructura 1.3. Estructura 1.3 .enlace iónico neutralización. Enlace covalente En este tipo de enlace son compartidos pares electrónicos por ejemplo del N del aminoácido con el S de las sulfonas. Es un enlace débil y por sí solo carecería de valor. Puente de hidrógeno Los puentes de hidrógeno se pueden formar entre los grupos hidroxi del aminoácido con los grupos hidroxi de los ácidos grasos o los grupos alcohol de los aceites sulfitados: 9 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD • Ácido graso • Aceites sulfitados Puentes polares Los puentes polares son aquellas uniones electromagnéticas producidas por la atracción entre si de dos puntos con tendencia de carga opuesta. 1.2.3 EL PESO DEL CUERO El peso de un cuero o piel depende de la estructura de las fibras de colágeno de la piel. Esta estructura está condicionada a su vez por una serie de factores, por ejemplo de tipo genético, la edad, el sexo, la alimentación y el medio ambiente. Con fines de información estadística se utilizan numerosos criterios relativos al peso. Sus razones numéricas respectivas dependen del tratamiento tecnológico al cual se sometan los cueros y pieles. Los principales criterios en cuanto al peso son los siguientes: peso fresco, salado, salado seco, seco. (28) 10 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD CAPITULO 2 OBTENCION DE LA PIEL CURTIDA 2.1 PREPARADO El proceso de curtición considera la transformación de la piel, materia putrescible, en materia imputrescible por efecto de la incorporación de cromo en la estructura de la piel. Este proceso confiere a la piel cualidades de elasticidad, flexibilidad e impermeabilidad, distintas a las de la piel fresca original. (7) Principales Fases del Curtido La piel, separada del animal puede ser tratada de dos formas: • • Salada Refrigerada y espolvoreada con agentes bactericidas. En la curtiembre se lava la piel prolongadamente con agua y agentes tensoactivos, en recipientes cilíndricos, a fin de: • • • • Eliminar la saladura e hidratar en el caso de la piel salada en ambos caso la humedad se deberá llevar a 65% como máximo. Ablandar la piel. Eliminar los agentes conservantes y las impurezas. La piel reblandecida se somete luego al legrado. La piel, una vez lavada y descarnada, se somete al depilado, sea por medio de un proceso de fermentación pútrida que debilita el pelo y permite su fácil separación por raspado; o bien sumergiéndola en recipientes llamados pelambreras. La piel reverdecida y legrada, encalada y depilada, se neutraliza sumergiéndola en un baño ácido (sales de amonio), a fin de eliminar el exceso de cal (hidróxido de calcio) que pudiera contener y enzimas. Esta operación se llama desencalado o purga. 2.2 CURTIDO Terminada la preparación de la piel se procede al curtido propiamente dicho. Para que éste se efectúe de la mejor manera posible es necesario que la piel se hinche, ensanchando sus poros y, permitiendo la penetración más intima del producto curtiente. Con objeto de conseguir este hinchamiento se realiza el pickle o acondicionado mediante la incorporación de ácidos y cloruro de sodio, dentro de un tambor rotatorio ver Figura 2.1, con esto se logra: (8) 11 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD • • • Preparar un medio adecuado de pH 3.2 Buena difusión Fijación de grupos reactivos Figura 2.1 Curtido de Piel en tambor rotatorio. Terminado el curtido se realiza un recurtido con el objeto de rellenar las zonas que pudieran quedar flojas como se ve en la Figura 2.2. Recordemos que se debe lograr el curtido de la totalidad de la estructura de la piel, en el caso que se encontraran sin combinar algunas, estas provocarían defectos posteriores. Figura 2.2 Recurtido, Secado y Encalado de Piel. El paso que sigue es el engrase que se logra con la incorporación de aceites sintéticos y naturales. 12 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Conjuntamente con el engrase se puede realizar el teñido en fulón; ver Figura 2.3, incorporando el colorante deseado y aplicando temperatura se logra en forma simultánea el engrase y la tintura del cuero. Figura 2.3 Teñido de Piel en Fulón. Fijado Es un término para allanar el grano del lado y quitar la humedad, o sea para poner el cuero en las condiciones apropiadas para el secado, esto se puede observar en la Figura 2.4. Después de acabadas todas las operaciones químicas para eliminar la humedad, los lados se hacen pasar por los rodillos que se parecen a los de las máquinas de exprimir. Los filos del cilindro son de tal forma que no cortan como los de la rasuradora, sino que allanan la superficie de grano. Las fibras del cuero se comprimen y el contenido de humedad se reduce hasta unos sesenta por ciento. Figura 2.4 Secado de humedad. Terminado el engrase el cuero es secado de las formas diferentes: 13 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD • • Secado mecánico Secador al vacío Estacado Una vez seco, el cuero se hace rígido y requiere reblandecimiento mecánico como se observa en la Figura 2.5. para aumentar la flexibilidad. Figura 2.5 Reblandecimiento mecánico de la piel. 2.3 ACABADO O TERMINADO Como parte final del proceso de fabricación del cuero existen las operaciones de acabado, estas operaciones incluyen: Rasurado La rasuradora está equipada con un cilindro de filo, que gira a1500 rpm ver Fig Figura 2.6 Rasurado de la piel. 14 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Hendido Hendedora ver Figura 2.7. Los lados se meten en la hendedora por el lado granulado de arriba (o sea por la capa de la epidermis de la cual fue quitada el pelo) y se hacen pasar por la banda de sierras para crear un espesor constante. La superficie inferior (capa de carne) que está cortada se llama hendido y, aunque el grano fue quitado, se engrasa con aceites de pescado para que conserve su flexibilidad (engrasado), se exprime, se estira y se seca, a fin de eliminar toda el agua (exprimido, estirado y secado) . Proporcionar al cuero protección contra daños mecánicos, humedad y suciedad Otorgar mayor durabilidad. Igualación de las manchas o daños de la flor. Uniformización entre los distintos cueros de una partida y entre diferentes partidas. Igualación de tinturas desiguales. Creación de una capa de flor artificial para serrajes o cueros esmerilados. (15) Figura 2.7Hendido se quita la capa de la epidermis. Acabado El acabado reconstruye artificialmente la superficie flor esmerilada. Regulación de las propiedades de la superficie como por ejemplo color, brillo, tacto, solidez a la luz, etc (el efecto de moda deseado) como se aprecia en la Figura 2.8 15 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 2.8 Acabado de la superficie flor esmerilada. Las soluciones pigmentarias se pueden aplicar con las máquinas convencionales tales como: felpas, rodillos, cortina, sopletes aerográficos o air-less, o bien con máquinas especiales tales como el sistema transfer y el sistema de película sobre papel. (9) El acabado se puede clasificar en distintos tipos: • Según la técnica: abrillantables y con planchas, a soplete, a cortina. • Según los productos: caseínicos, plásticos o con polímeros, nitrocelulósicos, charol, poliuretanicos. • Según su efecto y poder cubriente: anilina, semi-anilina, pigmentado, fantasía, dobles tonos, patinados, etc. En las figuras 2.9 y 2.10 se representa de manera esquemática el proceso de curtido, con sus principales efluentes y reactivos. 16 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 2.9 Diagrama de Bloques del proceso de curtido (1ra etapa Ribera). 17 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 2.10 Diagrama de bloques del proceso de curtido (2da etapa curtido al Cromo). 18 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD 2.4 ENLACE QUÍMICO ENTRE CROMO III Y COLÁGENO. Para que una sal inorgánica tenga capacidad curtiente, es necesario que en solución acuosa se solubilice y que las sales básicas formadas se mantengan dentro la piel y reaccionan con ella. El cuero curtido al cromo resiste bien temperaturas de 100ºC, y una vez seca aguanta la temperatura de vulcanizado que se encuentra alrededor de los 130ºC. Los cueros curtidos al cromo que contienen porcentajes elevados de óxido de cromo, en estado seco pueden resistir sin alterarse temperaturas del orden de 300ºC. Una característica destacada del átomo de cromo trivalente es su gran tendencia a formar complejos. Eso es posible a causa de la hibridación de sus orbitales vacíos, que forman seis orbitales iguales con direcciones de enlace dirigidas hacia los vértices de un octaedro regular en el cual el átomo de cromo trivalente se sitúa al centro y presenta un índice de coordinación de seis. El átomo de cromo trivalente se asocia con seis moléculas o grupos iónicos dadores de pares electrónicos, como son las moléculas de agua. Como se observa en la Figura 2.11 en soluciones acuosas el cromo trivalente se encuentra asociado a seis moléculas de agua formando el ion hexacuocromo (III) [Cr (H2O)6]3. Las sales de cromo más empleadas en curtición son el alumbre de cromo, el sulfato básico de cromo y los sulfatos de cromo comerciales. De estos tres, el más importante posiblemente sigue siendo el sulfato básico de cromo. Para su obtención se parte del dicromato sódico el cual se reduce a cromo trivalente en medio ácido si se emplean como reductores productos orgánicos tales como la glucosa, el almidón la glicerina o bien productos inorgánicos tales como anhídrido sulfuroso, bisulfitos, sulfitos y tiosulfatos. (11) Figura 2.11. Complejos de cromo III hidratado. 19 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Para aumentar la acción curtiente de las sales de cromo y para mejorar su fijación sobre la piel se acostumbra basificarlas. Para basificar en medio acuoso de cromo, se le agrega carbonato sódico anhidro, directamente en polvo o bien disuelto en agua, de forma lenta y agitando vigorosamente para evitar concentraciones elevadas de álcali en zonas determinadas, que provocaría la precipitación de la sal de cromo. (6) El proceso de curtido de la piel al cromo se lleva a término introduciendo la piel acidulada en una disolución acuosa de sulfato de cromo (III) de un 30% a 50% de basicidad. En una disolución 0.4 M de sulfato de cromo del 33% de basicidad (que se emplea normalmente) existen al menos 10 complejos iónicos y neutros de cromo. Los seis complejos más importantes son los que se muestran en la Figura 2.12. Figura 2.12 Composición de una solución de sulfato de cromo III, .04M, 33% de basicidad. Probablemente, la gran estabilidad térmica que proporciona la curtición al cromo a la estructura del colágeno, es debido a la formación de enlaces por coordinación de los átomos de cromo con los grupos carboxílicos de las cadenas laterales de 20 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD dos cadenas proteicas próximas como se ilustra en la Figura 2.13. Muchas veces no existe una clara diferencia entre los diversos tipos de enlace; un enlace determinado puede tener diferentes grados de electrovalencia y covalencia, siendo lo más probable que entre el cromo y colágeno se formen diversos tipos de uniones: Figura 2.13. Enlaces de Cromo con los grupos carboxilos del colágeno. 2.5 PROBLEMAS DE CONTAMINACION AMBIENTALES DEL CROMO HEXAVALENTE Y TRIVALENTE El cromo se utiliza como catalizador en la síntesis del amoniaco, en la fabricación de aceros al cromo y aceros inoxidables, en aleaciones con cromo y en el cromado de metales. (20) El cromo se encuentra en la naturaleza casi exclusivamente en forma de compuesto. El mineral de cromo es la cromita (cromoferrita, pirita crómica). El cromo puro se obtiene por reducción del oxido de cromo III con aluminio (procedimiento aluminotérmico), mediante electrólisis o a través del yoduro crómico. (10) El cromo es soluble en ácido sulfúrico y ácido clorhídrico diluidos. Su presión de vapor es de 10-6 Pa a 844°C, con un punto de ebullición de 2672 oC y de fusión de 1872oC. Los compuestos comerciales en que se puede encontrarel cromo en el mercado son: dicromato de potasio, oxido de cromo VI, trióxido de cromo y oxido crómico. Debido a su insolubilidad, el cromo metálico no es tóxico en el agua. Los diversos compuestos del cromo hexavalente representan la mayor amenaza, especialmente debido a sus efectos genéticos. Los compuestos del cromo VI 21 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD actúan en casi todos los sistemas de ensayo diseñados para determinar sus efectos mutagénicos. El hecho comprobado de que atraviesa la placenta significa un alto riesgo, para los embriones y fetos. (12) El efecto carcinogénico de los compuestos del cromo VI no solo ha sido demostrado experimentalmente con animales, sino también ha sido confirmado por los resultados de estudios epidemiológicos realizados a grupos humanos expuestos estas sustancias en su lugar de trabajo. (2) El periodo de latencia correspondiente oscila entre 10 y 27 años. Contrariamente a lo que ocurre con los compuestos del cromo VI, no fue posible demostrar en forma concluyente el efecto carcinogénico de los compuestos del cromo III. Las intoxicaciones agudas con compuestos de cromo VI se manifiestan en lesiones renales, mutaciones en el tracto gastrointestinal así como acumulaciones en el hígado, en el riñón, en la glándula tiroides y en la médula ósea. El índice de eliminación es muy lento. (3) El cromo VI, aun en concentraciones relativamente bajas, ya resulta toxico, siendo el pH del suelo un factor fundamental. El uso de abonos fosfatados incrementa el ingreso de cromo al suelo. Los compuestos de cromo III asimilados juntos con los alimentos resultan relativamente inocuos, los compuestos del cromo VI en cambio tienen efectos altamente tóxicos. Tanto los animales como los seres humanos solo incorporan a sus organismos cantidades relativamente pequeñas de cromo por inhalación, la mayoría de las sustancias que contienen cromo ingresan al organismo a través de los alimentos y del agua que se bebe. (4) 22 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD CAPITULO 3 METODOLOGIA DE LA EXPERIMENTACIÓN DIAGRAMA DE BLOQUES DE EXPERIMENTACIÓN Pesar la piel y cortarla en trozos. Ala piel se le hace un baño de resina vegetal con agitación y temperatura constante, se agrega los aceites animales y un recurtiente. Se añade emulsificantes, se genera la descurtición con un agente ionizante. Se añade un agente secuestrante y diluyentes. Deja enfriar, el líquido se introduce en la columna de adsorción ya que se encuentra el cromo III, se comprueba en el espectro de absorción atómica la concentración de cromo II. Se agrega bicarbonato de sodio Se hace una masa homogénea. Se mezclan todos los reactivos con agitación y temperatura constante. Se coloca en 2 placas a una presión constante. Una vez seco se le agrega color. 3.1 DESAROLLO DE LA EXPERIMENTACIÓN 23 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD En esta sección se describe los pasos seguidos en el proceso experimental partiendo de la separación del cromo trivalente de una muestra de piel curtida. Para facilitar la compresión del método se incluyen diagramas y algunas Figuras representativas. En la separación del cromo III del colágeno en la piel, se realizaron los pasos siguientes. 1. Pesar 10 g. de piel curtida, en una balanza granataria. Cortada en trozos pequeños, de tamaños muy semejantes. Como se ve en la Figura 3.1 Figura 3.1. Trozos de piel, en tamaño uniforme, antes de comenzar el proceso de reciclado. 2. Colocar en un matraz balón de 250 mL. una cantidad de emulsificantes proporcional a la cantidad de piel a tratar. Una emulsión es una dispersión Termodinámicamente inestable de dos o más líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles Aunque se traten de dispersiones termodinámicamente inestables, las emulsiones pueden convertirse en cinéticamente estables gracias a la presencia de agentes tensoactivos que presentan la capacidad de absorción en las superficies de las gotas. En la mayoría de las emulsiones una de las fases es acuosa y la otra un aceite, considerando al colágeno como la parte polar de la emulsión, y siendo la molécula de mayor abundancia en la piel, se propusieron diversos agentes emulsificantes; tras varias pruebas se encontró que los mejores resultados, en la formación de la emulsión, se obtienen con los emulsificantes siguientes: Disponil y Eumulgin adicionando al reactor 2 g y 5 g. respectivamente Figura 3.2 24 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD (1) (2) Figura 3.2. Emulsificantes: (1) disponil y (2) eumulgin respectivamente 3. Ya que los enlaces más abundantes entre los átomos de cromo III y los grupos carboxílicos (presentes en las cadenas proteicas, del cuero vacuno) son de tipo coordinado, se requirió el rompimiento de este enlace para llevar a cabo el reciclado. Para ello se realizo una descurtición, la cual necesita de una apreciable concentración de iones, que desurtirán al cuero debido a su reacción de penetración del Ion negativo en el complejo formado por el grupo carboxílico y el cromo III, para formar compuestos solubles y estables con este metal. Como se observa en la Figura 3.4. El agente ionizante con el que se llevó a cabo la descurtición fue una base débil, por lo que se agregaron 15 g. de Bicarbonato de sodio en el matraz balón. Obteniéndose un valor entre 11 y 12 de pH. 4. Posteriormente se agregan 10 g. de EDTA ver Figura 3.3 al reactor. Debido a su efecto secuestrante, se atrapa al cromo trivalente en una matriz; de esta forma se impide que se pierda, reaccione con otros compuestos o lleve a cabo reacciones de oxidación a causa de la luz o del oxígeno. Figura 3.3 Acido etilendiaminotetraacético (EDTA) 25 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD 5. Finalmente se adiciona al matraz balón 100mL. de agua destilada. Se pone a agitación con bala magnética por espacio de 15 minutos para el premezclado de todos los reactivos. 6. Posteriormente se agrega la piel procurando que este cubierta en su totalidad por la solución. Se pone a reflujo con agitación constante, a una temperatura de 80 ºC +/- 5ºC en parrilla de calentamiento. Durante un tiempo promedio de 4 a 6 hrs. El equipo montado se puede observar en la Figura 3.4 Figura 3.4 Digestión de la piel para la separación de cromo III de la piel curtida 7. Después de aproximadamente 1 hora y media de agitación y a temperatura constante, se observa una variación en la distribución de las dos fases, debido a la separación continua de cromo III contenido en el colágeno de la piel; visible por el cambio de coloración en la emulsión, de un color transparente a oscuro (el color de la parte acuosa es influenciado 8. directamente por el color del teñido que presenta la piel a tratar). Además de un aumento en la densidad de la parte sólida (piel sin cromo III). Y seguida de una generación en gran cantidad de espuma. 9. Después de presentarse estas características en la reacción, se mantiene el calentamiento y la agitación por espacio de 3 a 4 horas más. El resultado se representa en la Figura 3.5 26 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.5. Muestra de piel, libre de Cromo III al final del tiempo de reacción. 10. Una vez transcurrido el tiempo de reacción se deja enfriar y almacena en un frasco limpio, incluyendo la parte acuosa que contiene al cromo III secuestrado en EDTA. De esta forma se conserva para su posterior reciclaje. Procurando que el tiempo de almacenaje no rebase las 4horas, ya que después de este tiempo la parte acuosa se gela, requiriendo nuevamente de un calentamiento para pasar de nuevo a un a fase liquida. 3.2 ANALISIS DE LA CONCENTRACIÓN ESPECTROMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA DE CROMO III POR En este apartado se explica los pasos seguidos, para la realización de pruebas en laboratorio; y de esta manera obtener lecturas del espectro de absorción atómica,(EAA) y poder determinar la concentración de cromo III, existente en el producto sólido y líquido, obtenidos. Cuyas muestras a analizar se presentan en la Figura 3.6 Figura 3.6 Resultados de la digestión de las muestras líquidas y sólidas por espectrometría de absorción atómica para la determinación del cromo III. Para el acondicionamiento previo a la lectura de la muestras sólida y liquida se recopiló la información necesaria para llevar a cabo la digestión de piel curtida y de la solución acuosa a partir de borax y así poder obtener lecturas en el equipo de Absorción Atómica. El diagrama de bloques de la digestión se presenta en la Figura 3.7 27 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.7. Método de determinación de cromo trivalente por espectrofotometría de absorción atómica. (EAA). Posterior a este tratamiento se realiza un filtrado de la soluciones, y de esta manera poder pasar a través del capilar del equipo. Para llevar a cabo el análisis de la concentración de cromo trivalente por Absorción Atómica. Se requiere de la preparación de estándares, encendido y calibración del equipo de Absorción Atómica, del cual solo se hace mención de manera representativa. Preparación de estándares de cromo a partir de una dilución en matraces aforados • Enjuagar y lavar el material con H2O destilada y HNO3. • Etiquetar y agregar 1, 2, 4,5 mL. de estándar de Cromo de 100 ppm. • Aforar a 100 mL. • Almacenar en frascos de plástico. ver Figura 3.8 • Calibración de equipo de espectrometría de absorción atómica (EAA). 28 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.8 Estándares de Espectrometrías de absorción atómica (EAA). Preparación de muestras Pasar las muestras 9,10 ,11 previamente digeridas (estos números son de identificación de muestra, según el número de experimento realizado) cada una a un matraz de 100 mL. y aforar (de esta forma se tiene un peso conocido en un volumen aforado) ver Figura 3.9 Figura 3.9 Muestras aforadas a 100 mL. Encendido del Equipo Para encender el equipo de Absorción Atómica Figura 3.10 se necesita ingresar en la pantalla los rangos establecidos en la longitud de onda, se toma la mayor para el cromo que es 357.9. Así como los parámetros de: tiempo, réplica, lámpara, calibración, flama, estándares y recalibración. Figura 3.10 Espectrofotómetro de Absorción Atómica 29 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Calibración del aparato En la Figura 3.11 se observa el proceso de colocación y encendido de la lámpara para la medición de cromo III. • Se coloca la lámpara y ajusta con los tornillos de soporte, después se conecta el cable de corriente a la lámpara. Figura 3.11 Lámpara para la medición de cromo III • • Quemador (para la correcta lectura se ajusta el ángulo, profundidad y la altura ver Figura 3.12. Figura 3.12 Quemador Para que el haz de luz atraviese toda la salida del quemador se toma como referencia la ranura de salida contra el rayo de luz que emite la lámpara ver Figura 3.13 30 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.13 Ajuste del haz de luz. Calibración de la flama • Se abre la válvula del tanque de acetileno, cuyo manómetro debe de indicar una presión de 2 psi (pound square inches). • Se abre la válvula del aire a presión manométrica de 4 psi. • Se prende el extractor de la campana. • Se calibra los rotámetros para el flujo de aire y acetileno; el comburente debe estar en 2 y el oxidante en 4 según la escala del equipo, posteriormente se ajustan ambos a 3.8 para una mejor calidad de flama ver Figura 3.14. Figura 3.14 Indicadores de Flujo (Rotametro) Colocamos el estándar 4 para calibrar la flama, hasta obtener un color amarillo. 31 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Los resultados de la lectura de los estándares, se mencionan en la tabla 3.1: Tabla 3.1 Lectura de estándares ppm RESULTADO % Absorbancia 1 3 5 .O28 .079 .122 Lectura de muestras: En la Figura 3.16 se observa el quemador durante la lectura de la muestra, mientras que los resultados de la lectura se observan en la Tabla 3.2. Tabla 3.2 Descripción de muestras Muestra Descripción 9 0.43 ml de solución del residuo liquido en el experimento 2, en medio acido, con digestión en Bórax para la preparación de la determinación. 0.5 g de piel sin tratamiento de separación de cromo III, con digestión en Bórax para la preparación de la lectura 0.4 g de piel tratada para la separación de cromo trivalente, en medio básico; con digestión en Bórax para la preparación de la lectura 10 11 32 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.15 Flama del quemador durante la lectura de las muestras 9,10, y 11. A la muestra 10 se le realizó una dilución, ya que el valor estuvo fuera de rango, para obtener su concentración de cromo III, la dilución fue de 20ml. de muestra por 100ml. de agua destilada. Se tuvo con la dilución que el valor de absorbancia de la Muestra 10 es 0.067 % Para cada porcentaje de absorbancia se concentraciones de cromo III, según la Tabla 3.3: obtuvieron las siguientes Tabla 3.3 Concentraciones de cromo III en las muestras. Muestra Resultado % Absorbancia 9 10 11 .012 .251 .038 Concentración final ppm de cromo trivalente 0.422 12.4 1.295 Al observar los resultados de las lecturas 10 y 11, se corrobora la cantidad de cromo III que fue separada del colágeno, según el valor de concentración obtenida. Una vez realizada la separación del cromo III, se procede a la eliminación parcial de este metal, en el agua de desecho del reactor. Esto debido a que gran parte de la concentración de cromo trivalente se encuentra disuelto en ella; por tal motivo se requirió separar, aislar o absorber cierta cantidad de cromo III. Y de esta manera disminuir su concentración en el efluente antes de su desecho para cumplir con las normas establecidas en la protección ambiental y seguridad industrial. 33 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD 3.3 TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS PELIGROSOS (CROMO HEXAVALENTE Y TRIVALENTE). Tratamientos físicos y Químicos Las plantas de tratamientos de residuos tóxicos y peligrosos son instalaciones donde los residuos deben ser sometidos a un tratamiento fisco-químico, como puede ser la oxidación, reducción, neutralización, filtración, estabilización, etc., para disminuir la peligrosidad, incluyendo cuando sea posible, la recuperación de algunos de sus constituyentes para su reutilización. La tendencia actual es diseñar las plantas de manera que las instalaciones, donde se realice un determinado proceso, común al tratamiento de varios residuos, sean únicas. Una línea general de tratamiento constaría de los siguientes procesos: • • • • • • • • • Homogenización de residuos. Eliminación de sólidos en suspensión. Separación de aceites, hidrocarburos y taladrinas. Eliminación de cromo hexavalente. Neutralización y ajustes de pH. Eliminación de metales. Eliminación de compuesto de azufre. Eliminación de fenoles. Eliminación de lodos. Recuperación por evaporación La evaporación del agua de los procesos que se realizan a temperaturas elevadas puede ser importante y aumentar drásticamente a medida que la temperatura de la solución sobrepase los 140°C. Es común que se utilicen evaporadores en las soluciones galvanoplásticas de cromo decorativas, en las soluciones para electro deposición de níquel y en las operaciones de electro deposición de cobre con cianuro, aunque su uso no se limita necesariamente a estos. Estos se clasifican en dos categorías: atmosféricos y al vacio. Los evaporadores atmosféricos rocían el flujo de desecho diluido por encima de un medio de empaque, una malla o placas y hacen pasar el aire de la planta sobre el empaque para realizar la evaporación, El bajo costo y la sencillez de mantenimiento son las ventajas de estos evaporadores, su desventaja radica en que no pueden evaporar cuando los niveles de humedad del aire se aproximan al 80 o 90 porciento. 34 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Los evaporadores al vacío, existen en el mercado una serie de diseños de evaporadores al vacío diferentes. A mayor vació, menor será la temperatura a la que hervirá el agua. Al hacer que el agua hierva a temperaturas menores (110130°C), los evaporadores del vació protegen algunos ingredientes delicados de la soluciones de procesamiento que podrían descomponerse a temperatura altas. (26) Recuperación electrolítica Es una tecnología que necesita de equipo especial de galvanoplastia a fin de disminuir la concentración de metales disueltos en los enjuagues de solución arrastrada y en los tanques de enjuague concentrado. Sus ventajas son la reducción en la generación de sedimentos, la destrucción electrolítica parcial del cianuro y la reutilización o venta del metal de desecho. Sus desventajas se encuentran la recuperación incompleta, tendencia a la combustión espontánea del metal electro depositado y los costos de energía. Intercambio de Iones Este proceso se ha usado en la industria del acabado metálico desde hace décadas, un sistema común en el acabado metálico cuenta con un lecho fijo de resina capaz de intercambiar o retirar de las aguas residuales cationes o aniones de los cromatos. Los iones bivalentes y trivalentes son más fáciles de retirar mediante el intercambio iónico que los iones monovalentes. La ventaja principal de este sistema es que puede seleccionar lo que debe retirar. Tienen la desventaja de carecer de la instrumentación adecuada para avisar cuando la resina se satura, otra desventaja es que incluyen la necesidad de equipo de tratamiento adicional para modificar el flujo regenerante por una química adecuada para la reutilización en casos selectos. El intercambio iónico es muy usado para retirar iones específicos del agua de enjuague en el tanque. (24) 3.4 CONSTRUCCIÓN DE LA COLUMNA DE ADSORCIÓN DE CROMO III En esta sección se trata el aislamiento del cromo trivalente de la solución acuosa en la experimentación, por medios orgánicos para su posterior desecho. Para la construcción del elemento absorbente se empleo una columna, con 4 secciones según la Figura 3.16, dentro de los cuales se colocaron, compuestos absorbentes de Cromo III y filtrantes. 35 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.16. Columna empacada de adsorción atómica. En las 2 primeras secciones se empleo, arena y grava respectivamente, como medio filtrante Figura 3.17. (1) (2) Figura 3.17 Arena (1), Grava (2) Para relleno en las ultimas secciones se utilizó materia orgánica, proveniente de residuos de crustáceos y cáscara de nuez, Figura 3.18.Las cuales contienen quitina, que tiene altas propiedades en la absorción de metales pesados, como son el Fe, Pb, Ag, y Cromo entre otros. (3) (4) Figura 3.18. Cáscara de Nuez (3), Crustáceos (4) 36 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Una vez ensamblada la columna se procedió a realizar pruebas de absorción del metal, pasando cierta cantidad de solución acuosa rica en Cromo III a través de los compartimientos empaquetados con las sustancias mencionadas. Dejando un tiempo de residencia de 5 minutos en cada uno de los primeros 2 compartimientos y 15 minutos en cada uno de los últimos dos se analizaron 100 y 150 mL de solución. De dichas pruebas se obtuvieron soluciones, a las cuales se les practicaron análisis para su determinación de cromo III por espectrofotometría de absorción atómica; realizando previamente la digestión con bórax, ya mencionada. Los resultados se muestran en la Tabla 3.4. Tabla 3.4 Resultados de las concentraciones de cromo trivalente en las muestras después de pasar por la columna. Muestras Muestra 12 Muestra 13 Muestra 17 Descripción Concentración final ppm de cromo trivalente 5 ml. de muestra liquida , de color verde-azul de residuo en el tratamiento para la separación de cromo trivalente, en medio básico, con digestión en Bórax para la preparación de la lectura 5 ml. de muestra liquida residuo en el tratamiento para la separación de cromo trivalente , después del paso por la columna empaquetada de materia orgánica molida(solo crustáceos) 6 ml. de muestra liquida residuo en el tratamiento para la separación de cromo trivalente , después del paso por la columna empaquetada de materia orgánica molida, y elementos filtrantes (arena, grava, nuez ,crustáceos) 2.479 2.049 1.075 37 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Según la experimentación se encontraron los siguientes datos empíricos para las cantidades de arena, grava, nuez y crustáceos que deben utilizarse en la absorción de cromo III, para llegar a una concentración de 0.57mg/ml de este metal, como se observa en la Tabla 3.5. Tabla 3.5 Cantidad de consumo de materiales de relleno en columna en el tratamiento de agua residual. Material Objetivo de uso Relación de consumo por 1 litro de efluente Vida útil Arena Filtrado 300 cm3 Indefinida, reutilizable por lavado Grava Filtrado 300 cm3 Indefinida, reutilizable por lavado Crustáceo Agente activo para el intercambio iónico Agente activo para el intercambio iónico 141 cm3 3 lotes 300 cm3 5 lotes Nuez Posteriormente se requirieron realizar más análisis, que corroboraran las concentraciones de cromo III, tanto en la piel tratada como en el residuo líquido, por lo que se realizó la preparación de una cantidad mayor de muestra. Para esto se implementó el uso de una recipiente de 1000 mL con tapa esmerilada realizando el mismo procedimiento descrito con cantidades proporcionales a la cantidad de piel a tratar (80 g.) de cada reactivo. ver Tabla 3.6 y Figura 3.19 Tabla 3.6 Concentración final ppm de cromo trivalente. De la muestra preparada en jarra de 1000 mL. 38 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Muestras Muestra 18 Muestra 19 Muestra 20 Muestra 21 Descripción Concentración final ppm de Cromo Trivalente 0.5 g de muestra sólida de piel, en contacto con los reactivos del tratamiento para la separación de cromo trivalente durante 24hrs, sin acción de calentamiento y agitación.(testigo sólido) 6 ml.de muestra liquida de residuo , en contacto con la piel a tratar para la separación de cromo trivalente durante 24hrs, sin acción de calentamiento ni agitación.(testigo liquido) 0.5 g de muestra sólida de piel, después del tratamiento para la separación de cromo trivalente. 6 ml.de muestra liquida de residuo, después del tratamiento para la separación de cromo trivalente. 7.78 7.775 1.804 7.91 39 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.19 Piel tratada en jarra de 1000 mL de tapa esmerilada. Como una forma de corroborar los resultados de pH, cromo y grasa de una muestra sólida seca, se llevó a analizar a los Laboratorios NYCE. Cuya metodología de análisis en este laboratorio es la siguiente ver Figura 3.20. Cortar entre 2 y 5 gramos de muestra. Carbonizar el cuero, calentando con calor reducido, hasta que el cuero deje de producir humos. Dejar enfriar y humedecer el cuero carbonizado con unas gotas de acido sulfúrico 2 normal, evitando la adición de ácido sulfúrico en exceso. Eliminar la humedad del cuero. Calentar en horno de secado a 423 K+/- 5 K (150 ° C) Durante 3 horas. Pesar de 1.5 a 2.0 g de cuero seco en la balanza analítica. Colocarlo en una cápsula de porcelana. Enfriar en desecador durante ½ hora . Evaporar el acido sulfúrico adicionado, calentando a calor bajo o con flama reducida, hasta que desaparezcan los últimos vapores del mismo. Colocar la capsula en la mufla e incinerar a 1073 K (800 °C) por un periodo de 15 min. a partir de que alcance de temp. de 800°C. 1 Figura 3.20 Método para la determinación de Cromo trivalente 40 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD 1 Inicia Cromo. Se procede a raspar en seco, con una espátula las cenizas contenidas en la capsula o crisol de porcelana; se transfiere a un matraz Erlenmeyer d 500 ml. Colocarla en un desecador hasta que se enfrié a temperatura ambiente, pesar y registrar la masa de las cenizas. Lavar la cápsula con 5 ml. de Acido sulfúrico concentrado. Recuperar el resto de las cenizas y transferir el lavado al matraz Erlenmeyer. REPETIR Retirar la capsula de la mufla y dejarla enfriar hasta que recupere su color original.(1-2 minutos). Cortar entre 2 y 5 gramos de muestra. Agregar 10 mL. De acido perclórico (6070% en volumen). Figura 3.20 Método para la determinación de Cromo trivalente continuación Los resultados que se recibieron de dicho laboratorio son los siguientes ver Tabla 3.7 quedando bajo la Norma NMX-AA-044-1981 de Piel Curtida. Tabla 3.7 Resultados obtenidos a partir de las muestras enviadas a Laboratorios NYCE. Propiedades Líquido Sólido pH 9.31 9.03 Grasa % 0.17 0.99 Cromo % 0 1.49 41 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Cabe aclarar que Laboratorios NYCE no cuenta con un método establecido para la verificación de Cromo, pH, y Grasa para muestras en líquido por lo tanto se tomaron como referencia las concentraciones obtenidas del laboratorio de Espectrofotometría de Absorción Atómica. 3.5 RECICLAJE DE PIEL El siguiente paso en el reciclaje de la piel fue conformar láminas estables. Para lo cual se llevó a cabo el siguiente método: 1. A una muestra recién obtenida del proceso de extracción de Cromo III ver Figura 3.21, se le deja enfriar hasta la temperatura ambiente. Si dicha muestra estuvo almacenada y presenta gelación, se le calienta hasta obtener el cambio de fase a líquida no superando los 35°C de calentamiento. Se filtra y separa de la solución acuosa. Figura 3.21 Piel tratada antes de la conformación de laminas. 2. Después se le realiza un baño con resina vegetal: cola como se puede observar en la Figura 3.22. Para el baño se requiere de disolver 5g de cola en 100mL de agua ligeramente caliente (50° C) realizando una agitación previa por 5 minutos para su dilución; de forma inmediata se agrega la piel tratada y se agita durante 5 minutos mas, manteniendo la temperatura constante. 42 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD 3. Figura 3.22 Resina Vegetal Después a este mismo recipiente se le agregan aceites animales, de tipo Pata de Buey en un 14 % en peso de piel seca; estos es para recuperar la humectación y flexibilidad de la piel pérdida durante el proceso de descurtición (como se hizo mención en el capitulo 1 sección 2.2), para esto se agita por 10 minutos. Posteriormente se le agrega recurtiente mineral a base de sulfonatos en 20 % en peso de la piel seca, con el fin de mejorar su resistencia, flexibilidad, manteniendo la temperatura del paso anterior y agitando por otros 10 min Como se ve en la figura 3.23. Finalmente se filtra y coloca sobre una superficie limpia. Figura 3.23 Incorporación de Aditivos 4. 5. . Después se le agrega bicarbonato de sodio esparcido sobre la piel, en relación de 10 g. de piel, por 6 g. de NaHCO3, Se incorpora en una masa homogénea para después colocarse entre dos placas a presión constante de 0.0954 Kg./cm2 ver Figura 3.24.Durante 2 o 3 días dependiendo de la humedad contenida. 43 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Figura 3.24 Mezcla homogénea previa a la compresión en placas. Finalmente para mejorar su aspecto, se aplicó un colorante como recubrimiento. Obteniendo el producto final de la piel reciclada, como se aprecia en la Figura 3.25. Figura 3.25 Piel tratada después de unas semanas en reposo 3.6ANALISIS DE RESULTADOS Para la disminución de la concentración del cromo trivalente se concluyó que los reactivos y cantidades establecidas, dentro de las cuales son los representados en la Tabla 3.8. Tabla 3.8 Formulación para la disminución de la concentración de cromo trivalente. 44 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD Compuesto Cantidad (gramos) Piel 20 Eumulgin 45 EDTA 80 Disponil 15 Bicarbonato de sodio 10 En la parte correspondiente a la columna de adsorción se concluyó que entre mas pasadas esta columna adsorve mas la concentración de cromo trivalente, la norma estipulada NMX-AA-044-1981 para la concentración máxima permitida de Cromo Trivalente en aguas residuales es de .05- .1 mg/l . Se obtuvieron los siguientes resultados de la Tabla 3.9. Tabla 3.9 Relacion entre el numero de ciclos de la columna y la concentracion final del agua de reciduo. Veces introducidas en la columna Concentración (mg de cromo III/L de agua) 1 vez 1.075 2 veces 0.057 45 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD CONCLUSIONES Dada la experimentación se concluyen los siguientes puntos. La adsorción de Cromo Trivalente a través del compuesto denominado Quitina, residente en las cáscaras de Nuez y conchas de moluscos, es factible debido a la afinidad que presenta este compuesto hacia los metales pesados. La emulsificación de la piel se lleva a cabo bajo condiciones de calentamiento al rededor de los 80 ° C, en partículas pequeñas y con una relación de peso para 0.1 gramos de piel por 2.1 gramos de EDTA, 4 g de Disponil y 1.5 gramos de Eumulgin disueltos en 75 mL. de agua destilada. El método que industrialmente es ocupado para la valoración de Cromo Trivalente es el método analítico a través de gravimetría y titilación de residuos carbonizados. La adsorción de la columna esta en relación lineal con el espesor de cada etapa de adsorbentes (conchas y nueces), de aquí que entre mas cantidad haya de empaquetado mas cantidad de metal será absorbido. Debido a que existe mayor número de moléculas de Quitina capaces de retener el Cromo III presente en la solución. Es importante aumentar el número de unidades de transferencia que es representado por las partículas de polvo de Quitina. Algunas aplicaciones propuestas son: plantilla de zapato, refuerzo para guante, alma de cinturón, huesos de carnaza para perro, suplemento alimenticio para animales. El aprovechamiento de la piel de desecho es una aplicación eficaz ya que no contamina tanto la parte líquida como sólida, elimina la utilización de materia prima, reduce costos, variedad de aplicaciones etc. 46 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Bareiss R. Polymer Handbook, 2a edición; Brandrup, J. y Immergut, E.H., (Editores), WileyInterscience. New York, 1975, p. IV115-IV130, IV115-IV130 2. Brugnerotto J, Desbieres J., Roberts G. y Rinaudo M., Polymer 2001 p. 9921-9927. 3. Bustamante Francisco J. Sistema Tegumantario, UNAM, México 1984. p. 346 4. Ferrer R. Curtición de pieles. José Monteso (editor). 5. Barcelona 1944. p. 6-50 6. 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Utilización de desechos de crustáceos para la obtención de quitina, quitosano, proteína y quitinasas mediante biotecnología. Av. San Rafael Atlixco No. 186. México D.F. 22. R.J. Hunter Foundations of Colloid Science, Vol. 2, Oxford, 1995, Clarendon Press 23. C. Tanford the hydrophobic effect. Formation of Micelles and Biological Membranes 24. (2ª edición), New York, 1980, Wiley 25. A.S. Kabalnov Coalescence in Emulsions, in Modern Aspects of Emulsion Science, Ed. 26. B. P. Binks, Cambridge, 1998, RSC 27. E. Dickinson Gums and Stabilizers for the Food Industry , G.O. Phillips, P.A. Williams y D.J. Wedlock (Editores), Cambridge, 1988, IRL Press 28. E. Dickinson y S. R. Euston Food Polymers, Gels & Colloids, E. Dickinson (Editor),vol. 82, Cambridge, 1991, RSC Publications 29. Cuero Net ,Propiedades del Cuero, Online, Internet, http://www.cueronet.com 30. Análisis de agua , Cromo trivalente, Quitina., Online, Internet, http://www.google.com 31. Vargas ,La Piel Curtida, Online, Internet, http://www.gvargas-sa.com 48 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD APÉNDICE FICHAS TECNICAS DE REACTIVOS A continuación se muestran las fichas técnicas de los reactivos inorgánicos utilizados en la experimentación, mencionando las características físicas y usos más sobresalientes. BICARBONATO DE SODIO Sinónimos: Hidrógenocarbonato de sodio Bicarb, Bicarbonato de sosa, Bicarbonato sódico, carbonato Descripción: El bicarbonato de sodio es un sólido blanco cristalino e inodoro. Datos FísicoQuímicos: Densidad relativa: Gravedad específica Densidad aparente: 2,2. 3279 libras por pie cúbico 0,51,2 kg/Dm Solubilidad: Agua Grasa Alcohol 88 g/l de agua a 20ºC (68ºF). No aplica. Ligeramente soluble. Propiedades y usos: Alimentación de animales, industria farmacéutica, purificación de gases, industria química. Efectos adversos: . El producto es ligeramente irritante para las membranas mucosas y los ojos. 8,6 (solución al 5%). pH: Estabilidad: Condiciones que se deben evitar: Materiales y sustancias que se deben evitar: Productos de descomposición peligrosa: Polimerización peligrosa: Observaciones: Almacenamiento: Estable a temperatura ambiente y presión atmósfera. El calor. Los ácidos. Ningún. No ocurrirá. Código de colores de seguridad: Salud = 1 Incendio = 0 Reactividad = 0 Especial = Ningún Protección Personal = Suministrado por el usuario; depende de condiciones Guárdelo en un recipiente cerrado, correctamente etiquetado en un área Seca lejos de ácidos. EUMULGIN Sinónimos: Eter glicólico de alcoholes grasos. Descripción: Semisólido ceroso blanco en forma de trozos, con ligero olor. Denominación INCI: Ceteareth-12 Datos FísicoQuímicos: Punto de gota: aprox. 35 ºC pH disp. acuosa aprox. 5.0 1%: Solubilidad: Agua Soluble en caliente Etanol Soluble (calentar) Cloroformo Muy soluble Eter Bastante soluble H.L.B.: 12.0 Indice de 70.0 - 75.0 hidroxilo: Propiedades y usos: El Eumulgin es un emulgente no iónico que se utiliza ampliamente en la preparación de emulsiones de fase externa acuosa (O/W) tópicas, ya sean lociones, cremas, productos solares, e incluso productos de tratamiento. Es un excelente emulgente de grasas, ceras y parafinas, y puede combinarse tanto con emulgentes aniónicos como catiónicos. También se utiliza como solubilizante de diversas sustancias, como aceites esenciales, perfumes, etc., así como solubilizante en productos de baño. Efectos adversos: A las dosis adecuadas no cabe esperar ningún tipo de reacción adversa. A dosis elevadas podría producir irritación en la piel y los ojos. Evitar la ingestión del producto y/o preparado. Dosificación: A concentraciones del 1 - 7 %. Almacenamiento: Proteger de la luz. En envases bien cerrados. 51 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD DISPONIL Sinónimos: Alquilaril poliglicol éter Descripción: Liquido limpio incoloro a ligeramente amarillo Humedad: 29.0 - 31 % Datos FísicoQuímicos: pH disp. acuosa 10 %: Densidad 25 ° C Viscosidad 25 °C Sustancia activa HBL Propiedades y usos: aprox. 5.5-7.5 1.07-1.10 g./cm3 Menor a 500 mPa*seg 70 % 17.3 apx. El Disponil es altamente ocupado en polimerizaciones, como dispersante. También se utiliza para solubilizar diversas sustancias, como aceites esenciales, perfumes, etc. Efectos adversos: En dosis elevadas produce irritación en la piel y los ojos. Evitar la ingestión del producto y/o preparado. Dosificación: A concentraciones del 1 - 7 %. Almacenamiento: En envases bien cerrados. A temperatura ambiente, protegidos contra el frió y calor. 52 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD ACIDO ETILENDIAMINOTETRAACÉTICO Sinónimos: Acido edetico Acido etilendiaminotetraacético Descripción: Cristales o polvo blanco. Datos FísicoQuímicos: Punto de fusión Densidad relativa Solubilidad: Agua se descompone): 220°C 0.86 0.05 g/100 ml Propiedades y usos: Puede coordinar a metales de transición de forma reversible. Puede coordinar por cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado, y el más importante de los ligandos quelatos. Se utiliza en algunos medios de cultivo unido al hierro, para liberar éste lentamente en el medio, y también en algunos análisis cuantitativos. Debido a su estructura, puede complejar completamente un metal que tenga una estructura de coordinación octaédrica. Su fórmula química es C10H16N2O8. Efectos adversos: Peligros químicos La sustancia se descompone al calentarla intensamente, produciendo óxidos nitrosos. Reacciona con oxidantes fuertes, bases fuertes, cobre, aleaciones de cobre y níquel. Vías de exposición La sustancia se puede absorber por inhalación y por ingestión. Riesgo de inhalación La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar rápidamente una concentración molesta de partículas en el aire. Efectos de exposición de corta duración La sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. Observaciones: Almacenamiento: Tiende a descarboxilarse cuando se calienta a 150°C. Trilon, Titriplex, Acido Versene son nombres comerciales. Esta sustancia puede ser peligrosa para el ambiente; debería prestarse atención especial al agua. Separado de oxidantes fuertes, bases fuertes, cobre y sus aleaciones, níquel; herméticamente cerrado; mantener en lugar frío, seco. QUITINA El nombre quitina -del griego xitwuv, que significa cubierta o envoltura Es el segundo polímero natural más abundante, sólo superado por la celulosa. Por lo que constituye un importante recurso renovable. Este polímero está compuesto por aminoazúcares unidos entre sí por enlaces glicosídicos β(1→4) formando una cadena lineal de Unidades de N-acetil-2-amino-2-desoxi-D-glucosa algunas de las cuales se encuentran desacetiladas . (17) Se argumenta que la quitina (30) natural posee un grado de acetilación (DA) de 0.66, es decir, que una de cada tres de sus unidades se encuentra desacetiladas Existe gran similitud estructural entre la quitina y la celulosa la diferencia entre ambas se encuentra en que el carbono 2 contiene un grupo hidroxilo en la celulosa y un grupo acetamida en la quitina. Ambos biopolímeros desempeñan roles semejantes, ya que actúan como materiales de soporte y defensa en los organismos que los contienen. (21) Quitobiosa, el monómero de la quitina 54 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD MÉTODOS DE OBTENCIÓN La quitina comercial se extrae a partir de desechos de crustáceos de la industria pesquera, En general los procesos de obtención de quitina se realizan mediante los siguientes pasos consecutivos: acondicionamiento de la materia prima, extracción de la proteína (desproteinización), eliminación de las impurezas inorgánicas (desmineralización), y decoloración de la quitina obtenida. (25) ACONDICIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA Consiste en el lavado con agua de los caparazones a procesar y separación de la masa que pueda quedar adherida a los mismos. Posteriormente se procede a su molienda hasta el tamaño de partículas adecuadas para la extracción, que generalmente es de varios milímetros. (27) DESMINERALIZACIÓN El principal componente inorgánico de los caparazones de los crustáceos es el CaCO3, el cual se suele eliminar empleando soluciones diluidas de HCl (hasta 10%) a temperatura ambiente, aunque también se han utilizado otros ácidos (HNO3, HCOOH, H2SO4, y CH3COOH). La concentración del ácido y el tiempo de tratamiento dependen de la fuente, pero deben evitarse los tratamientos a temperaturas más altas, que provocan la degradación del polímero Un tratamiento alternativo para disminuir la degradación consiste en el empleo del agente acomplejante EDTA (ácido etilendiaminotetracético). (23) DECOLORACIÓN La coloración de los caparazones de crustáceos se debe fundamentalmente a la presencia de pigmentos tales como la astaxantina, la cantaxaxtina, el astaceno, la luteína y el β-caroteno. Los tratamientos anteriores generalmente no son capaces de eliminar estos pigmentos, los que suelen extraerse a temperatura ambiente con acetona, cloroformo, éter, etanol, acetato de etilo o mezcla de solventes, También se han empleado agentes oxidantes tradicionales, como el H2O2 (0.5-3%) y el NaClO (0.32%), aunque debe tenerse presente que éstos suelen atacar los grupos aminos libres e introducir modificaciones en el polímero. En caparazones fuertemente coloreados, como el de la langosta común, se ha reportado la utilización exitosa de tratamientos con mezclas de acetona y NaClO a temperatura ambiente. (22) 55 GONZALEZ ROMO ALMA ALICIA JIMENEZ VAZQUEZ JOHNNY RICHARD