Carbon Activado. Estudio Preliminar situ111111111222222222

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
DPTO. ACADÉMICO INDUSTRIAS FORESTALES- ÁREA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN
ACTIVADO; SITUACIÓN EN EL PERÚ
AUTORES:
Ing. Héctor Enrique Gonzales Mora, Ph.D.
Ing. Renzo Teruya Chinen
La Molina, Agosto 2004
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CONTENIDO
CONTENIDO ............................................................................................................................I
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 1
2. CARBÓN ACTIVADO, ANTECEDENTES Y USOS ...................................................... 3
2.1 GENERALIDADES ..................................................................................................................................... 3
2.1.1 La Fabricación del Carbón Vegetal : Carbonización .......................................................................... 3
2.1.1.1 Carbón Vegetal ............................................................................................................................................... 3
2.1.1.2 Usos del Carbón Vegetal ................................................................................................................................ 4
2.2 CARBÓN ACTIVADO ................................................................................................................................ 6
2.2.1 Generalidades: Definición................................................................................................................... 6
2.2.2 Antecedentes ......................................................................................................................................... 7
2.2.3 Teoría de la Adsorción ......................................................................................................................... 7
2.2.3.1 Adsorción ....................................................................................................................................................... 7
2.2.3.1.1 Adsorción física ........................................................................................................................................... 8
2.2.3.1.2 Adsorción química ...................................................................................................................................... 8
2.2.3.2 La Adsorción según las Fases ......................................................................................................................... 9
2.2.3.2.1 Adsorción entre fases carbón:gas................................................................................................................. 9
2.2.3.2.2 Adsorción entre fases carbón:líquido......................................................................................................... 10
2.2.4 Características del Carbón Activado ................................................................................................. 11
2.2.4.1 Los centros activos o zonas de activación ................................................................................................... 11
2.2.4.2 La porosidad ................................................................................................................................................ 12
2.2.4.3 Superficie específica (SE)............................................................................................................................. 14
2.2.4.4 El pH .......................................................................................................................................................... 14
2.2.4.5 Evaluaciones del carbón activado en fase líquida ......................................................................................... 14
2.2.5 Composición química del carbón activado ........................................................................................ 15
a) Por análisis de composición elemental ................................................................................................................. 15
b) Por análisis de componentes formados o eliminados por calor ........................................................................... 15
2.2.6 Caracterización Normalizada del Carbón Activado .......................................................................... 18
2.2.7 Materia Prima .................................................................................................................................... 20
2.2.8 Fabricación de Carbón Activado ....................................................................................................... 23
3. MÉTODOS DE ACTIVACIÓN ........................................................................................ 28
3.1 ACTIVACIÓN FÍSICA ..................................................................................................................................... 28
3.2 ACTIVACIÓN QUÍMICA ................................................................................................................................. 31
3.3 RENDIMIENTOS DE CARBÓN ACTIVADO ....................................................................................................... 35
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MÉTODOS DE ACTIVACIÓN ........................................................................ 36
4. USOS DEL CARBÓN ACTIVADO ................................................................................. 38
Uso en la industria de alimentos ................................................................................................................. 38
Tratamientos de aguas ................................................................................................................................ 38
Procesos catalíticos ..................................................................................................................................... 39
Adsorción de vapores y gases ...................................................................................................................... 39
Recuperación de disolventes ....................................................................................................................... 39
Máscara antigás .......................................................................................................................................... 40
Aire acondicionado ..................................................................................................................................... 40
Cultivo In Vitro ............................................................................................................................................ 40
Fabricación de Productos Químico - Farmacéuticos ................................................................................. 40
Como Medicamento ..................................................................................................................................... 40
Otros usos .................................................................................................................................................... 41
5. ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA ACTUAL Y PRECIOS DE MERCADO ........... 43
6. PRECIOS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN MÉTODO DE ACTIVACIÓN
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Y/O FABRICACIÓN ............................................................................................................. 52
6.1 PRODUCCIÓN DE CARBÓN ACTIVADO EN EL PERÚ. ESTIMACIÓN DE COSTOS .............................................. 53
6.1.1 Exportación de Carbón Activado ....................................................................................................... 53
6.1.2 Producción de Carbón Activado en el Perú ....................................................................................... 53
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................... 55
8. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ................................................................................... 58
9. ANEXOS ..................................................................................................................I
ANEXO 01: IMPORTACIONES DE CARBÓN ACTIVADO 2002-2004 .................................................... II
1.1 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE ORIGEN: AÑO 2002 ................................. II
1.2 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE ORIGEN: AÑO 2003 ................................ IV
1.3 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE ORIGEN: AÑO 2004 ................................ VI
1.4 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE PROCEDENCIA : AÑO 2000 ................ VII
1.5 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE PROCEDENCIA: AÑO 2001 ................... IX
ANEXO 2: TABLA DE PRODUCTOS DE EMPRESA CLARIMEX (MÉXICO) .......................................... XII
2.1 CARBÓN (EN POLVO) POR ACTIVACIÓN QUÍMICA : CON ÁCIDO FOSFÓRICO ..................... XII
2.2 CARBÓN (EN POLVO) POR ACTIVACIÓN FÍSICA , CON VAPOR................................................ XIII
2.3 CARBÓN (GRANULAR) POR ACTIVACIÓN QUÍMICA Y FÍSICA ................................................. XIV
ANEXO 3: DESCRIPCIÓN DE UNA EMPRESA PRODUCTORA DE CARBÓN ACTIVADO EN LIMA ......................... XV
ANEXO 4 : NORMAS TÉCNICAS PARA EVALUAR CARBÓN ACTIVADO ....................................... XVI
4.1 : Norma ASTM D-1762..................................................................................................................... XVI
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD .................................................................................. XVI
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE MATERIAL VOLÁTIL ............................................................... XVI
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CENIZAS ..................................................................................... XVI
4.2 :
NTP 0.27.025-1982 ................................................................................................................... XVII
DETERMINACIÓN DEL pH DEL CARBÓN ACTIVADO............................................................................... XVII
DERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE AZUL DE METILENO.................................. XVII
4.3 :
Norma NOM-F-296-1977............................................................................................................XVIII
DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE YODO ...................................................................................... XVIII
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1. INTRODUCCIÓN
El carbón activado es un producto de origen orgánico, principalmente vegetal, que se utiliza por
su gran capacidad de adsorción. Esta cualidad hace que el carbón pueda ser utilizado como
agente de retención de gases, para atraer y retener sustancias causantes de color, olor y sabor en
medios líquidos. Por las características mencionadas, el carbón activado tiene mucha aplicación
en la industria, en refinación de azúcar, en minería y metalurgia, en equipos de seguridad, en
medicina, en equipos de enfriamiento, etc. En estos y otros usos, el carbón activado va
adquiriendo mayor importancia, razón que se demuestra con el mayor consumo que se viene
dando en los últimos años, tanto en el Perú y el Mundo. Información proveniente del Ecuador,
menciona que el carbón activado muestra un mercado creciente, presentando un crecimiento, en
consumo aparente, de 6 % anual, aproximadamente, y con valores de precio CIF en el mercado
internacional que varian por lo general entre 900 a 1900 $US por tonelada de producto. Los
precios del carbón activado varian en función de la capacidad de adsorción, que a su vez depende
del tipo y condiciones del proceso1 y tambien del costo de la materia prima, de su preparación,
manipulación además de los costos de fletes.
En el Perú la producción de carbón activado ha sido muy peculiar en el sentido de la irregular
producción nacional del producto, a pesar de la demanda creciente en términos generales.
Aunque no se tiene referencias exactas de cuando se inició el consumo y/o producción de carbón
vegetal en el país, se sabe que, con el desarrollo de la industria azucarera en el Perú, las plantas
de obtención del azúcar necesitaban de efectuar labores de limpieza a los equipos, con el fin de
reducir o eliminar riesgos de contaminación o alteración de la calidad de este producto
edulcorante. En el Perú, esta labor se hacia y aún se efectúa entre los meses de abril a mayo de
cada año, período que coincide con la época de labores culturales de la caña de azúcar, y por
tanto sin abastecimiento de caña. Mientras tanto, las plantas azucareras aprovechan el período
para la limpieza de equipos y mantenimiento de la línea de producción, labores en las cuáles se
utiliza aún el carbón activado como agente de retención de malos olores y colores en la planta.
Hacia los años 70, la empresa Rayon y Celanese S.A. instaló una pequeña planta de
DE CA
procesamiento para activar carbón, por el método químico, con el fin principal de abastecer a las HISTORIA
EN PERÚ
plantas azucareras; la época de producción de la planta se condicionó a la época de consumo de
las plantas azucareras, razón que indicaba que había sólo un principal consumidor en el mercado
nacional 2. Esta compañia llegaba a producir un promedio de 50 ton/mes, aunque en períodos
irregulares; la materia prima fue inicialmente aserrín de tornillo, para carbón en polvo, luego
cambiando a carbón granular, a partir de la cáscara del café.
Con la crisis azucarera, de los años 80, al bajar la producción de azúcar, disminuye obviamente
los gastos de manteniento y por ende el consumo de carbón activado por parte de las ya entonces
denominadas cooperativas azucareras. Al disminuir la demanda, entonces baja la producción y
posterior cierre de la única empresa productora de carbón activado en el Perú. La empresa Rayón
y Celanese cierra posteriormente el total de sus operaciones, y se sabe que los equipos de
producción de carbón activado han sido almacenadas en algún lugar de Lima.
En la década de los 90, con el resurgimiento de la economía nacional, las empresas nacionales,
incluso las plantas azucareras, mejoran sus ingresos, aumentando los gastos operativos y de
mantenimiento de las compañias. En tal sentido, la demanda del carbón activado aumenta debido
a su utilidad en el desarrollo de diversas actvidades económicas, de servicio, industriales y
mineras. Asimismo, tambien aumenta la demanda del carbón en plantas nuevas o ampliadas de
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tratamiento de agua en Lima y a nivel nacional. Esta característica es evaluada por la
información estadística de importación mostrada desde el año 1996 hasta el presente año (marzo
2004).
Asimismo, a pesar del creciente interés en el mercado del carbón activado, sólo una empresa
nacional, de nivel artesanal, se dedica a la fabricación de carbón activado. Las proyecciones de
consumo aparente, de carbón activado, para el mercado nacional, son interesantes, aunque
depende mucho de la estabilidad económica y del desarrollo del país. Las proyecciones de
instalación de una planta de carbón activado requieren de mayor precisión en el estimado
proyectado, al menos hasta el 2010. Asi por ejemplo, una empresa importadora de carbón
activado, Química Suiza S.A., ha previsto sus importaciones en función de la actividad minera,
la que, en el Perú, estaría consumiendo en los últimos años alrededor de 100 t/año de carbón
activado en polvo aproximadamente a. De las proyecciones obtenidas en el presente trabajo, por
lo menos se consumirían más de 1000 t/año de carbón activado a nivel nacional, para los
próximos años, de las cuales casi la totalidad sería importado. La diferencia se cubriría por una
industria nacional que no cuenta con registros exactos de producción; esta planta con una
capacidad productiva de 240 t/año (ver anexo) probablemente no produzca ni el 10 % de su
capacidad. Esta empresa, que emplea el método de activación química, abastece sólo a pequeños
consumidores de carbón activado a nivel nacional.
Al inicio del trabajo se presenta información bibliográfica que permita tener mejor conocimiento
teórico sobre el carbón activado, los conceptos básicos, el por qué de su uso, antecedentes de su
fabricación, asi como las formas como se fabrica y la forma o tipos del carbón activado. La
información obtenida corresponde mayormente a la documentación obtenida y/o generada como
consecuencia de las investigaciones efectuadas sobre carbón activado en Lima, desde el año
1985. Posteriormente se presenta la información estadística referente al carbón activado (partida
NANDINA 3802100000) proveida por la SUNAT (actual administrado de la Dirección General
de Aduanas).
En general, la información mostrada en el presente trabajo busca crear un antecedente para la
toma de decisión en el desarrollo de un proyecto de instalación de una planta de carbón activado
en el Perú.
a
Morelli (2000)
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2. CARBÓN ACTIVADO, ANTECEDENTES Y USOS
2.1 GENERALIDADES
2.1.1 La Fabricación del Carbón Vegetal : Carbonización
La estructura química de la madera, compleja en su composición y formación, viene a ser el
resultado de una serie de reacciones bioquímicas en el árbol, entre los nutrientes del suelo, el
CO2 y oxígeno del aire, así como de la energía solar, que conlleva a la formación de cada uno de
los componentes orgánicos, con composición elemental variable de carbono, hidrógeno y
oxígeno. En cada componente, los elementos se agrupan con enlaces del tipo C-C , C=C, C-O,
entre otros, que mantienen una energía química de unión. Estos enlaces se destruyen en
reacciones de catálisis, liberando calor o energía.
La descomposición de la madera por efecto del calor se clasifica según las condiciones del medio
de reacción, que considera la presencia del aire, a presión atmosférica:
a) En condiciones aeróbicas, involucra la presencia del aire durante toda la reacción; el oxígeno
actúa sobre los componentes de la madera, en reacción, parcial o total, catalizada por la
temperatura (mayor a 200 °C) y favorecida por las características de la materia prima
(tamaño y humedad).
b) En condiciones anaeróbicas, a diferencia del anterior, se impide la presencia del aire en la
reacción; de igual manera, la madera se descompone a partir de los 200 °C. Este proceso se
denomina comúnmente carbonización: se lleva a cabo hasta un máximo entre 500 a 600 °C;
se obtiene el carbón vegetal como único producto, utilizado con diferentes fines, energéticos,
insumo químico, metalurgia, etc.
2.1.1.1 Carbón Vegetal
El carbón vegetal es el residuo sólido que queda luego de someter la madera a la acción del
calor, en ausencia de oxígeno, bajo condiciones controladas de tiempo y temperatura. El carbón
vegetal presenta los siguientes componentes: contenido de carbono (carbono fijo), material
volátil (extractivos), cenizas y humedad. La lista de productos de la carbonización, además del
carbón vegetal, también considera a la carbonilla o cisco que es el carbón menudo (tamaño
menor a 1 cm) y la brea sólidificada (tar).
Los rendimientos de carbonización son variables: en retortas de laboratorio se obtienen valores
de 25 a 30%; en métodos de carbonización comercial con hornos, de 20 a 25% y en métodos
artesanales de 10 a 20%.
Todos los métodos de producción comercial de carbón utilizan la forma de calentamiento
interno. Esto permite un ahorro de energía durante la carbonización. Se distinguen 3 métodos de
carbonización:
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FOSAS:
sistema bajo el nivel del suelo, utilizado en zona de
Huancayo;
PARVAS:
sistema sobre el nivel del suelo, utilizado en zona de Costa
Norte y Ucayali (ver figura 1);
HORNOS:
con dos variantes:
•
Hornos metálicos
•
hornos de ladrillos
2.1.1.2 Usos del Carbón Vegetal
Los usos del carbón vegetal están influenciados por su contenido de carbono: un buen carbón
vegetal tiene valores altos de carbono, más del 90 %, y menor de los demás componentes. En
ciertos casos, sobretodo en uso energético, puede haber influencia favorable del material volátil.
Los usos más comunes del carbón vegetal son:
•
Como combustible, para gasógenos, usos domésticos (cocinas, parrilladas) y
restaurantes (pollerías).
•
Como materia prima para elaborar reactivos químicos: sulfuro de carbono, carburo de
calcio, cianuros, etc.
•
En metalurgia, para fabricación de acero y aleaciones de metales: actúa como
endurecedor y separador.
•
Para fabricar carbón activado, con una gran superficie específica de adsorción (SE: 300
a 2000 m²), utilizado como depuradores, decolorantes o filtros en fases líquida o
gaseosa, adsorbente de gases, purificador de agua y licores, etc.
•
Como polvo de carbón, aditivo en pienso para animales
•
En forma de aglomerados o briquetas, de uso energético.
Las formas de uso del carbón vegetal, como briquetas, polvos u otro similar a la carbonilla,
permite aumentar el rendimiento y mejor aprovechamiento de la materia prima; ver figura 2.
5
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FIGURA 01: Fabricación de Carbón Vegetal, Método Parva, zona Manantay, Ucayali
(foto V. Gálmez)
FIGURA 02: Carbón Vegetal obtenido por Método de Parva (foto V. Gálmez)
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2.2 CARBÓN ACTIVADO
2.2.1 Generalidades: Definición
El carbón es un sólido compuesto por hidrógeno, oxígeno y principalmente el carbono; cuando
este carbón se pone en medios de reacción a alta temperatura, se liberan sustancias volátiles,
convirtiendo el sólido en un producto de alta porosidad, lo que permite el desarrollo de una alta
superficie específica 3. Bajo estas condiciones, el carbón tiene la capacidad de atraer en su
superficie moléculas de gases. Este mecanismo de atracción se denomina adsorción y se da entre
la superficie libre de un sólido y el gas 4. Es definido como un carbón muy poroso, con alta
capacidad de adsorción superficial (1000 a 1500 m²/g) 5.
El carbón activado es un material poroso, preparado por carbonización y activación de varias
sustancias orgánicas; típicamente se utiliza carbón mineral, residuos de madera, etc 6. Debido a
una estructura porosa altamente desarrollada, los materiales carbonosos pueden ser amorfos o
cristalinos dependiendo del ordenamiento estructural del carbono 7. El carbón activado es un
material capaz de adsorber, y durante su elaboración el carbón, poroso, presenta una vasta red de
pasajes interconectados, entre capilares, proporcionando una área superficial muy grande para la
adsorción 8; una vista de la porosidad del carbón activado es mostrado en la figura 03. En la
misma figura, parte A, se observa que el área libre mostrada del carbón es la superficie sólida
expuesta que tiene capacidad de adsorber moléculas; esta capacidad de adsorción aumenta
cuanto mayor es la superficie libre o específica del carbón. El carbón activado presenta una
estructura reticular similar a la del grafito, lo que le da el carácter altamente poroso al carbón,
parte B de la figura 03 9. Son justamente los átomos de carbón en la superficie las que atraen
(adsorben) las moléculas de sustancias en un medio causantes de color, olor o sabores no
deseados. Otro definición menciona que el carbón activado presenta una estructura irregular y
amorfa, cuyos poros corresponden a aberturas o fisuras visibles hasta de tamaño molecular 10.
El carbón activado se prepara por distintos métodos, los cuales le imparten un aumento de
porosidad y en consecuencia mayor poder de adsorción por su gran superficie de contacto y de la
interacción entre adsorbente y adsorbato 11.
FIGURA 03: (A)Porosidad mostrada en Superficie de Carbón Activado
(B) Estructura reticular del carbón con anillos tipo benceno (Clariant) b
b
Fuente: http://www.carbonactivado.com/misterio_car_activ.htm
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2.2.2 Antecedentes
El uso del carbón vegetal, con características de activación, es reportado hacia el año 1550 AC
por los egipcios 12; otra información menciona que el carbón activado fue utilizado desde la
época de los romanos 13. La capacidad del carbón vegetal para eliminar el color de un medio
líquido se conocía en el siglo XV, pero la primera alusión al respecto la hace Lowitz en 1785 14.
Años más tarde, el carbón vegetal fue empleado para purificar el azúcar obtenido de la caña
(Saccharum officinarum L.) y en 1808 fue aplicado a la entonces naciente industria del azúcar de
remolacha. Luego, Figues, en 1811, descubrió el alto poder de decoloración del carbón de hueso,
adoptándose casi inmediatamente después a escala industrial en las refinerías de azúcar. Las
limitaciones en la oferta del carbón pulverizado de hueso impulso a desarrollar un método de
reactivación, pudiendo este ser utilizado nuevamente 15. Los primeros reporte de fabricación de
carbón activado son del año 1811, utilizándose huesos como materia prima; en 1822, se utilizó una
mezcla de sangre con potasio la cual era calentada 16.
Durante el siglo XIX, muchos estudios fueron hechos para desarrollar carbones decolorantes de
otras materias primas: Bussy, en 1822, calentó sangre con potasa y produjo un carbón con un
poder decolorante 20 a 50 veces mayor que el obtenido con carbón de hueso. Lee en 1853,
obtuvo carbón decolorante por la acción del vapor del agua y el aire sobrecalentado. Hunter en
1865, reporto el poder adsorbente del carbón granular de la cáscara de coco con gas. Ostrejko a
principios siglo XX, trabajo con cloruros metálicos y dióxido de carbono a temperaturas
elevadas para su oxidación 17 18 .
De otro lado, Lipscombe en 1862 preparó un carbón para la purificación del agua potable;
mientras que Stenhouse en 1854, fue el precursor de la mascara antigás. De esta manera fue que
el carbón activado obtuvo fama durante la 1era Guerra Mundial: los Belgas, en Ypres, emplearon
máscaras antigás con carbón activado como protección de ataques con vapores derivados del
cloro. Sin embargo, el carbón activado en polvo, empleado para la refinación del azúcar, no fue
apropiado para la retención de los gases tóxicos. Pero, el carbón activado, de carácter granular
fue mas eficaz para la retención de gases tóxicos 19. Este tipo de carbones activados granulares
han reemplazado al carbón activado en polvo en diferentes usos comunes de este último 20.
En Europa, el primer carbón activado producido industrialmente en 1909 fue el denominado
Eponit, seguido por el Norit Diamant y por el Carboraffin en 1915 21. En América del Norte, el
primer carbón industrial fue el denominado Filtchar en 1913, luego se produjo el tipo
Superfiltchar en 1916, que luego, en 1922, se llamó Nuchar y Suchar, nombres con los que
comercialmente se les conoce en la actualidad.
A principios siglo XX, Ostrejko incorporó cloruros metálicos antes de la carbonización para la
obtención del carbón decolorante. Este investigador fue el que diseño el equipo apropiado para
realizar el proceso y sus trabajos echaron los cimientos para el desarrollo industrial del carbón
activado 22.
2.2.3 Teoría de la Adsorción
2.2.3.1 Adsorción
Son muchas teorías, que emplean conceptos físicos, químicos o físico-químicos que tratan de
explicar el fenómeno de la adsorción, aunque ninguna llega a satisfacer totalmente la explicación
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teórica de este proceso 23. Se afirma, sin embargo, que existen dos tipos de adsorción: física y
química; esta ultima se conoce con el nombre de quimisorción 24.
La característica común del proceso de adsorción es la concentración de una sustancia química
en una zona que se ubica entre la superficie límite entre dos fases, denominada interfase. Esta
zona de interfase se puede dar ser entre las moléculas de un sólido y un líquido, de un sólido y
un gas, un líquido y un líquido, o un gas y un líquido. Las formas de más importantes son los que
tienen lugar en la interfase sólido-líquido y sólido-gas 25. La teoría de adsorción está ligada a la
tensión superficial de las fases que intervienen en el proceso: son fuerzas de cohesión que
mantienen unidas a las moléculas.
La sustancia o fase en cuya superficie tiene lugar la adsorción se llama adsorbente; la fase en la
que se concentran las moléculas en la superficie, fase de moléculas adsorbidas, se llama
adsorbato 26.
2.2.3.1.1 Adsorción física
La adsorción efectuada a partir del carbón activado se explica en términos de fuerzas atractivas
ejercidas por la enorme área superficial dentro de cada partícula 27. La mayor parte de esta área
superficial se encuentra presente en las paredes de los microporos hacia el interior de las
partículas del carbón 28. Cuando las partículas del carbón entran en contacto con las moléculas de
un fluído, estas se difunden dentro del sistema de porosidad e interactúan con las moléculas en la
superficie de los poros del carbón. En este tipo de interacción, denominada adsorción física, la
molécula difundida es atraída y sostenida hacia la superficie del poro por una débil fuerza
molecular 29; estas fuerzas son principalmente las fuerzas de Van der Waals, razón por la que
adsorben moléculas de todo tamaño 30.
Los mecanismos que gobiernan la adsorción de moléculas por parte del carbón activado son:
i)
las moléculas del fluido difundido, contenidas dentro de una solución deben migrar hacia
la partícula de carbón;
ii)
las moléculas deben migrar a través de una interfase, película del líquido circundante a la
partícula de carbón, entrando de esta manera hacia el poro;
iii)
las moléculas deben migrar a través del poro para finalmente avanzar hacia el último sitio
libre para la adsorción. Cuando todos los sitios disponibles hayan sido agotados, entonces
las partículas del carbón quedarán en equilibrio con la solución circundante, por
consiguiente su capacidad de adsorción adicional es agotada 31.
C a p a c i d a d
d e
a d s o r c i ó n
m á x i m a ! ! !
Cabe mencionar que la solución contiene solutos, cuyas moléculas son causantes del color, olor
o sabor del medio que las contiene. Lo que busca la adsorción con carbón activado es justamente
retener las moléculas mencionadas y luego retirarlas de la solución.
2.2.3.1.2 Adsorción química
El proceso de adsorción química, o quimisorción, implica el desarrollo de una reacción química
entre las moléculas adsorbidas y las moléculas (tambien átomos) de la superficie del carbón
activado. A diferencia de la adsorción física, la adsorción completa de la superficie resulta, en el
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caso de la quimisorción, en una capa molecular única. En la mayoría de los casos, durante la
quimisorción gaseosa se adsorbe la molécula entera.. En otros casos, como por ejemplo, la
adsorción del hidrógeno sobre el negro de platino, el mecanismo de adsorción provoca la ruptura
de la molécula y la consiguiente formación de los átomos correspondientes. El hidrógeno y otros
gases en esta condición atómica, como adsorbato, son muy reactivos; el efecto de ciertos
catalizadores de superficie en ciertas reacciones gaseosas se debe probablemente a este tipo de
adsorción. Otra diferencia es que el calor generado de la adsorción química es mucho mayor que
el de la sorción física 32.
2.2.3.2 La Adsorción según las Fases
La adsorción como fenómeno físico químico, ocurre en sistemas con fases diferentes. Los
sistemas que se consideran, con fases diferentes, para carbón activado son sólido : gas y sólido:
líquido. A continuación de mencionan las características que se presentan en cada caso.
2.2.3.2.1 Adsorción entre fases carbón:gas
La adsorción en sistemas carbón:gas (sólido:gas) con carbón activado, presenta una serie de
características que influyen sobre la capacidad de retención de moléculas en la interfase. De lo
descrito a continuación se deduce la importancia del conocimiento de las propiedades de las
fases que interviene durante la adsorción. El conocimiento de estas propiedades permite
recomendar con precisión la efectividad del carbón activado, sus condiciones de aplicación y el
tipo de adsorbatos a retener. A continuación se mencionan algunas características que influyen
en la adsorción 33:
i)
Selectividad: la adsorción por parte del carbón es selectiva. Ciertos gases son adsorbidos
rápidamente y en grandes cantidades. Sin embargo, otros gases en mucho menor cantidad y
otros prácticamente pasan sin ser adsorbidos por la superficie del sólido adsorbente.
ii)
Velocidad: La adsorción del gas sobre el carbón es relativamente rápida. La velocidad de
adsorción por parte del carbón, sin embargo, depende del grado de saturación de su
superficie, siendo mayor cuando menos saturada se encuentre la superficie del adsorbente.
Esta característica es muy importantes en ciertos tipos de usos del carbón activado, como
por ejemplo en las máscaras antigases: el filtro con carbón activado, de una máscara,
separa eficientemente las sustancias dañinas del aire en fracciones de segundo.
iii)
Influencia de Temperatura: el grado de adsorción depende de la temperatura. Asi se sabe
que cuando mayor es el valor de este parámetro, por encima de la temperatura critica del
gas, menor será la capacidad de adsorción del mismo. Tomando como referencia al
oxígeno, el carbón activado a temperatura del ambiente tiene poca capacidad de adsorción
sobre el O2, debido a que su temperatura crítica es –119°C. Por otro lado, gases como la
cloropicrina o el amoniaco son adsorbidos fácilmente por el carbón activado cuando se
encuentran a la temperatura ambiente (25°C), que es un valor muy por debajo al de sus
temperaturas críticas. Este es el principio sobre el cual se basa la capacidad de adsorción
del carbón activado en las máscaras de gas.
iv)
Naturaleza del carbón activado: productos adsorbentes preparados de formas distintas
muestran diferentes capacidades de adsorción. Factores tales como el tamaño, humedad y
composición química de la materia prima, el pretratamiento y el método de preparación o
activación determinan el grado de porosidad del producto, tamaño y distribución de los
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poros, asi como tambien la pureza del principal componente: el carbono.
v)
Superficie específica del adsorbente: a igualdad de los demás factores, la superficie
específica o área libre de la porosidad del carbón influye de manera directa sobre la
porosidad del carbón, por consiguiente de su capacidad de adsorción.
vi)
Adsorción específica: el grado de adsorción por unidad de masa del adsorbente depende de
la presión parcial del gas adsorbido. Sin embargo, al alcanzar la saturación en la superficie
del carbón activado, indica que se ha logrado el equilibrio. En este momento, a esta
condición de saturación, el aumento en la presión no cambiará la cantidad del gas
adsorbido. Valores de adsorción, en volumen, de varios gases retenido por una muestra de
1 g de carbón activado, a una presión parcial de 1 atm, a 15ºC 34, son mostrados a
continuación:
-
Cloro
235 ml
-
Amoniaco
181 ml
-
Dióxido de carbono
48 ml
-
Monóxido de carbono
9.3 ml
-
Nitrógeno
8.0 ml
vii) Reversibilidad: En la mayoría de los casos la adsorción es reversible. En ausencia de
efectos químicos, al aumentar la presión aumentará la adsorción y, al disminuir la presión,
se liberará parte del gas adsorbido. Se alcanzará el mismo equilibrio si se llega a la
condición final a partir de un sólido que contenga más gas del que podría adsorber
normalmente a la presión parcial del experimento.
Por conocimiento de las características antes mencionadas, los mejores carbones activados, para
adsorción en gaseosa, son aquellos que tienen una porosidad elevada los que a su vez presentan
una superficie específica elevada sobre la que se lleva a cabo la adsorción. En la práctica,
además del carbón activado, se emplean materiales como el gel de sílice, tierra de batan, etc; sin
embargo, tambien puede llevarse a cabo una gran adsorción en superficies lisas, como el platino
y el vidrio 35.
2.2.3.2.2 Adsorción entre fases carbón:líquido
El carbón activado es el adsorbente más utilizado para separar sustancias, solutos, en una
solución o fase líquida. El carbón activado se utiliza en muchos procesos de fabricación para
separar materiales coloidales que generan inconvenientes en la fase líquida. Por lo general,
empleando carbón activado, la adsorción de solutos de soluciones muestra las mismas
características que la adsorción en fase gaseosa. La adsorción en fase líquida es muy selectiva, se
adsorbe el disolvente o se adsorbe el soluto, pero muy raras veces se adsorben ambos
componentes. Si hay más de un soluto presente, probablemente se adsorberá uno de ellos con
preferencia sobre los demás 36.
El grado de adsorción de una sustancia en fase líquida está relacionada con la interacción
interfacial del disolvente. Los carbones activados que tienen un mayor efecto sobre la disolución
de la tensión interfacial del disolvente, son los que se adsorben con mayor facilidad y en mayor
cantidad. En forma general, cuando es mas compleja la molécula a adsorber, mayor es la
facilidad con la que es adsorbida sobre el carbón. Las sustancias colorantes suelen estar formadas
11
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por moléculas más complejas que la del disolvente, lo que facilita su adsorción por parte del
carbón. Asimismo, a igualdad de los demás factores, cuanto mayor es la temperatura en el medio
de reacción, menor será la capacidad de adsorción; el efecto de la temperatura , sin embargo, no
es tan marcado como en el caso de la adsorción de gases. La cantidad de material adsorbido por
unidad de masa del carbón activado, depende de la concentración del soluto, a igualdad de los
demás factores. Al igual que la adsorción de los gases, hay un valor de saturación definido para
un carbón activado determinado, bajo una serie de condiciones de ensayo, y, una vez alcanzada
esa condición, el aumento en la concentración del soluto no aumentará la cantidad de adsorción
37
.
En la práctica, cuando un líquido que contiene impurezas se pone en contacto con el carbón
activado, la atracción de este sobre las impurezas será mayor que la del líquido solución. El
carbón adsorberá las impurezas, tales como, materias colorantes, olores, sabores, etc.; hasta que
alcance un estado de equilibrio, después del cual el carbón no eliminara ya esas sustancias de
dicha solución. Si al llegar a este punto se separan el carbón y el líquido y se introduce aquel en
otra cantidad del liquido inicial -más oscuro-, el carbón adsorberá mas impurezas del líquido
hasta que se llegue a una condición de equilibrio. En esta segunda vez se adsorberá menos
impurezas que en la primera y si se utilizara el carbón por una tercera vez, la cantidad adsorbida
sería aún menor. Teóricamente, esta utilización del poder de reserva del carbón, puede repetirse
varias veces, pero, su eficiencia esta afectada por diversos factores: técnicos y económicos, los
que deciden la manera como debe emplearse el carbón y el número de veces que puede
utilizarse. La rapidez con que se eliminan las impurezas de una solución empleando el carbón
activado es muy grande durante los primeros momentos del contacto, y gradualmente llega a un
punto en el que aumentando el tiempo de contacto no progresa la decoloración 38. Una de las
teorías que trata de explicar el fenómeno de adsorción en fase líquida, a pesar de sus limitaciones
de aplicación, es la teoría de Freundich o la teoría conocida con el nombre de ecuación
exponencial, que ha tenido bastante aceptación en la práctica industrial y en forma especial en la
adsorción de líquidos.
2.2.4 Características del Carbón Activado
El carbón activado se caracteriza por su gran superficie específica, interna, y su porosidad, su
estructura capilar, que definen sus propiedades de adsorción, que dependen a su vez de la forma
de obtención del carbón activado, de su estructura física y de alguna manera de su grado de
refinación 39. No obstante que, los carbones activados están incluidos dentro del grupo de
carbones de estructura amorfa, estos presentan una estructura microcristalina la que depende de
las condiciones de preparación, asemejándose a la estructura del grafito 40; ver figura 3. La
estructura del carbón activado es menos ordenada que la del grafito, debido a que los cristalitos
elementales del carbón activado, de origen vegetal, tienen orientación completamente al azar,
cuyos lados paralelos no están perfectamente orientados con respecto a un eje común
perpendicular; asimismo, el desplazamiento angular de una con respecto a la otra es totalmente al
azar y las capas de carbón se superponen una con otra de manera irregular. Otro tipo de
estructura presente en el carbón activado se describe como un red o estructura reticular,
eslabonada formando hexágonos desordenados de carbono, lo que provoca la desviación de los
planos de las capas de carbón. 41.
2.2.4.1 Los centros activos o zonas de activación
La superficie del carbón activado tiene una reactividad heterogénea ya que durante la adsorción
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solo participan las áreas con capacidad de adsorción, denominadas centros activos. Según esta
teoría, el aumento de la capacidad adsorbente de un carbón durante la activación va asociado a la
formación de nuevos centros activos. Por consiguiente, se puede suponer que la existencia de
diferentes tipos de centros activos con una capacidad adsorbente diferente indica la diferencia
entre los carbones activados, diferenciándose por clases o tipos de carbón y por la cantidad de
sus centros activos 42. La adsorción del carbón activado se debe a la cantidad elevada de poros
que se encuentran dentro de su estructura, asi como por la superficie total del área de sus paredes
y de la superficie interna del carbón activado. Los sitios o centros activos a aquellos átomos de
carbono situados en las esquinas y los filos de los cristalitos elementales, y a aquellos situados en
lugares defectivos del cristal enrejado que son más reactivos, es decir sus valencias son
incompletamente saturadas por interacciones con los átomos de carbono próximo 43. El área total
interfacial, el tamaño del poro y los centros activos dependen de la fuente del carbón y su forma
de activación o reactivación después del uso 44.
2.2.4.2 La porosidad
Durante el proceso de activación, los espacios que existen en la materia prima, originalmente
entre los cristalitos primarios, se van quedando libres de diferentes compuestos carbonosos y el
carbono es removido parcialmente desde las capas grafíticas de los cristalitos elementales. Se
entiende que la descripción anterior toma como base la madera cuya estructura interna esta
conformada por cristalitos de celulosa - (C6H10O5)n – y el carbono al cual se hace referencia es el
que esta comprendido en el carbohidrato; igual explicación corresponde al carbono proveniente
de los demás componentes de la madera (hemicelulosas y lignina). Los espacios entre los
cristalitos elementales resultantes son denominados poros, la figura 3(A) muestra la porosidad
del carbón activado. Existe dificultad para obtener información exacta sobre la forma de los
poros y de sus diversas formas probables dentro de las que se presentaría en el carbón activado.
Una hipótesis plantea las formas de los poros descritos como capilares abiertos en ambos
extremos o con una entrada cerrada, poros con entrada contraída —forma de botella—, poros de
la forma de rendijas regulares entre dos planos —forma de V—, poros afilados, poros tapados, y
otras formas 45.
En relación al tamaño de los poros, el carbón activado presenta poros pertenecientes a varios
grupos, cada grupo clasificado en función de valores de radio efectivo. Inicialmente, los poros
solían dividirse en 2 grupos, clasificados por su magnitud: microporos y macroporos. Sin
embargo, en la actualidad, la clasificación entre los grupos considera el valor del radio efectivo
siendo la unidad expresada en Å; aunque esta clasificación no esta científicamente demostrada.
Dubinin introdujo una clasificación de poros con 3 grupos: microporos, poros transicionales y
macroporos:
o Los microporos son poros de un tamaño pequeño para diferentes carbones activados. El
volumen específico de los microporos es aproximadamente de 0,15 a 0,50 mL/g y
usualmente la superficie de adsorción de estos microporos es de más del 95% del total de la
superficie específica del carbón activado. De esta manera, los microporos del carbón
contribuyen para una mayor área de adsorción mientras que los otros tipos de poros (poros de
transición y macroporos) proveen e l medio o ruta a través de los cuales las moléculas
adsorbibles pueden alcanzar rápidamente el interior de los microporos 46.
o Los poros de transición tienen doble función: primero, durante la adsorción, en condiciones
de baja presión de vapor, son comprendidos dentro del mecanismo de condensación capilar.
En la segunda función, los poros transicionales actúan como ruta hacia los microporos donde
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ocurre la verdadera adsorción. De acuerdo con Dubinin, solo algunos de los microporos estan
conectados con la superficie externa de la partícula de carbón activado. El tamaño de los
poros transicionales, está comprendido aproximadamente en el rango de radio efectivo de 20
a 1000 Å. El volumen específico de los poros transicionales usualmente va de 0,3 a 0,85
mL/g y su superficie específica no contribuye en más del 5% del total de la superficie del
carbón activado. Empleando procedimientos especiales es posible preparar carbón activado
cuya porosidad transicional es excepcionalmente desarrollada, teniendo una superficie
especifica igual o mayor a 200 m2/g 47.
o Los macroporos con un radio efectivo mayor a 1000 Å, cuyo tamaño no puede llenarse por
condensación capilar, son clasificados por Dubinin como macroporos. Los macroporos se
muestran directamente en la superficie externa de la partícula del carbón activado; los poros
transicionales se derivan de los macroporos, y los microporos de los poros transicionales 48.
En el carbón activado el radio efectivo de los macroporos está usualmente comprendido en el
rango de 5000 a 20000 Å, con un volumen específico entre 0,2 y 0,5 mL/g, y el área de este
tipo de poros no contribuye en más de 0,05 a 0,2 % de la superficie específica del carbón
activado (0.5 a 2 m2/g). El sistema de macroporos contribuye muy poco a la capacidad de
adsorción de los carbones activados; es así que un porcentaje elevado de macroporos
constituye una desventaja, debido a la pérdida de densidad por el volumen de poros. Sin
embargo, una cantidad de macroporos máxima, apropiada, es favorable debido a que sirven
siempre de conexión, ya que a través de ellos las moléculas adsorbidas se desplazan hasta
alcanzar mas rápidamente el interior de los microporos 49.
Los carbones activados de buena calidad se caracterizan por tener una gran estructura porosa,
con una gran cantidad de superficie correspondiente a los microporos, lo que puede ser obtenido
a partir de diferentes materias primas y por diversos procedimientos de activación. Con los
procedimientos actuales de activación, la tecnología de preparación siempre permite obtener un
carbón activado con una estructura porosa con poros de transición y macroporos en menor
porporción y con una gran proporción de microporos, teniendo en cuenta de que estos juegan un
papel importante durante la adsorción. Un adecuado proceso de activación causa la formación
de un gran número de microporos de modo tal que la superficie especifica aumenta,
desarrollando así la capacidad de adsorción. La cantidad y distribución de los tamaños de poros
desarrollados dentro de la partícula del carbón, son altamente dependientes del material de
origen; pero en la mayoría de los casos, es difícil determinar, para un material orgánico, qué
forma de poros estarán presentes y en qué proporción según su preparación 50. Dubinin y Kadlec
mencionan que el carbón activado preparado a partir de madera, ha llegado a formar una
molécula carbonosa teniendo una abertura de cerca de 4 Å de diámetro, preparada por
tratamiento de calor, en una atmósfera sin oxigeno: el carbón activado provino en este caso de un
producto carbonoso intermediario de la pirólisis de la madera 51.
La aplicación de carbón activado depende del radio de poros, de diferentes tamaños, presentes;
carbones para la adsorción de solventes orgánicos industriales o de gases residuales deben
contener cierta fracción de poros transicionales y en su mayoría microporos. La presencia de un
volumen significativo de poros en el rango transicional le confiere una estructura abierta, la cual
permite el acceso rápido de soluciones o líquidos hacia la estructura del microporo que se
encuentran situados dentro de la partícula del carbón, resultando una obtención rápida del
equilibrio de adsorción para adsorbatos pequeños 52.
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2.2.4.3 Superficie específica (SE)
La superficie específica del carbón activado corresponde al área libre, o expuesta, que puede
reaccionar o con capacidad de adsorción. La superficie específica, cuantificada en m² por gramo
de carbón (también m²/kg) es el valor más representativo que indica la calidad de un carbón
activado. En la práctica, mientras mayor es la superficie libre del carbón, mayor es su capacidad
de adsorción. Su determinación, sin embargo, suele ser complicada o difícil de determinar; se
evalúa generalmente a través de indicadores o por métodos indirectos, entre los que se menciona
a:
o Análisis BET: este método, propuesto por Brunauer, Emmett y Teller (BET), es el de
mayor precisión para evaluar la superficie de una muestra de carbón activado. El método
emplea un equipo que opera en base a un método volumétrico que permite determinar el
volumen del gas adsorbido a la temperatura de nitrógeno líquido en función a la presión
de equilibrio. De esta manera se cuantifica la cantidad de gas que es adsorbido por las
partículas de carbón, las que a su vez se relacionan con una constante de área del gas
adsorbido.
o Microscopía electrónica: existen varios equipos y métodos para la microscopia
electrónica. Su aplicación permite visualizar mejor la imagen de la porosidad del carbón
(ver figura 3.A); sin embargo, su uso es aún limitada en la evaluación cualitativa del
carbón activado. Probablemente con el tiempo, el desarrollo de estas técnicas supere en
eficiencia y precisión, en análisis cuantitativos que el método BET.
Los valores de la superficie específica de un carbón activado aumentan con la temperatura de
carbonización debido a la menor presencia de material volátil o derivados de alquitranes, que se
depositan en los intersticios o espacios libres de la porosidad del carbón, reduciendo el área libre
para la adsorción. El valor promedio de superficie específica del carbón vegetal varía de 1 a 2
m²/g, pero con los tratamiento especial, de activación, se alcanzan valores de superficie 100 a
1000 veces el valor original.
2.2.4.4 El pH
En la mayoría de los líquidos coloreados, a nivel industrial, que requieren ser tratados con
carbón activado, se producirá una mayor decoloración si aumentan la acidez de la solución.
Tanto el carbón como las impurezas que hayan de eliminarse tienen cargas eléctricas y los
resultados obtenidos muestran, que en general la eficiencia del adsorbente de los carbones
depende en gran parte la diferencia entre las cargas eléctricas del carbón y las partículas. Las
sustancias anfóteras, como los coloides, las proteínas y algunos colorantes naturales, etc. según
el valor pH de la solución, pueden actuar como ácidos o como bases, son adsorbidos más
eficazmente cerca del punto isoeléctrico. Un efecto del pH sobre la adsorción de los cuerpos
coloreados es el que obra frecuentemente sobre la solubilidad de dichos materiales. A menudo,
en la práctica industrial, no se pueden conseguir las condiciones óptimas para la adsorción
porque intervienen factores perjudiciales. Por ejemplo, la decoloración de soluciones azucaradas,
es más eficaz en soluciones ácidas pero la acidez daría lugar a pérdida de azúcar por inversión.
2.2.4.5 Evaluaciones del carbón activado en fase líquida
las principales pruebas para caracterizar el carbón activado para fase líquida se basan en la
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adsorción del azul de metileno, adsorción de verde malaquita, adsorción de rojo de alzarían,
adsorción de fenoles, adsorción de yodo, determinación del color de melazas y caramelo 53. Las
más utilizadas son las que se mencionan a continuación:
•
Índice de yodo: se estima por el número de mg de yodo adsorbidos por gramo de
carbón activado. Es considerado un indicador rápido de la capacidad de adsorción de
un carbón. señala que frente al yodo, indica la capacidad de un carbón para eliminar el
mismo de una disolución tipo y se emplea en la especificación de los carbones usados
en la purificación de líquidos 54. El yodo es una sustancia de fácil adsorción, de allí que
se le considere un índice óptimo para la selección de carbones que remueven olores y
colores. Asimismo, los ensayos de adsorción con yodo permiten calcular la eficiencia
relativa de un carbón activado en relación al otro, tomado como patrón 55.
•
Índice de azul de metileno: es la cantidad de azul de metileno, en solución, que es
adsorbida por 1 g de carbón activado. La variación del color de la solución, a causa de
la adsorción, es evaluada mediante análisis de espectrofotometría con luz visible.
Sin embargo, la recomendación es que la elección del carbón para el uso industrial, de adsorción
en fase líquida, debe hacerse en función de ensayos con los productos verdaderos a tratar,
midiendo el poder adsorbente con diversos colorantes o compuestos químicos 56. En algunas
aplicaciones conviene examinar ciertas propiedades del carbón, además de su poder adsorbente,
en razón que el carbón activado no es carbono puro, sino que contiene otros elementos que están
fijamente atados al carbón activado y no pueden separarse. Se recomienda, por ejemplo, elegir
un carbón con un pH compatible con el líquido que se trate. También, el carbón activado debe
tener una estructura que permita filtrar fácilmente para la separación de las sustancias
adsorbidas, del medio líquido 57.
2.2.5 Composición química del carbón activado
Carbón activado es un término genérico empleado para una gama de sustancias químicas,
carbonáceas, aunque ninguna de ellas caracterizada por una fórmula estructural definida o por un
análisis químico específico. Los carbones activados son mayormente diferenciados por sus
propiedades de adsorción que dependen a su vez de la materia prima, de su estructura física y de
sus métodos de obtención. Sin embargo, el carbón activado es caracterizado químicamente de
dos maneras:
a) Por análisis de composición elemental
Análisis de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Sin embargo, este análisis no discrimina
la parte sólida adsorbente de la parte volátil, no adsorbente, contenida dentro de los poros del
carbón.
b) Por análisis de componentes formados o eliminados por calor
Es el método más rápido, práctico y barato, para caracterizar el carbón activado, y todo tipo de
carbones. Este método basa su análisis en el hecho de que los componentes del carbón se
separan o descomponen por acción del calor. Estos componentes, efectuados sobre base seca del
carbón, son el carbono fijo, los materiales volátiles y las cenizas; la metodología de análisis es
descrita en la norma ASTM D-1762. y adoptada en las normas técnicas nacionales NTP 21:15-
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000, 21:15-024 al 21:15-026. La cantidad y calidad de los tres componentes son características
inherentes a la materia prima y a los métodos de carbonización y activación.
La descripción de los componentes del carbón se describen a continuación:
o
Carbono fijo
Es considerado el componente principal del carbón y teóricamente corresponde a carbono
puro. Los valores medios de carbono fijo varían de 60 a 80% para un carbón vegetal,
pero para que un carbón tenga características de buena adsorción (carbón activado) los
valores superan el 90 %. Los valores de carbono fijo están en relación directa con la
calidad del carbón que a su vez depende de la temperatura de tratamiento, tal como se
muestra en los siguientes valores (FAO) 58:
Temperatura (°C)
280-380
380-500
700-900
Carbono fijo %
78
84
91
Otras variables que influyen en los valores de carbono fijo son el método de activación,
el tipo y tiempo de tratamiento, la materia prima o la especie y sus valores porcentuales
de carbono, etc. El porcentaje de carbono en materias primas como la madera (base seca)
es aproximadamente 50 %. El tratamiento de activación aplicado bajo condiciones
controladas permite que los valores de carbono fijo superen el valor de 90 %; en caso
contrario, la capacidad de adsorción se reduce.
Los valores de carbono fijo del carbón activado (base seca) se obtienen, restando de 100
% los valores porcentuales de material volátil y de cenizas.
% Carbono fijo = 100
o
(% material volátil + % cenizas)
Material volátil
Formado principalmente por hidrocarburos (breas y alquitranes) de alto peso molecular
que provienen de la descomposición de la materia orgánica. El material volátil, mientras
no se elimine, queda retenido dentro de los intersticios o poros del carbón. Los valores de
material volátil disminuyen cuando se eleva la temperatura de tratamiento sea durante la
carbonización y/o activación; estos valores también son influenciados por los tipos de
tratamiento. Los valores altos de material volátil son indicativos, para la mayoría de sus
usos, de una mala calidad de carbón. Al reducir el contenido de material volátil, se
liberan el área de los poros aumenta la superficie específica y por consiguiente aumenta
la capacidad de adsorción. La eliminación del material volátil es el objetivo del método
de activación física del carbón.
Los valores de material volátil en laboratorio se obtiene calentando, sin contacto con aire,
una muestra de carbón a la temperatura de 900°C por un tiempo de 7 minutos. El material
volátil desaparece por efecto de la temperatura elevada, antes de empezar la oxidación
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del carbón.
o
Cenizas
Los valores de cenizas en el carbón dependen, por lo general, de las características
intrínsecas de la materia prima, es decir, en este caso, del contenido de cenizas de la
materia original. Los valores normales de cenizas varían, en materias orgánicas de origen
vegetal, de 1 a 10 %. En el caso de maderas comerciales, los valores de cenizas varían de
0,5 % a 5 %. Sin embargo, cuando se evalúa el carbón sin activar, obtenido de las mismas
maderas, los valores de cenizas se elevan debido a la contaminación que se produce
durante la carbonización; en algunos casos, se alcanzan valores de cenizas mayores a 20
%. En el caso de activación química, cuando se emplean sales metálicas, los valores de
cenizas suelen aumentar por la cantidad residual de las sales luego de la activación.
El análisis de cenizas se efectúa calentando la muestra de carbón activado, sobre un
crisol de porcelana, dentro de una mufla a una temperatura mayor a los 600 °C, hasta
combustión completa. La norma técnica recomienda 750 °C para maderas; en caso de
analizar materias primas con alto contenido de sílice, las temperaturas de aplicación son
más elevadas (hasta 900 °C) o a la muestra se le somete a un pretratamiento con ácido.
o
Humedad
El valor de humedad (referido a base húmeda) del carbón activado depende de la materia
prima, el tipo de proceso y las condiciones de almacenamiento del producto. En
promedio, los valores de humedad del carbón son menores al 5 %. Carbones para fines
industriales, la humedad recomendada es inferior a 4%. En carbones activados para uso
de laboratorio, los valores de humedad recomendados son inferiores al 2 %. La
característica de adsorción de los carbones activados favorece su humedecimiento, por lo
que se recomienda siempre guardar o almacenar el producto en ambiente seco y
protegido con envolturas plásticas; un mal almacenamiento puede dar lugar a resultados
elevados de humedad ( mayor al 10%) de los carbones activados.
En la práctica, son las características de composición del carbón las que definen su calidad. A
modo comparativo, se muestra en el siguiente cuadro valores de composición recomendados para
diferentes tipos de carbón vegetal, carbón sin activar y carbón activado.
CUADRO 01:Valores de Composición Recomendados para Diferentes Tipos de Carbón
vegetal, sin activar y activado.
Tipo de Carbón
C. vegetal de uso
doméstico
C. vegetal para
metalurgia
C. vegetal para
activar
C. activado baja
calidad
C. activado alta
calidad
Carbono fijo
Material volátil
Cenizas
Humedad
%
Valor mínimo
%
Valor máximo
%
Valor máximo
%
Valor máximo
65
25
10
10
70
20
5
5
75
15
5
5
85
5
5
5
95
3
2
18
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El carbono fijo del carbón activado, que representa al carbono elemental, tiene un grado de
pureza variado en su fórmula química, pues en todos los casos siempre se encuentra asociado o
en su superficie a pequeñas cantidades de oxígeno e hidrógeno. Estos elementos se combinan
con los átomos de carbono por enlace químico. La parte de los componentes, que comprende el
carbono, hidrógeno y oxígeno, a diferencia de las cenizas, conforman una parte de estructuras
químicas con grupos funcionales de tipo carboxilo, carbonilo, fenoles y otros derivados
químicos. Estos componentes permanecen en la estructura del carbón activado, como
consecuencia de una mala carbonización que permite que los grupos funcionales, o sus
derivados, se enlazen químicamente a la superficie del carbóndurante la activación. De acuerdo
la teoría de carbonización, la estructura carbonácea del carbón activado, proviene del carbono de
la lignina, que se mantiene en la estructura del carbón luego de la carbonización y de la
activación 59.
Los fabricantes de carbón activado suelen efectuar la presentación de su producto, y resalta su
calidad en función de sus componentes. En el cuadro 02 se presenta información de diferentes
tipos de carbones activados comerciales. A pesar de su antigüedad, la información presentada en
el cuadro mantiene vigencia.
CUADRO 02 :
Tipo del Carbón
Composición y otras Caracteristicas de Diferentes Tipos de Carbón
Activado Comerciales 60
Cenizas
(%)
4,5 – 6,5
pH
Materia Prima
NORIT
Carbono fijo
(%)
93 – 96
7,8 - 8,3
Madera
Tipo de
Activación
Vapor
DARCO
65 – 70
25 – 30
4,5 – 6
Madera
Vapor
SUCHAR
97 – 99
2 – 3,5
6,3 – 7
Licor Pulpa madera
Vapor
NUCHAR W
95 – 98
2 – 3,5
7,5 – 7
Licor Pulpa madera
Vapor
NUCHAR 2
CLIFFCHAR
90 – 95
89 – 90
5, - 10
3, - 4
7–8
9,5 - 10,5
Madera
Madera
Vapor
Químico
2.2.6 Caracterización Normalizada del Carbón Activado
Los fabricantes de carbón y los consumidores del producto convergen de común acuerdo para
poder precisar los valores de las características del carbón activado. Estas características del
carbón activado, normalizada, varían de acuerdo al uso del carbón activado. Además de las
normas que existen para definir las metodologías de análisis del carbón activado, se normaliza un
tipo de carbón para un uso determinado. En el Perú sólo se ha llegado a desarrollar dos normas
técnicas referentes al carbón activado 61:
o
NTP 207.024:1982. Carbón activado usado en la industria azucarera y otros productos
edulcorantes. Requisitos Generales. Establece las especificaciones que deben cumplir los
carbones activados de cualquier origen empleados en la refinación de azúcar y otros
productos edulcorantes.
o
NTP 311.331:1998. Carbón Activado para Tratamiento de Agua para Consumo humano.
Establece el carbón activado para uso como adsorbente en el tratamiento de agua para
19
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consumo humano
Las dos normar antes mencionadas han sido desarrolladas para dos tipos de uso y han sido
elaboradas por comités técnicos de azúcar y de agua. No existe ningún comité técnico
especializado en el tema de carbones activados.
En el cuadro 03, se muestran las características exigidas, por la norma técnica peruana, a los
carbones activados consumidos en refinación de azúcar y agua para consumo humano. Se
observa que la exigencia en carbones para tratamiento de aguas para consumo humano es mayor
que las exigidas en la industria azucarera. Como referencia, en el mismo cuadro, se observa que
los requisitos exigidos en norma mexicana son similares a la norma nacional, para la industria
azucarera.
La referencia a las normas técnicas es importante por el hecho que se definen los requisitos de
los carbones activados que se comercializan a nivel nacional. Las empresas consumidoras suelen
hacer siempre referencia a las normas nacionales para la compra del producto, sea de origen
nacional o importado. Asi por ejemplo, la empresa local de tratamiento de agua, SEDAPAL,
siempre considera la norma NTP 311.331: 1998 para comprar, mediante licitaciones públicas,
carbón activado para tratamiento de aguas.
CUADRO 03: Caracteristicas exigidas al carbón activado, en polvo, según normas
técnicas peruana y mexicana
ESPECIFICACIONES
CARACTERISTICAS DEL CARBÓN ACTIVADO
NTP *
⇒
Forma de consumo
Refinación de azúcar
*
Norma Oficial
Mexicana **
Agua consumo
humano **
Refinación de azúcar
***
POLVO NEGRO
APARIENCIA
5,5 – 7,5
PH
Humedad (%)
3
Densidad Aparente (g/cm )
Cenizas Totales (%)
6,0 – 8,5
< 12
<8
< 12
0,35 – 0,4
> 0,20
0,35 – 0,4
< 12
<4
< 12
Granulometría
menor 100 mesh
> 95%
> 99 %
Menor 200 mesh
> 92 %
> 95 %
> 95%
> 90 %
Menor 325 mesh
> 60%
Actividad del Yodo
> 500
Índice de Yodo (mg/g)
Adsorción con Azul de Metileno
Área superficial (m2/g)
> 500
GRANULAR
APARIENCIA
<8
Humedad (%)
3
Densidad Aparente (g/cm )
Cenizas (%)
Granulometría
< 12
< 0,25
< 0,46
<4
< 12,5
0,35 – 1,5 mm
> 8,0 (mayor 12 U.S.)
20
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* Norma técnica peruana NTP 207.024: 1982
** Norma técnica peruana NTP 311.331:1998
*** Norma Oficial Mexicana NOM-F-296-1977
Cabe agregar la importancia de desarrollar normas sobre el producto. Al respecto, el organismo
regulador, INDECOPI, mantiene siempre convocatoria abierta para la revisión y elaboración de
normas técnicas. Cuando las norma son antiguas (caso de las dos normas NTP mencionadas) se
recomienda una revisión total de la norma, de modo que se adapte a la realidad del productor y/o
consumidor nacional. Otras características, para otros usos de carbón activado, deben ser
elaboradas, tomando como referencia normas sobre carbón activado de otros organismos
regionales (CE) e internacionales (ISO). Una ventaja comparativa, para un productor nacional de
carbón activado, de participar en normalización, es la de solicitar incorporación al programa
“Cómprale al Perú” cuando el producto nacional cumple normas técnicas nacionales.
En anexos se presenta copias de las normas nacional de Perú NTP 207.024:1982, y de México
NMX-F-295-1981.
Con respecto a las propiedades del carbón activado, voy a deterinar para que ambito es de utilidad este CA
a partir de bagazo de caña.
2.2.7 Materia Prima
Respecto a la materia prima que se utiliza para la fabricación del carbón activado, esta es muy
diversa: se emplea como materia prima todas las materias de constitución lignocelulósica,
pasando por la cáscara de coco, cáscara de café, semilla de aceituna, hasta carbones bituminosos.
Entre la lista de materias primas más, utilizada para la elaboración del carbón activado, se
menciona a:
•
las maderas de roble (Quercus), araucaria (Araucaria), tornillo (Cedrelinga
cateniformis), pino (Pinus) y eucalipto (Eucalyptus) entre otras maderas comerciales.
• materias primas de origen mineral, el carbón bituminoso, antracita
• la cáscara de café, cáscara de coco, paja de trigo, bagazo, cáscara de arroz, culmos de
bambú, semillas de frutos y licores residuales de pulpas de madera, entre otras materias
carbonosas.
Una empresa de reciente incorporación al mercado nacional, la empresa mexicana CLARIMEX,
obtiene 50 tipos de carbón activado diferentes, utilizando como materia prima: madera, cáscara
de coco, hueso y carbones minerales como el lignito y hulla bituminosa. La empresa forma un
consorcio entre México y Brasil, de modo de poder abarcar todo tipo de carbones activados
obtenidos a partir de diferentes materias primas 62. En anexos es mostrada la relación de
carbones activados, con marcas comerciales , tipos y sus aplicaciones, para carbones activados
en polvo y granular, elaborados por la empresa antes mencionada.
En el cuadro 04 se puede observar diferentes materiales y sus métodos de activación. En la
activación física, se entiende que corresponde a materias primas que se pueden ser procesadas
por ese método; en el otro caso, sólo obtenido por activación química.
CUADRO 04: Métodos de Activación, física y/o química, aplicados a Diferentes
Materias Primas enpleadas a nivel industrial, para fabricar Carbón Activado 63
MATERIA PRIMA
ACTIVACIÓN
FÍSICA
ACTIVACIÓN
QUÍMICA
21
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Carbón de Madera
Aserrín de madera
Cáscara de coco
X
X
X
X
Semillas de Fruta
X
X
Cáscara de arroz
X
Bagazo
X
Turba
X
Semi-coque de Turba
X
Cáscara de café
X
Huesos de animales
X
Residuos de extracción de curtiembre
X
X
Semicoque de Hulla
En el mismo cuadro destaca las materias cáscara de coco y semilla de frutos, que pueden ser
procesadas por ambos métodos de activación, físico y químico. En el caso de madera, se prefiere
la activación química a partir del aserrín de madera, pero cuando esta bajo la forma de carbón, el
método recomendado es el físico.
En el cuadro 05, se presenta información sobre las diferentes características de carbón activado,
obtenido a partir de diferentes materias primas.
CUADRO 05: Propiedades de Carbón Activado obtenido a partir de Cuatro (4) Materias
Primas.
PROPIEDADES
CÁSCARA
DE COCO
CARBÓN
MINERAL
LIGNITO
MADERA
% Microporos
Alto
Alto
Mediano
Bajo
% Macroporos
Bajo
Mediano
Alto
Alto
Dureza
Alta
Alta
Baja
Mediana
Cenizas
5%
10%
20%
5%
Cenizas Solubles en Agua
Alta
Baja
Alta
Mediana
Polvo
Bajo
Mediano
Alto
Mediano
Buena
Buena
Pobre
Regular
0,42 g/cm³
0,48 g/cm³
0,3 g/cm³
0,35 g/cm³
1100
1000
600
100
Regeneración
Densidad Aparente
Indice de Yodo
Fuente: GAISA
64
En el cuadro anterior se observa la variación que se obtiene en las propiedades según sea el tipo
de materia prima utilizada para fabricar carbón activado: se observa el bajo porcentaje de
microporos obtenidos con madera aunque, como ventaja, la cantidad de cenizas es relativamente
baja. Sin embargo, la materia prima que más destaca es la cáscara de coco, por su alto contenido
de microporos y buena adsorción en fase líquida, representada por el elevado valor del índice de
22
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yodo.
En el cuadro 06 se presentan la materia prima empleada para elaborar diferentes tipos de
carbones activados comerciales. Los nombres comerciales mencionados son aquellos como se
les identifica rápidamente en el sector comercial de los carbones activados; en la última columna
se menciona el método de activación aplicado para obtener el carbón activado. Las activaciones
con vapor utilizan mayormente vapor de agua o CO2; en las activaciones químicas se utiliza
ácidos o sales, destacando el ácido fosfórico o el cloruro de zinc.
En el cuadro 07 se presentan valores de características de carbón activado obtenidas, en
investigación, a partir de materias primas nacionales, del bosque tropical peruano. Todos estos
resultados fueron obtenidos en investigación en la Universidad Agraria.
CUADRO 06: Nombres comerciales del carbón activado 65
NOMBRE
COMERCIAL
PROCEDENCIA
MATERIAL DE
ORIGEN
ACTIVACIÓN
NORIT
EE.UU.
madera de pino
Vapor
DARCO S-51
EE.UU.
Lignito
Vapor
SUCHAR
Inglaterra
licor pulpa al sulfito
Vapor
NUCHAR
EE.UU.
licor de pulpa de madera
Vapor
CARBORAFFIN
Alemania
Madera
Cloruro de Zinc
EPONIT
Alemania
Madera
Vapor
MAXIMIN
Bélgica
Carbohidratos
Acidos y sales
NOIR DIAMANT
Francia
Aserrín de madera
Acido Fosfórico
CUADRO 07: Características del Carbón Activado Obtenido por Activación
Química, de Cuatro Materias Primas Nacionales 66 67
CARBÓN
ESPECIFICACIONES COMERCIAL
ASERRÍN DE
TORNILLO
ASERRÍN DE
MANCHINGA
ASERRÍN DE CÁSCARA DE
CAOBA
CASTAÑA
Apariencia
Polvo negro
Polvo negro
polvo negro
polvo negro
Granular
PH
3,9
5,1
6,7
6,4
3,3
Humedad (%)
19,4
7,9
6,5
7,9
10,0
Densidad (g/cm3)
0,49
0,39
0,38
0,37
0,22
Cenizas (%)
12,3
1,9
10,4
2,3
0,51
Índice Yodo
72
110
126
119
98
Azul metileno
70,5
40,9
47,8
44,9
38,3
23
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En el cuadro 07 se observa que los carbones obtenidos de las especies estudiadas presentan
características aceptables, comparadas con la norma NTP 207.024, en lo referente a densidad
aparente y pH, a excepción de la cáscara de castaña. Sin embargo, esta última muestra una
apariencia granular, con bajos valores de cenizas. La muestra que destaca con buena capacidad
de adsorción, para fase líquida, es el carbon activado obtenido a partir del aserrín de manchinga,
aunque como defecto presenta el elevado porcentaje de cenizas.
Los estudios con muestras de aserrín se hicieron con el objetivo de plantear un aprovechamiento
de los residuos de madera que se generan durante el procesamiento industrial de las tres maderas
nacionales estudiadas: manchinga, tornillo y caoba. De las tres especies, destaca la madera de
tornillo, además de sus características medias del carbón, por el volumen de desperdicio
disponible, criterio importante al momento de plantear un estudio de obtención, a escala
industrial, de carbón activado.
2.2.8 Fabricación de Carbón Activado
El carbón vegetal, tal como sale de los hornos, presenta valores máximos de superficie específica
no mayores a los 2 m²/ g de carbón. Las partículas de este carbón presentan una estructura
interna con una gran cantidad de intersticios pero que alojan en su interior el material volátil
(sustancias alquitranadas) que se forma durante la carbonización, estas áreas presentan una baja
capacidad de adsorción. La estructura microscópica que se forma dentro del carbón y los poros
formados durante la carbonización, quedan bloqueados por el material volátil; las características
de destilación o eliminación por calor de estos materiales y su reactividad con los agentes de
activación permite su separación de la estructura del carbón. Con la activación, el material volátil
es eliminado por acción combinada de la temperatura, por arrastre y presión, dentro de un medio
que garantiza la “volatilización” de las sustancias alquitranadas. Al eliminar el material volátil,
los intersticios obstruídos quedan libres, con el consiguiente aumento de la superficie específica
del carbón. Dependiendo el método de activación, la materia prima, entre otros, la superficie
específica del carbón puede llegar a valores cercanos a los 2000 m²/g. 68.
Partículas de carbón
Fuerzas de atracción
(fuerzas de Van Der Waals)
molécula a ser adsorbida
FIGURA 04: Mecanismo de atracción de Moléculas en la Superficie del Carbón
Activado
24
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Las propiedades adsorbentes del carbón activado se deben a su acción capilar, a la gran cantidad
de microporos y a la gran área superficial que se forma en el carbón. En los centros activos, o
zonas donde ocurre la activación, se generan fuerzas que sujetan a la molécula adsorbida y entre
otras, causan un mecanismo de atracción (fuerzas de Van der Waals) del adsorbato (molécula a
ser adsorbida) o adsorción, debido a las disposición geométrica de los átomos tanto de carbono
como de otros elementos unidos por enlaces 69 ; ver figura 04 .
Existen dos maneras para la obtención del carbón activado 70:
o
en la primera, denominado activación por tratamiento físico, el carbón vegetal (de
madera o de otro material lignocelulósico) o tambien de materiales carboníferos, es
sometido a la acción de gases calentados, a alta temperatura, ya sea empleando vapor de
agua, dióxido de carbono u otros gases que actúan sobre los materiales volátiles,
provocando su arrastre y separación de la estructura del carbón. Se recomienda el empleo
de gases con oxigeno en su composición, para aumentar la reactividad del carbón.
o
la segunda manera se obtiene mediante un tratamiento termo-química, comúnmente
denominado tratamiento químico. Mediante este tratamiento, sea con cloruro de zinc,
ácido fosfórico u otros reactivos químicos, la materia prima se transforma en carbón pero
adquierendo propiedades con una gran actividad y poder adsorción.
En base a las definiciones de los tratamientos antes mencionados, se determinaron los dos
métodos industriales que se emplean para la fabricación de carbones activados: (i) tratamiento
físico, por acción de gases oxidantes y (ii) tratamiento por vía química.
Durante la pirólisis o carbonización de las diferentes sustancias orgánicas, se elimina casi todo el
hidrógeno y el oxigeno. El carbono restante se cristaliza en formas irregulares, pero la
descomposición de la materia y formación del alquitrán rellena los espacios porosos dando como
resultado una capacidad baja del adsorbente. La finalidad de la activación es limpiar los poros de
los compuestos derivados del alquitrán 71. Aunque la activación de los carbones aumenta
enormemente su superficie, por la eliminación de hidrocarburos que obstruyen los espacios
porosos 72, los procesos de fabricación y sus productos difieren ampliamente por la materia
prima y el método utilizado73. La activación se obtiene directamente a partir del carbón o
indirectamente a través del uso del aserrín. Cuando se emplea carbón, la activación se realiza
mediante la aplicación de gases a temperatura elevada (método físico); el empleo del aserrín se
hace con aplicación de sales (método químico).
Un esquema de la fabricación del carbón activado, sea por el método de activación física o
química es mostrada en la figura 05. En la misma figura se plantean, de manera esquemática, las
rutas de transformación de materias primas maderables para la obtención de carbón activado, sea
por la vía física o por la vía química. Las variaciones en calidad de los carbones activados,
resultan, como ya se mencionó, de la influencia del tratamiento aplicado, de la variación de sus
parámetros de control y de la materia prima. Según la calidad del carbón, evaluado por su
superficie específica, se tienen dos tipos de carbón: (1) para tratamiento en fase líquidas o de
decoloración de soluciones; (2) para adsorción y retención de gases, esta última requiere un
mayor valor de superficie específica.
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FABRICACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO
Carbono fijo mayor a 80%
Superficie específica
1-2 m²/g
Carbón de aserrín
Carbonilla
CARBÓN VEGETAL
Gas seco a
1000°C: H 2 Ov,
CO 2 , Cloro
Molienda
aserrín
Tamizado Tamiz 40
mesh
ACTIVACIÓN
FÍSICA
ACTIVACIÓN
QUÍMICA
Mezcla con ZnCl2
T =600-700°C
(sin O 2 )
Enfriamiento
Partículas
finas
Cámara de
activación
Carbón
Activado
Lavado y Filtrado
Gas a
recuperación
Secado
Carbón Fase Líquida (< 1000 m²/g) : decoloración líquidos, azúcar, agua potable. MP :
madera, huesos, papel, turba
Carbón Fase Gaseosa (1000-2000 m²/g) : retención de gases, purificación de ambientes.
MP : cáscaras coco, de café
FIGURA 05: Esquema de Fabricación de Carbón Activado a partir de Materias
Primas Maderables 74.
La empresa Calgon-Mitsubishi propone un esquema de producción de carbón activado a partir de
tres tipos de materias primas: carbón mineal (coal), cáscara de coco (coconut shell) y el aserrín
de madera (woods sawdust) . A partir de materias primas procesadas, dos de ellas tratadas por
activación física, y la última con activación física y química, se obtiene dos tipos básicos de
carbón activado: el carbón en polvo (powder carbon) y el carbón granular (crushed carbon). Un
derivado es el denominado carbón peletizado o moldeado (pellet carbon). En la figura 06 se
muestra el diagrama de flujo, original, propuesto por la empresa citada .
26
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FIGURA 06: Diagrama de Flujo para la Producción de Carbón Activado, de la
Empresa Calgon Mitsubishi, de 3 materias primas: carbón mineral (coal), cáscara
de coco (coconut shell) y aserrín de madera (woods sawdust).
El diagrama de flujo de la figura anterior propone las siguientes etapas, descritas en el siguiente
cuadro, para la producción de carbón activado por activación física o química, y la obtención de
tres productos:
CUADRO 08: Etapas de Producción de Carbón Activado a partir de 4 Materias
Primas c
TIPO DE
MATERIA
PRIMA ACTIVACIÓN
Carbón
mineral
Física
ETAPAS
MO1
IMP
ACT
MO2
X
X
X
X
X
X
Carbón granular
X
X
Carbón en pellets
X
X
Carbón granular
X
Cáscara
coco
(carbón)
Física
Carbón
madera
Física
Aserrín
madera
Química
PEL
PRODUCTO
X
X
X
TAM
Carbón en polvo
Carbón en pellets
X
X
X
Carbón en polvo
X
X
X
Carbón en polvo
X
X
X
Carbón granular
X
X
Carbón en pellets
X
X
MO1: primera molienda (crushing)
IMP: impregnación con reactivos químicos (impregnation reagent)
PEL: moldeado o pelletizado (molding) ACT: activación (activation)
MO2: segunda molienda (crushing)
TAM: tamizado (sieving)
La forma de los productos son mostrados en la figura 07.
c
fuente: Calgon Mitsubishi Chemical Corporation
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FIGURA 07: Formas de Presentación del Carbón Activado: en polvo (izquierda),
granular (centro) y en pellets (derecha). Fuente: Calgon-Mitsubishi (2004).
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3. MÉTODOS DE ACTIVACIÓN
3.1 Activación física
Esta forma de activación es la mas utilizada; como materia prima emplea el carbón vegetal
granulado, obtenido previamente en métodos de carbonización a temperaturas entre 400 a 600°C.
El carbón vegetal, molido, se coloca dentro de un lecho de activación (construido en material
resistente a altas temperaturas) por donde se hace pasar corrientes de gas a temperaturas entre
800 a 1000 °C. Como gases para la activación se emplea el vapor de agua, dióxido de carbón,
cloro, e incluso gases provenientes de una combustión.
El carbón vegetal que se utiliza para la activación debe tener un cierto requisito de calidad para
que pueda ser activado con eficiencia. Se recomienda emplear un carbón obtenido a partir de
materias primas homogéneas, con un contenido de carbono fijo inicial mayor al 70 % y material
volátil; estas características se pueden controlar mediante las condiciones de carbonización
inicial. El método mismo de carbonización es muy influyente: carbones vegetales de métodos
fosas o parvas no son recomendables, a no ser que se tenga un buen control sobre las condiciones
de carga, carbonización y descarga.
En la activación física con gases se emplea el carbón vegetal, materia prima, que luego de ser
sometido a una molienda, es enseguida clasificado, empleando tamices de diferentes tipos de
abertura, con el propósito de uniformizar el tamaño de partículas antes de la activación. Los
gases más utilizados para la activación son el vapor de agua, el dióxido de carbono, el oxígeno,
así como también los gases de cloro, azufre, amonio y otros 75. Entre los agentes activantes
tambien se puede utilizar el aire, cuya activación ocurre a 600ºC, sin embargo, a pesar de su bajo
costo, su uso genera reacciones exotérmicas difíciles de controlar. Por lo general, los gases
activantes son gases inertes los que permiten obtener carbones activados de buena calidad. El gas
dióxido de carbono se aplica a 900ºC y el vapor de agua, de bao costo, alrededor de 1000ºC 76 77.
El carbón activado obtenido a partir de gases calientes es luego enfriado dentro de un recipiente,
sin contacto con el aire. Adicionalmente, el carbón activado y enfriado es luego tratado con una
solución de ácido clorhídrico (HCl) para ajustar el pH y eliminar, de la superficie de carbón
activado, el agente remanente, seguido por lavado con agua 78.
Durante la activación física se eliminan hidrocarburos retenidos, por procesos sucesivos de
oxidación y destilación de manera que se eliminan los productos volátiles, a temperaturas
menores que la de su temperatura de ebullición 79. La eliminación de estos hidrocarburos deja la
superficie del carbón limpia y en condiciones de atraer y adsorber otras sustancias 80.
Además de su destilación y oxidación, otra importante reacción para la eliminación de materiales
volátiles, es la oxidación misma del carbón primario 81. Esta reacción procede a diferentes rangos
de temperatura, sobre diferentes zonas de la superficie expuesta a la acción del agente de
activación, lo que favorece la conformación de nuevos poros. En la activación con vapor, durante
la reacción del agente de activación con el carbón, se forman compuestos de superficie compleja,
descomponiendo al carbón oxidado, que es removido de la superficie como gas oxidado
(monóxido o dióxido de carbono) 82. Como resultado, estos compuestos de carbono, no
saturados, son expuestos sobre la superficie de cristalitos del carbón activado y los sitios activos
quedan listos para reaccionar con moléculas adicionales del agente de activación.
Las condiciones industriales aplicadas durante la activación en fase vapor son las siguientes:
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Materia prima
Carbonización
Aserrín de madera
400 °C x 2 horas
850 °C
Intervalo de tiempo 30 min
Temperatura activación
950 °C x 60 min
Activación: pretratamiento con gas
La reacción básica del carbón con vapor de agua es endotérmica, representadas por las
ecuaciones siguientes 83:
C + H2O
⇒
C(H2O)
⇒
C(O)
⇒
C (H2) + CO – 31 kcal
H2 + C(O)
CO
En la figura 08 se muestra un diagrama de flujo de producción para la obtención de carbón
activado a partir de la madera de eucalipto. En la figura, luego de obtenido el carbón vegetal, se
propone que el material sea tratado con vapor de agua a temperaturas cercanas a 1000ºC.. En este
caso, el diagrama propone dos tipos de carbón, clasificados por el tamaño de partícula: el carbón
activado en polvo y el carbón activado granular. Ambos tipos de carbón presentan diferentes
tipos de granulometría, siendo la más fina la del carbón activado en polvo.
La empresa Clarimex resume la descripción de su proceso de activación física como la oxidación
de la materia prima con un agente oxidante, vapor de agua, a temperaturas constantes de 800 °C.
En la figura 09 se presenta una figura de la planta de activación física de la empresa mencionada.
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MADERA DE EUCALIPTO
TROZADO
CARBONIZACIÓN
CARBON VEGETAL
MOLIENDA DEL CARBON
TAMIZADO
ACTIVACION EN LECHO
FLUIDIZADO CON VAPOR DE AGUA
CARBON ACTIVADO
(C.A.)
C.A. EN POLVO
TAMIZADO
C.A. GRANULAR
EMBOLSADO
PELETIZADO
C.A. EN PELLETS
FIGURA 08: Diagrama de flujo de la obtención física del carbón
activado a partir de eucalipto 84
31
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FIGURA 09: Planta de Activación Física para Carbón Activado
3.2 Activación química
Se obtiene mezclando la materia prima, principalmente aserrín de madera, seco, con un agente
químico activante, principalmente cloruro de zinc o ácido fosfórico. La carbonización/activación
se realiza en una retorta con una temperatura de tratamiento entre 500 a 900°C; a temperaturas
altas, la activación es mayor. Concluido el proceso, se descarga y se enfría y se lava el carbón
para recuperar el agente activador. Luego el carbón activado se filtra y se seca.
El carbón activado elaborado con compuestos clorados a altas temperaturas (700 – 800ºC) en una
atmósfera inerte, está conformado por partículas cuyo diámetro efectivo, zona de entrada, de los
poros va de 6.2 a 8 Å. Dubinin y Kadlec et al han demostrado que la preparación del carbón
activado con el tratamiento de cloruro de zinc de una mezcla de turba da como resultado la
formación de poros de cuello estrecho -botella-, mientras la de la mezcla de aserrín no produce
este tipo de poros. El mejor modo de controlar la accesibilidad de poros es probablemente
regulando la temperatura de descomposición; un aumento de la temperatura de activación
disminuye las dimensiones de las cavidades y cuellos de los poros 85.
El proceso de activación química es aplicada directamente a la materia prima, a diferencia de la
activación física donde tiene que haber una carbonización previa a la activación. Los
procedimientos químicos de activación son obtenidos por impregnación empleándose sustancias
deshidratantes como el cloruro de zinc, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido bórico, ácido
nítrico, sulfuro de potasio, sulfatos de magneso y sodio, tiocionato de potasio, además de otras
sustancias químicas. Los reactivos se mezclan con la materia prima, teniendo en cuenta un
tiempo y temperatura de reacción apropiados. Al inicio del tratamiento se produce la
carbonización y consecutivamente la activación, produciéndose gases oxidantes y la degradación
de las moléculas orgánicas, por deshidratación, restringiéndose así la formación de brea. 86 87. De
acuerdo al principio de activación, los carbones activados químicamente presentan un área
superficial considerablemente mayor a la del carbón activado por procedimiento físico 88. Los
agentes oxidantes reducen al máximo la formación de brea y tanto el cloruro de zinc como el
ácido fosfórico actúan como un fuerte deshidratante y permiten la combinación del hidrógeno
32
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con el oxígeno de la célula para formar agua. Los vestigios de agua son eliminados, con lo cual
sólo pueden formarse cantidades muy pequeñas de alquitrán mientras que la mayor parte de este
compuesto se transforma en compuestos de carbono. De esta manera los poros del carbón quedan
libres y en consecuencia, el resultado es un producto con una gran superficie específica. Se
considera que los métodos de activación química dan siempre óptimos resultados en lo que se
refiere a porosidad y superficie libre de activación 89 90.
El cloruro de zinc es el reactivo químico de activación más empleado, a escala industrial, en
Europa y Japón. Para este proceso, las condiciones de aplicación en la activación son las
siguientes:
Relación materia seca : cloruro de zinc 1 %
tiempo de impregnación
Temperatura de tratamiento
Tiempo de tratamiento
Recuperación de cloruro de zinc
1kg : 4 L
mínimo 24 horas
Entre 600 a 700 °C
60 a 90 min
Hasta 98 %
Sin embargo, se puede activar a temperaturas entre 400 a 900ºC 91. Asimismo, también se ha
utilizado el ácido sulfúrico a temperaturas de activación en un rango de 375 y 500ºC, con
buenos resultados, aunque el problema con este agente activante es que produce corrosión al
equipo empleado. Luego de la activación, el carbón es lavado con agua y ácido para luego ser
empaquetado y utilizado en varias aplicaciones 92. Otros métodos de activación química emplean
el ácido fosfórico, el ácido bórico o el sulfuro de potasio, destacando el primero. Al igual que el
cloruro de zinc, el ácido fosfórico actua sobre la materia prima, deshidratándola y combinándose
con los compuestos oxigenados e hidrogenados, para dar agua como subproducto. Esta reacción
favorece la activación, pues habrá menor cantidad de material volatil incorporado en la
estructura del carbón.
La ventaja más importante en el ámbito industrial al utilizar el método químico con cloruro de
zinc es que se puede recuperar parte del agente activante, llevando esto a una disminución en los
costos por insumos y un menor impacto ambiental. Otra ventaja es que los costos fijos son
menores, y como consecuencia se tendrá un menor costo de producción a corto y mediano plazo
93
. Asimismo, el método químico tiene la ventaja de desarrollarse por la modalidad de
autignición o autotérmica, lo que baja ls costos por consumo energético clásico 94. En la figura
10 se muestra la imagen de un equipo industrial utilizado en la activación química. En la figura
11, se muestra el diagrama de flujo de la obtención del carbón activado a partir del aserrín de
pino, el material es tratado a 600- 700ºC. Este material es carbonizado en hornos rotatorios
donde el aire es excluido (evitando la calcinación), teniendo lugar a la descomposición
piroleñosa.
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FIGURA 10: Equipo Utilizado en la Activación Química
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ASERRÍN DE MADERA
IMPREGNACIÓN CON ZnCl
CALCINACIÓN-ACTIVACIÓN
a 600º-700 ºC
CARBÓN ACTIVADO
Recuperación de
reactivo
LAVADO (H2O Y HCl)
MOLIENDA HUMEDA
SECADO Y
HOMOGENIZACION
EMPACADO
FIGURA 11: Diagrama de flujo de la obtención química del carbón activado a
partir de aserrín de madera 95
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3.3 Rendimientos de carbón activado
RENDIMIENTO EN ACTIVACIÓN FÍSICA
Los rendimientos de carbón activado van a depender de las condiciones del proceso y de la
materia prima. Tambien se toma en cuenta el rendimiento por etapas: de materia prima a carbón
(R1) y de carbón a carbón activado (R2), para el caso de activación física. En el otro caso, para
activación química, se consideran los rendimientos de materia prima a carbón activado. Tambien
se toma en cuenta los rendimientos por las etapas siguientes como son el lavado, tamizado,
pelletizado y molienda.
Un estudio de activación física, en laboratorio, con carbón de Eucalyptus globulus (R1=28 %)
dio como resultados los siguientes valores 96:
TEMPERATURA DE
ACTIVACIÓN
RENDIMIENTO DE
ACTIVACIÓN (R2)
RENDIMIENTO GLOBAL
1000 °C
61,2 %
17,1 %
900 °C
66,3 %
18,6 %
800 °C
68,4 %
19,2 %
(R1XR2)
En proceso de activación física, los factores de consumo, por cada tonelada de carbón activado
producido son 97:
•
1500 kg de brea coquificada de madera (tar)
•
3000 kg de carbón de madera; equivalencia: R’2 = 33,3 %
•
10000 kg de vapor
•
2000 Kw-h de energía eléctrica
Comparando el rendimiento de activación (R2) de laboratorio, este valor es mayor al valor R’2
industrial de 33,3 %; hay una sobreestimación de casi 100 % del valor industrial respecto al valor
experimental.
Sin embargo, de experiencias en Ecuador, se sabe que se requiere de 1,7 a 2,0 ton de carbón
vegetal por cada tonelada de carbón activado producido. El requisito de madera, molida, es de 10
ton, con 5 % de humedad (bms) y tamizada en malla de 3 mm de abertura 98. En este caso los
valores del rendimiento de activación R2 varían de 58,8 a 50 %.
Un estudio de activación con residuos de carbón de leña evaluó la influencia del tipo de gas y
tiempo de tratamiento sobre el rendimiento de carbón activado y su superficie específica. El
autor confirma que la leña resulta un material adecuado para la preparación de carbones
activados de alta capacidad adsortiva mediante la activación con dióxido de carbono y vapor de
agua 99. dio como resultado los siguientes valores:
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CUADRO 09: Rendimiento de Activación a partir de Carbón de Leña
Gas de activación
Vapor de agua
CO2
1. Tiempo de tratamiento
40 min
60 %
• rendimiento
2
400
• Superficie específica (m /g)
2. Tiempo de tratamiento
120 min
20 %
• rendimiento
2
1103
1100
• Superficie específica (m /g)
RENDIMIENTO EN ACTIVACIÓN QUÍMICA
Los valores de rendimiento en activación química de laboratorio difieren con los valores
industriales, aunque la información presentado muestra caso inverso que en la activación física.
Para el caso de resultados de laboratorio, se tuvo los siguientes valores, con muestras de especies
tropicales:
MATERIA PRIMA
Cáscara de fruto de castaña
RENDIMIENTO %
Promedio
Máximo
Mínimo
27,7 %
33,9 %
24,1 %
33,8 %
20,7 %
Aserrín de madera tornillo
Aserrín de madera manchinga
21,1 %
24,0 %
18,1 %
Aserrín de madera caoba
23,0 %
27,8 %
18,3 %
En el caso de la activación química a nivel industrial, los factores de consumo, por cada tonelada
de carbón activado, en polvo, son:
•
3000 a 3200 kg de aserrin; rendmiento equivalente de 31,3 a 33,3 %
•
400 a 600 kg de cloruro de zinc
•
300 kW-h de energía eléctrica
•
2000 m3 de coke
Comparando valores de rendmiento de activación, se observa que los rendimientos industriales
superan a los de laboratorio. Esto es una ventaja comparativa pues garantiza un bajo costo de la
materia prima en el caso que se desee considerar este proceso en un proyecto de instalación.
Ventajas y Desventajas de los Métodos de Activación
A continuación se mencionan una lista de ventajas y desventajas según el método de activación a
emplear 100:
37
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ACTIVACIÓN FÍSICA
ACTIVACIÓN QUÍMICA
Ventajas
•
Tiene bajos costos de operación de
planta
•
La temperatura de tratamiento es
relativamente baja, menor a 700 °C
•
No utiliza reactivos químicos, por
consiguiente tiene un impacto
ambiental menor que el químico
•
El carbón activado se obtiene en una
sóla etapa de conversión
•
Gran parte del agente activante se
pueden recuperar
•
Los costos de maquinaria de
activación son relativamente menores
•
Tiene bajo costo energético
Desventajas
•
La temperatura media de activación
es elevada, mayor a 900°C
•
Tiene mayor costo de operación
durante la activación
•
Requiere de doble etapa para
convertir materia prima (madera) en
carbón activado
•
Utiliza reactivos químicos que
pueden
ser
contaminantes
o
corrosivos
•
Tiene costo energético elevado
•
Tiene costo elevado en capital de
trabajo (equipo de activación)
Asimismo, comparando los gases utilizados para la activación física, se menciona lo siguiente
101
:
•
Respecto al gas aire, si bien es cierto que es de bajo costo, se produce una reacción
exotérmica muy difícil de controlar durante la activación;
•
Con relación al CO2, al ser un gas inerte, no causa reacciones exotérmicas; sin
embargo el costo del gas es mayor que el del aire
•
Con relación al vapor de agua, requiere d temperaturas elevadas de activación, cerca a
1000°C; además la reacción durante la activación es endotérmica, lo que permite un
mejor control del proceso. El costo del vapor de agua es menor que el del CO2.
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4. Usos del Carbón Activado
En la práctica, ningún tipo de carbón tiene capacidad para diferentes usos: dos carbones
activados pueden contener el mismo porcentaje de carbón activo, uno puede ser valioso como
adsorbentes de gases, mientras que el otro es adecuado como un medio decolorante de azúcar,
pero ambos llegan a ser casi inútiles cuando se intenta intercambiar sus aplicaciones. Aunque,
para facilitar la comercialización, se suele agrupar por criterios similares de uso; se toma como
referencia si el carbón es granular o en polvo, de activación física o activación química, de fase
líquida o de fase gaseosa. Así por ejemplo, el carbón de fase líquida, en polvo, con superficie
específica hasta 1000m²/g, obtenido a partir de huesos, madera, turba, lignito, residuos de papel,
se le utiliza para decoloración y refinación de azúcar, purificación de agua, clarificador de
disolventes, recuperación de caucho, etc. Los carbones de adsorción en fase líquida son polvos
ligeros y sedosos que se utilizan principalmente en la decoloración de líquidos 102; la refinación
de azúcar y el tratamiento de agua constituye ahora más de la mitad de usos del carbón activo en
procesos de fase líquida 103. En cambio, el carbón de fase gaseosa con superficie específica entre
1000 a 2000 m²/g , carbón granular y denso, obtenido a partir de cáscara de coco, turba, carbón
mineral y residuos de petróleo, se aplican para recuperación de disolventes volátiles, purificación
y separación de gases, aplicaciones catalíticas en industria química 104.
Dentro de los principales usos de los carbones activados destacan la refinación, la potabilización
de aguas, tratamiento de aguas servidas, además de retener emisiones gaseosas que deterioran la
atmósfera. El carbón activado es ya calificado como un ecomaterial por el gran beneficio del
que deriva su utilización 105.
Las características para el uso son un requisito de comercialización de carbones activados. Todos
los fabricantes brindan esta información; en la sección anexos se muestra un listado de carbones
activados de la marca Clarimex, por tipo de carbón en polvo o granular, y los usos
recomendados.
Uso en la industria de alimentos
El uso del carbón activado para mejorar el aroma, color y sabor, además de eliminar bacterias de
muchos productos alimenticios -gelatina, vinagre, cerveza, jugos de fruta, vinos, whisky, azúcar,
aceites y grasas- ha proporcionado un mercado importante para este, obteniendo un producto
uniformemente coloreado y de buen aroma. Además no causa otra variación que la desaparición
de impurezas adsorbidas, las que siendo insolubles, no dejan compuestos de reacción en el
producto alimenticio, siendo una alternativa en los diversos tratamientos químicos106 107. El
carbón también se utiliza para eliminar jabones y peróxidos, para no ejercer un efecto venenoso
del aceite sobre los catalizadores cuando es hidrogenado 108.
Tratamientos de aguas
La adsorción constituye uno de los procesos más utilizados dentro de los sistemas de tratamiento
de aguas. Se emplea, fundamentalmente para retener contaminantes de naturaleza orgánica,
presentes en general en bajas concentraciones, lo que dificulta su eliminación por otros
procedimientos. Cabe citar la eliminación de compuestos fenólicos, hidrocarburos aromáticos
nitrados, derivados clorados, sustancias coloreadas, así como otras que comunican olor y sabor a
las aguas. La operación es menos efectiva para sustancias de pequeño tamaño molecular y
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estructura sencilla, que suelen ser fácilmente biodegradables y, por ello, susceptibles al
tratamiento biológico 109. El uso más importante en el tratamiento del agua potable es la
eliminación de los excesos de cloro, actuando también como desinfectante, purificando el agua
de estanques industriales y acuarios 110.
Para tratamiento de aguas, la empresa Cargold, ofrece un carbón para tratamiento de aguas, F23,
con las siguientes características:
• Tipo de carbón
polvo negro, sobre malla 200
• Activación
química
• PH
6,5
• Actividad al azúcar 95 %
• Total cenizas
2,7 %
• Cenizas solubles
0,1 %
• Fierro
0,002 %
• Humedad
5%
• Densidad
0,4 g/cm3
Procesos catalíticos
Estos carbones encuentran aplicación en diversos procesos de catalización, por ejemplo para
catalizar la formación del cloruro de sulfuro por unión del gas sulfuroso y el cloro. El carbón no
sólo proporciona una superficie extensa, sino que puede actuar también como promotor e influir
sobre la rapidez de la reacción 111. Cuando el carbón activado es usado como apoyo catalítico,
los poros de tamaños más grandes pueden ser importantes como lugares de deposición de la
catálisis 112. Entre los usos del carbón activado como portador del catalizador se menciona al
proceso de hidrogenación en la obtención del alcohol metilo, gasolina, etc. y como catalizador de
procesos de desulfuración de los gases industriales y elementos de depolarización en procesos de
galvanización 113.
Adsorción de vapores y gases
La adsorción de ciertos gases también se efectúa con el carbón activado. En este caso, por lo
general, se prefieren los tamaños grandes de partículas teniendo un aspecto granular, ya que para
ese caso se reduce al mínimo la resistencia al paso del aire de las capas relativamente gruesas; y
su aspecto se diferencia por ser un nódulo denso y duro 114 115. El carbón activado es efectivo
para adsorber impurezas presentes en concentraciones de p.p.m. A temperatura alta, la adsorción
es más fácil y el tiempo de adsorción puede realizarse en segundos. Las propiedades del carbón
activado se aplican para remoción de gases contaminantes ácidos, remoción de compuestos
sulfurosos y mercaptanos, eliminación de residuos de aceite lubricante presentes en aire o gases
comprimidos y para la remoción de trazas dee vapores de mercurio presentes en combustibles
gaseosos 116.
Recuperación de disolventes
El uso más importante del carbón activado es la recuperación de vapores de disolventes
mezclados con el aire 117. En muchos casos no es económico ni sencillo emplear métodos de
purificación para su recuperación; pero cuando pueden separarse por adsorción, el empleo del
carbón activado proporciona un tratamiento de bajo costo y de fácil uso 118. El carbón activado
granular es utilizado en filtros industriales actuando en contra de los vapores orgánicos
solventes, gases ácidos, monóxido de carbono, dióxido de azufre, cianuro de hidrógeno, amonio,
benceno, acetona, alcoholes, sulfuro de hidrógeno, vapores de mercurio, helio, neón, argón,
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eliminación de olores desagradables y compuestos tóxicos en fase gaseosa en las diferentes
ramas de la industria entre otros 119.
Máscara antigás
Es el ejemplo típico en la adsorción de una mezcla de gases. Estas máscaras, utilizada, por
militares e industriales, para la protección de varios tipos de vapores orgánicos, comprende
capas relativamente delgadas a través de las cuales pasa el aire; se prefire las partículas mas
pequeñas de carbón granular que las usadas en los filtros industriales porque proporcionan un
buen contacto y eliminan completamente los vapores y gases perjudiciales 120.
Aire acondicionado
El carbón activado en sistemas de aire acondicionado cumple funciones de remover olores y
purificar el ambiente; así el aire tratado puede ser recirculado y reutilizado en las mismas
instalaciones. En este caso se emplean un carbón activado especial, duro y granular 121.
Cultivo In Vitro
El carbón activado es utilizado en cultivos in vitro de tejidos, con frecuencia es incluido en la
formulación de medios de cultivo de hongos (Phytophthora infestans) y de orquídeas, tanto para
la siembra de plántulas como de protocormos obtenidos a partir de semillas o de meristemas.
Para el cultivo in vitro de orquídeas se utiliza carbón activado en medios de germinación además
de los medios de desarrollo como para etapas posteriores (replante) a una concentración de
2gr/L.122. Algunos solutos de una solución son adsorvidos por el carbón activado cuando entran
en contacto con este; el grado de adsorción depende de la temperatura, el pH y la composición
química de la sustancia adsorbida, siendo mayormente adsorbidos los compuestos
moderadamente polares y poco solubles 123.
Fabricación de Productos Químico - Farmacéuticos
El carbón activado en la fabricación del algunos químicos y productos farmacéuticos mejora la
calidad de las sustancias y disminuye costos de fabricación. Algunos de los productos que
pueden purificase con el carbón activado librándolos de impurezas son: ácido fosfórico, ácido
gálico, ácido glutámico, ácido láctico, ácido sulfanílico, arsfenamina, atabrina, benzoato de
sodio, cafeína, estreptomicina, ferrocianuro de calcio, glicerina, glutamato monosódico,
hidroquinina, penicilina y procaina 124.
Como Medicamento
Se caracterizan por su alto grado de limpieza y cumplen con toda la exigencia de la farmacopea.
Sus grandes propiedades de adsorción garantizan su aplicación en la medicina con magníficos
resultados en los mamíferos 125. El carbón activado, se emplea como adsorbente y desinfectante
de enfermedades del tubo digestivo, en infecciones, así como también en el caso de enteritis
tóxicas de origen alimenticio, remoción de bacterias de alto peso molecular que son fácilmente
adsorbidas. También se utiliza en gastritis aguda, casos de envenenamiento por hongos,
intoxicaciones con arsénico, fósforo, fenol, estrictina, kerosene, insecticidas, en dosis excesivas
de analgésicos, píldoras antidepresivas, etc. 126 127.
41
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Otros usos
•
•
•
•
•
•
•
en la elaboración de filtros para cigarrillos, mejorando la absorción de compuestos
nocivos como la nicotina;
en la fabricación de deodorizadores para refrigeradoras, para la eliminación de olores
producto de la fermentación o descomposición de alimentos;
Para retener y adsorber gases radiactivos (yodo radiactivo, kriptón y xenón) que son
absorbidos antes de ser liberados a la atmósfera;
en la neutralización de herbicidas en el suelo: el carbón activado adsorbe los
plaguicidas residuales persistentes como la atrazina y el diurión;
desactivación de insecticidas ingeridas por animales;
en tratamiento de alcantarillas;
tratamiento de licores: para control de color y olor (cervezas, licor “sake” en Japón).
En el cuadro 10 es presentada una lista de las actividades donde se utiliza el carbón activado y el
tipo de contaminante que es eliminado o retenido por el carbón.
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CUADRO 10: Aplicaciones del carbón activado por Actividad y Tipos de
Contaminantes Eliminados d
INDUSTRIA / APLICACIÓN
Adhesivos
Producción de baterías
Celofán
Sistemas de computación
Lavado en seco
Protección de componentes electrónicos
Muebles de espuma
Campanas de ventilación
Laboratorios
Tolueno, acetatos alcoholes
Mercurio
Acetona
Hidrogeno sulfurado, gases ácidos
Percloroetileno
Hidrogeno sulfurado, cloro
Formaldehído
Amoniaco, mercurio, formaldehído, yodo
radioactivo, arsine y fosfenos
Mercurio
Oxido de Etileno, formaldehído
Mercurio
Gases ácidos, amoniaco, mercurio yodo
radiactivo.
Bacteriostático (disminución del crecimiento
bacterial por el carbón)
Gases ácidos
Respiradores militares
Gases de guerra
Museos, purificación del aire
Dióxido sulfúrico
Plantas de energía nuclear
Yodo radiactivo
Petroquímicos
Amoniaco, gases ácidos
Imprenta y empaque
Tolueno, xileno, acetatos, alcoholes
Tratamiento de agua potable
TMH, VOC, sabor y aroma, cloro
Granjas avícolas , desecho animal
Amoniaco
Curaciones / terapias
incluyendo hidrocarburos clorinados
Caucho
Cetona, etílica metílica, tolueno, hexano
Industrias de semiconductores
Arsina, fosfenos
Plantas de tratamiento de agua s sucias
Hidrogeno sulfurado
Artículos deportivos
Hexano
Vapores de fundición
Dióxido de sulfuro, dióxido de nitrógeno
Minería
Hospitales
Hidrogenación
Respiradores industriales
Tratamiento de agua doméstico
d
CONTAMINANTES ELIMINADOS
Fuente: ACS ACS. Medio ambiente. “Introducción a los carbones activados”.U.R.L. www.acsmedioambiente.com. 2001.
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5. ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA ACTUAL Y PRECIOS DE
MERCADO
La información sobre el mercado del carbón activado ha sido obtenida a partir de la información
registrada por la Dirección de Aduanas, hoy día administrada por la Superintendencia Nacional
de Administración Tributaria (SUNAT). Se obtuvo información sobre la importación de carbón
activado, en base a la sub-partida 3802100000 – Carbones Activados – del Regimen de
Importaciones definitivas de Aduanas, de la clasificación NANDINA, decisión 535 de la
Comunidad Andina.. La información correspondiente para los años 2000 al 2004, en el anexo 01,
se encuentra clasificada por importación por empresa importadora y país, que incluye montos de
importación FOB, CIF y cantidades importadas en kg. La información incluye para los años
2002 a 2004 (anexos 1.1, 1.2, 1.3) relación de importadores, volumenes de venta y cantidad de
producto, clasificados por país de origen y procedencia del carbón activado. Para los años 2000 y
2001 (anexos 1.4 y 1.5), la información es similar, salvo que sólo se menciona país de
procedencia.
La información de Aduanas solo consignaba hasta el año 2001, país de procedencia del producto
importado; con los cambios políticos del sector, a partir del año 2002 hasta la fecha, se consigna
además el país de origen del producto. La diferencia entre ambos caoss es que el país de
procedencia corresponde al lugar del puerto de embarque final del producto hacia el Perú,
mientras que país de origen corresponde al país de producción. Si bien la mayor de los países de
procedencia son los mismos países de origen se ha detectado que suele haber una cadena
adicional en el comercio hasta que el carbón activado importado llegue al Perú. En el año 2002
(anexo 1.1) se observó que en el caso de Filipinas, el carbón fabricado con destino al Perú, viene
vía otros puertos de embarque ubicados en Taiwan, Corea, Singapur e incluso México; una parte
del carbón activado procedente de Indonesia llega al Perú, vía Singapur y el carbón de Reino
Unido, vía EE.UU. Para el año 2003 (anexo 1.2) se observó carbón activado de origen alemán,
importado vía Chile y carbón de Canadá, vía EE.UU. Esta característica del comercio es
importante resaltarla pues dada la relativa simpleza de fabricación del carbón activado (“know
how”), su fabricación se efectúa, con cantidades importantes para exportación, en varios países
en vías de desarrollo (India, Srilanka, Filipinas). Sin embargo la comercialización del carbón
activado, en el mercado internacional, se efectúa a través de puertos ubicados en países con gran
capacidad de movimiento marítimo (Hong Kong, Singapur, Panamá).
Información de importación entre los años 1996 a 1999 fue obtenida de los trabajos de
investigación sobre carbón efectuado efectuados anteriormente en la UNALM. Estos datos, junto
con los datos de importación entre los años 2000 al 2004 han sido utilizados para elaborar una
tabla resumen de importación de carbón activado por país, aparentemente de procedencia u
origen, información que es presentada en el cuadro 11. En el cuadro se ha asumido que la
información de importación, entre los años 1996 a 1999, corresponde a los países de origen. En
el caso de la información entre los años 2000 a 2001, si bien la mayor parte de los países de
origen son los mismos de procedencia, se hizo un análisis de cruce de información a fin de
determinar país de origen probable del carbón activado, en función de las empresas importadoras
que casi siempre se identifican por importar carbón activado de 1 o 2 países; estos casos fueron
para evaluar la probabilidad de importación de carbón activado de Filipinas e Indonesia, que son
dos países con gran volumen de venta del producto hacia el Perú. En la figura 12 se muestra la
evolución del total importado de carbón activado, desde el año 1996 a 2003.
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CUADRO 11: Importación de Carbón Activado, clasificado por país, entre 1996 al
2004 (marzo). Fuente SUNAT
Importación de Carbón Activado, peso neto por país (kg)
PAÍS
1996
Argentina
Alemania
Bélgica
Brasil
Canadá
Chile
China
Colombia
España
EE.UU.
Filipinas
Francia
Hong Kong
India
Indonesia
Italia
México
Holanda
Reino Unido
Singapur
Srilanka
Suiza
Tailandia
TOTAL
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
50
1458
777
1195
1136
26020
53845
12186
46
2000
2000
21300
10380
20500
20860
6000
1202
19723
11093
18000
22656
18710
80
56
104
21
93089
87556
76664
61067
71427
110986
87223
240950
45339
45250
55625
57950
34925
23350
67075
234320
301382
99550
12
10
21979
15000
27613
15000
12185
17500
18658
3380
30240
63960
35100
21060
6000
87000
99700
53400
60
100
1
35620
18000
66000
26000
3900
960
960
960
34831
4680
24180
9500
12000
10000
18600
20000
89958
93979
4
23350
236891
224513
222321
164771
190874
9075
340869
543234
908625
346204
IMPORTACIÓN ANUAL DE CARBÓN ACTIVADO
1000000
900000
) 800000
g
k
( 700000
A
D
A600000
T
R
O500000
P
IM
D400000
A
D
I 300000
T
N
A200000
C
100000
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
AÑO
FIGURA 12: Curva de Variación de la Cantidad Total Importada de Carbón
Activado al Perú, desde el año 1996 al año 2003
46
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En el cuadro 11 se observa que los países de carbón activado que han tenido y tiene mayor
regularidad de venta hacia el Perú son Filipinas, EE.UU., Indonesia y Reino Unido, seguidos
por México, Srilanka y Brasil; entre los países antes mencionados han concentrado más del 91 %
del total de carbón activado importado por el Perú desde enero de 1996 a marzo del 2004; ver
figura 12. En la figura 13 se muestra la evolución de los valores porcentuales, referente a
cantidades anuales de carbón activado importado por país, entre 1996 al 2003.
36%
32%
30%
28%
26%
12%
10%
8%
6%
BRASIL
14%
MÉXICO
16%
SRILANKA
18%
REINO UNIDO
20%
EE.UU.
22%
INDONESIA
24%
FILIPINAS
% de Total Importado (años enero 1996-marzo 2004)
34%
4%
2%
0%
paises de origen
FIGURA 13: Valores Relativos del Total de Carbón Importado de Carbón Activado,
por País, entre enero 1996 a Marzo 2004.
320000
240000
200000
160000
Cantidad importada (kg)
280000
BRASIL
EE.UU.
Importación por Países
FILIPINAS
INDONESIA
MÉXICO
REINO UNIDO
SRILANKA
120000
80000
40000
año
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
FIGURA 14: Evolución de las Cantidades Importadas, por País, entre los años
1996 al 2003.
47
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De la información mostrada anteriormente, se observa que son Filipinas y EE. UU. Los países
dominantes abastecedores de carbón activado en el Perú. La razón del origen del producto se
debe, además de la probable disponibilidad del producto, es el precio del carbón activado. En el
cuadro 12 se muestran los precios promedios ($/kg) estimados, FOB y CIF, para el carbón
activado importado desde el año 2002 al 2004. Se observa que los países dominantes origen de
las importaciones (Filipinas, EE.UU., Indonesia, México, Srilanka, Reino Unido y Brasil);
muestran precios relativamente bajos, menores a 2$/kg, que los demás países competidores.
Excepcionalmente, EE.UU. y Reino Unido ha vendido el carbón activado sobre los 2 $/kg (2002
y 2003 respectivamente) precio CIF. EE.UU. bajo los precios de su carbón activado en el 2003,
y Reino Unido, hasta el mes de marzo 2004 no habia colocado cantidad alguna de carbón
activado en el mercado nacional, afectado probablemente por los precios de su producto.
CUADRO 12: Valores de Precios FOB y CIF ($/kg) del Carbón Activado importado
por el Perú, clasificada por país de origen, años 2002 al 2004 (mes de marzo).
2002
p-FOB p-CIF
ARGENTINA
ALEMANIA
4.54
BRASIL
1.32
CANADA
1.14
CHILE
CHINA
1.12
COLOMBIA
2.50
ESPAÑA
8.39
ESTADOS UNIDOS
2.14
FILIPINAS
1.23
FRANCIA
HONG KONG
INDIA
INDONESIA
0.90
ITALIA
2.38
MÉXICO
1.32
HOLANDA
2.99
REINO UNIDO
1.41
SINGAPUR
0.90
SRILANKA
SUIZA
TAILANDIA
Promedio
1.34
Máximo
8.39
Mínimo
0.90
p-FOB: precio FOB ($/kg)
2003
p-FOB p-CIF
5.94
1.70
1.31
5.11
1.23
5.69
5.11
1.23
5.69
1.28
4.56
9.01
2.41
1.42
1.34
14.10
16.95
1.92
1.34
34.68
9.01
1.42
0.94
2.52
1.25
2.99
2.46
1.34
14.10
16.95
1.92
1.34
34.68
9.01
1.42
0.94
2.52
1.25
2.99
2.46
1.15
2.76
1.40
3.27
1.72
1.15
1.13
1.13
72.95
72.95
1.37
1.37
1.56
1.43
1.43
9.01
72.95
72.95
1.15
0.94
0.94
p-CIF: precio CIF ($/kg)
2004
p-FOB p-CIF
3.16
3.48
1.15
3.47
1.26
1.45
5.32
1.39
1.50
1.60
1.74
1.78
0.90
62.27
1.15
2.99
1.15
73.52
1.20
3.33
1.14
1.30
1.30
62.27
0.90
1.49
73.52
1.15
Se observa en el cuadro anterior que los precios CIF promedios estan por debajo de 1,6 $/kg; la
evolución del precio no muestra aumento del mismo, más bien hubo una disminución de 1,56
$/kg (2002) a 1,49 $/kg (2004). En lo que se refiere a valores máximos, estos corresponden a
precios de carbón activado proveniente de países no abastecedores regulares del producto al
Perú. Francia, Suiza e Italia vendieron al Perú carbón activado a precios por encima de los 50
$/kg, aunque estos valores corresponden a transacciones de bajo volumen de venta.
Normalmente el precio del carbón activado proveniente de los países europeos, salvo Reino
Unido, son elevados, y no constituyen amenaza probable alguna de desplazamiento de mercado
de los países regularmente abastecedores (Filipinas, EE.UU., Indonesia, Srilanka, México, Brasil
y Reino Unido). El carbón activado proveniente de Europa se valora por su alta calidad,
normalmente solicitado con fines de laboratorio y usos especiales, donde se requiere una gran
capacidad de adsorción, alto valor de superficie específica (sobre los 1500 m2/g) y elevado
48
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porcentaje de carbono fijo (mayor a 95 %).
Sin embargo, el problema crítico para una probable industrial nacional, es el precio mínimo de
importación del carbón activado. En el mismo cuadro 12 se observa que el valor mínimo del
precio CIF alcanzado en los 3 últimos años fue de 0,94 $/kg, para el año 2003, de un carbón
activado proveniente de Indonesia. Este país, con un desarrollo forestal importante en los últimos
años ha logrado desarrollar una industria de carbón activado con fines de exportación,
compitiendo mucho con los precios de Filipinas y EE.UU. En la figura 15 se observa la
evolución de precios CIF de carbón activado importado por el Perú, provenientes de los 12
principales países abastecedores, entre los años 1996 al 2004.
4
3.8
BRASIL
3.6
CHINA
3.4
EE.UU.
3.2
FILIPINAS
3
2.8
HONG KONG
2.6
INDIA
2.4
INDONESIA
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
FIGURA 15: Variación de Precios CIF ($/kg) de Carbón Activado, de 12 países
Abastecedores, entre los años 1996 al 2004.
De la figura anterior se observa que no hay una regularidad de precios en el tiempo, pero se
deduce el rango de precios mantenidos en los últimos 9 años, para el carbón activado importado
de 12 países abastecedores del producto. De los países mencionados, Hong Kong y Singapur son
considerados como país de origen, debido a que no pudo ser distinguido la procedencia del
origen; en el caso de Singapur, se sabe, observando cuadros de importaciones (anexo 1) que este
país suele ser país intermediario entre el carbón activado procedente de Filipinas hacia el Perú.
Los precios de Holanda son los más elevados del grupo mostrado; en el caso de EE.UU. , sus
precios bajaron frente a la competencia del carbón provenientes de los países del Sudeste
asiático: Filipinas, Indonesia, además deChina, India y Srilanka. En estos países, además de la
disponibilidad de aserrín de madera, se utiliza con frecuencia cáscara de coco para la elaboración
del carbón activado.
Caso particular, de la misma figura, es la evolución de precios CIF del carbón activado
proveniente de Indonesia y Srilanka, cuyo rango de precios, entre 1996 al 2004, ha oscilado entre
1,2 a 1,4 $/kg, más aún, Indonesia ha logrado ofertar su producto a precios CIF por debajo de 1
$/kg . Brasil y México son los dos principales países latinoamericanos, abastecedores de carbón
activado al Perú; su incorporación al mercado local, como abastecedores, se vio mayormente
alentada por los precios altos del carbón activado, logrados en el año 2000 (sobre 2,4 y 3,2 $/kg
para México y Brasil respectivamente). Sin embargo, a pesar de la disminución del precio en los
49
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años siguientes, estos dos países latinos continuan siendo abastecedores regulares de carbón
activado. En los 3 primeros meses del año 2004, Brasil ha logrado una venta de 6 ton , mientras
que México vendió más de 26 ton de carbón activado. Aparentemente la buena estrategia de
venta del carbón activado mexicano, asociada a solo una empresa importadora en el Perú
(Actividades Técnico-Industriales) han logrado que México sea en la actualida el principal país
abastecedor de carbón activado al Perú. Su estrategia esta en gran parte basada, además de los
precios competitivos, en la amplia gama de productos ofertados: carbón granular y en polvo,
para fases líquida o gaseosas. La empresa productora mexicana, Clarimex, anuncia en su página
web, que su estrategia de venta esta asociada a una empresa brasileña (Brascarbo) con quienes,
en conjunto, han alcanzado un posicionamiento importante en la producción y venta de carbón
activado a nivel latinoamericano. La relación de sus carbones activados ofertados, clasificados
por tipo de carbón (granular o en polvo), su forma de obtención (activación física o química) y
sus aplicaciones son presentadas en el anexo 2.
En la figura 16, son mostrados, graficamente, los precios CIF promedios del carbón activado,
entre 1996 al 2004, importado por el Perú, proveniente de 20 países.
14.00
13.50
13.00
12.50
ESPAÑA
PRECIOS CIF POR PAÍS
12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
8.50
COLOMBIA
8.00
7.50
7.00
6.50
6.00
HONG KONG
9.00
5.50
5.00
ALEMANIA
Precio promedio CIF ($/kg)
9.50
4.50
CANADA
HOLANDA
BELGICA
EE.UU.
BRASIL
FILIPINAS
INDIA
MÉXICO
ARGENTINA
0.50
GB
1.00
CHILE
1.50
SRILANKA
2.00
SINGAPUR
2.50
CHINA
3.00
INDONESIA
3.50
TAILANDIA
4.00
0.00
FIGURA 16: Precios CIF, promedio entre 1996 al 2004, del Carbón Activado
proveniente de 20 Países, importado por el Perú.
En la figura se observa los bajos precios CIF promedios de Indonesia, que muestra el precio más
atractivo para el importador y/o consumidor local. En segunda mejor posición se encuentra
China, que a pesar de no ser un abastecedor regular, tiene precios atractivos; la evolución
económica de este país en los últimos años puede tener un efecto favorable sobre el mercado del
carbón activado en el Perú. Singapur, Srilanka, India y Filipinas son y serán países competitivos
por los precios mantenidos por debajo de los 2 $/kg de carbón activado. Chile tambien se acaba
de incorporar al grupo de países abastecedores, con un precio muy atractivo, menor a 1,5 $/kg;
sin embargo es un detalle a considerar, pues este país suele establecer políticas de “Dumping”
con el fin de lograr posicionamiento en el mercado de los productos que ofrece. Gran Bretaña
sigue siendo el único país europeo con precios competitivos del carbón activado. México es el
país latinoamericano mejor consolidado en los últimos años, por los volumenes ofertados, por la
variedad de productos y obviamente por sus precios promedio cercanos a 1,5 $/kg. Brasil, a
50
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pesar de tener un precio promedio mayor a los anteriores, cercano a 2 $/kg, suele tener margenes
de variación de su producto que les permite competir con los precios de los carbones activados
provenientes de países del sudeste asiático.
El destino de los carbones activados por los principales países importadores son mayormente
para minería, industria alimentaria y tratamiento de agua. En el cuadro 13 se observa la relación
de las empresas importadoras, que han adquirido carbón activado el presente año, clasificadas
por el tipo de actividad económica-industrial a la cual se dedican.
CUADRO 13: Relación De Empresas Importadoras-Consumidoras De Carbón
Activado, según la Actividad Industrial a la que se dedican (2004)
RUBRO O USO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Accesorios Para Bano
Agroindustria Azucarera – Papelera
Aire Acondicionado
Alimentos Varios
Articulos De Limpieza
Bebidas Alcoholicas
Bebidas Alcoholicas Y Gaseosas
Calzado De Cuero Y Caucho
Cosmeticos
Empresa De Transporte
Equipos Contra Incendio Y Seguridad
Fabricacion De Sustancias Y Productos Quimicos
Filtro Para Tratamiento De Agua
Filtros De Agua
Hidroelectrica
Ind. Minera
Ind. Petrolera
Pesca
Productos De Oficina
Tratamiento De Agua Industrial
EMPRESAS
Tecnosanitaria S.A.
Quimpac S.A.
Cold Import S A
Emerson Network Power Del Peru S.A.C
Ajinomoto Del Peru S A
Alicorp Saa
Derivados Del Maiz S.A.
Ilko Peru S.A.C.
Destilerias Unidas S.A.C
Embotelladora Latinoamericana S.A.-Elsa
Grupo Comercial Bari Sa
Santiago Queirolo S.A.C.
Cerveceria San Juan S.A.A.
Union De Cer Per Backus Y Johnston S.A.A
Segurindustria Sa
Unique S.A.
Soyuz S A
Tecnin Del Peru S.A.
Actividades Tecnico Industriales S.A.C.
Aquafil Eirl
Liberati Baldo S.A.C.
Edegel S.A.A.
Cia Minera Aurifera Santa Rosa S.A.
Compañia De Minas Buenaventura S.A.A.
Compania Minera Antamina S.A
Diamond Corporacion S A
Inversiones Mineras Del Sur S A
Minera Yanacocha S.R.L.
Soc Minera Austria Duvaz S A
Pluspetrol Peru Corporation S.A.
Refineria La Pampilla S.A.
Acuario Real S.R.Ltda.
3m Peru S A
Vivendi Water Systems Peru S.A.
Nota: Empresas nacional clasificadas según actividad declarada en SUNAT; base de información: http://www.sunat.gob.pe
La variedad de empresas que compran carbón activado corresponden efectivamente a la variedad
de usos para los cuales se destina el carbón activado; destacan las actividades minería, alimentos,
bebidas alcohólicas, tratamiento de aguas, filtros, etc.
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Un grupo de empresas no fue clasificada debido a que no manifestan actividad económica en la
base de la SUNAT. Estas empresas han sido consideradas tal vez como importadores
comercializadores, revendedores o rexportadores de carbón activado. Esas empresas son las
siguientes:
•
General Chem E.I.R.L.
•
Interamericana De Ingenieria Sa
•
Rosa Adela Loo Lock E I R L
•
Tanknology Peru S.A.C.
•
Termorep S.A.
Asimismo, se hizó una identificación de laboratorios y empresas que importan carbón activado
para uso mismo de laboratorio o comercializadas/consumidas com reactivo químico de análisis.
El listado respectivo es mostrado en el cuadro 14.
CUADRO 14: Relación De Laboratorios y Empresas Importadoras-Consumidoras
De Carbón Activado, para Uso de Laboratorio o análisis (2004)
TIPO DE ACTIVIDAD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Productos Quimicos
Productos Quimicos
Productos Quimicos
RAZÓN SOCIAL
Bocchio Y Cia S.A.C.
Bracho Pino Manuel Arturo
Cimatec Sac
Colegio Markham
E. B. Pareja Lecaros S.A.
Grupo Arias Y Cossio Del Peru S.A.C.
Importaciones E L Figueroa Srltda
Kossodo S.A.C.
Sanchez Sanchez Redy Maribel
Universidad Nacional Agraria
Merck Peruana S A
Charles Tennant & Company Sa
Chemsupply S.A.C
General Chemicals Peru S.A.
Mercantil S A
Quimica Service Srl
Productos Quimicos
Productos Quimicos
Nota: Empresas nacional clasificadas según actividad declarada en SUNAT; base de información: http://www.sunat.gob.pe
52
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6. PRECIOS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN MÉTODO
DE ACTIVACIÓN Y/O FABRICACIÓN
La clasificación de las importaciones de carbón activado no se hizó por variedad de uso en razón
que suele haber confusión en cuanto al tipo de carbón utilizado. Si bien los fabricantes de carbón
recomiendan un carbón activado específico para una forma de uso, el mismo carbón puede ser
utilizado para otra actividad diferente. Sin embargo, un mejor criterio para clasificar el carbón
activado es por el tipo de carbón, granular o en polvo, y por el la forma de activación, física o
química. De esta manera, identificando tipos de carbón importado por algunas empresas, se
identificó una muestra del total de importación y se estableció valores porcentuales promedios de
importación clasificado por tipo de carbón y su forma de activación; cuadro 15. En el cuadro se
observa que el carbón activado con mayor volumen de importación es el carbón en polvo
obtenido por activación física (58,6 %) y en segunda ubicación el carbón granular, obtenido por
activación química. En menor proporción se importa, en ese orden, el carbón en polvo,
activación química, y el carbón granular, activación física. Estos valores son de suma
importancia, pues de mantenerse la tendencia de demanda de carbón activado (figura 12) para los
próximos años se estaría importando una cantidad media de 1 millón de kg (1000 ton) anuales.
CUADRO 15: Proporciones porcentuales de la Importación de Carbón activado,
por tipo de carbón y su forma de activación.
FISICA
Polvo
Granular
QUÍMICA
Polvo
Granular
En base
futuro:
•
•
•
•
% Por tipo de carbón y forma
de activación
58.6%
7.4%
10.2%
23.8%
%
por forma de Activación
66,0
34,0
a las proyecciones de importaciones de carbón activado, se estaría adquiriendo, en un
586 ton/año de carbón en polvo, activación física
238 ton/año de carbón granular, activación química
102 ton/año de carbón en polvo, activación química
74 ton/año de carbón granular, activación física.
Agrupando por tipos o formas, la demanda sería:
• 660 ton/año de carbón de activación física
• 340 ton/año de carbón de activación química
o tambien
• 688 ton/año de carbón en polvo
• 312 ton/año de carbón granular
En base a la información anterior se debe preveer el tipo de activación y la materia prima a
procesar en el caso de desarrollo de una planta de carbón activado.
Los precios estimados de carbón activado, por tipo y forma de activación son presentadas en el
cuadro 16.
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CUADRO 16: Precios CIF ($/kg) de Carbón Activado Tipo de Carbón y Forma de
Activación
FORMA DE ACTIVACIÓN
TIPO DE CARBÓN
Físico
Químico
Polvo
Granular
Polvo
Granular
Maximo
3.67
11.76
1.34
3.36
Precio CIF ($/kg)
Mínimo
Promedio
1.23
2.07
2.45
7.21
1.12
1.25
3.34
3.35
La información del cuadro anterior demuestra que, a pesar de ser de ser el de menor precio, el
carbón activado en polvo de activación químico se ubica en 3r lugar dentro de los 4 tipos de
carbones activados con demanda en el mercado local. El carbón activado con mayor volumen de
venta, en polvo por activación física, tiene un precio mayor que el anterior, pero es de mejor
calidad, con mejores cualidades de adsorción. Lo antes mencionado demuestra la exigencia de
los consumidores locales al adquirir carbón activado, antes que el precio, prefieren un producto
con los requisitos mínimos de adsorción o limpieza requeridos durante su uso.
6.1 Producción de Carbón Activado en el Perú. Estimación de Costos
6.1.1 Exportación de Carbón Activado
Antes de informar sobre la producción local, se debe informar que el Perú registra exportación
de carbón activado. En la información obtenida se encontró que hubo exportación, entre los años
1996 al 2000, exportación a 3 países de la región andina: Colombia, Bolivia y Ecuador. La
información correspondiente se presenta en el cuadro 17.
CUADRO 17: Valores de Exportación de Carbón Activado del Perú a la Región
Andina, entre 1996 al 2000.
Cantidad Total
Precio FOB
FOB ($)
Peso neto (kg)
Año
País
50
60
1996
Colombia
678
227
1997
Bolivia
7600
2000
1998
Ecuador
38184
11 320
1999
Ecuador
35279
10 500
2000
Ecuador
Fuente: Superintendencia Nacional de Aduanas. Agosto 2001
$/kg
0,83
2,99
3,80
3,37
3,36
La información presentada corresponde, sin embargo, a volumenes de carbón activado
reexportado hacia los países de la región. Las facilidades de importación de carbón de los países
del sudeste asiático, Indonesia, Filipinas (acuerdo libre comercio del Pacífico) y los acuerdos de
libre comercio en la región andina han favorecido el tránsito comercial del carbón activado por el
Perú hacia otros países andinos.
6.1.2 Producción de Carbón Activado en el Perú
Luego de la experiencia de producción de carbó activado, por parte de Rayon y Celanese, en los
años 70-80), no se tuvo referencia de la producción local de carbón activado en el Perú. Sin
embargo, se ha ubicado una empresa productora de carbón activado, la única oficialmente
54
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declarada en el Perú. Esta empresa elabora carbó activado a partir d diferentes materias primas
(aserrí de madera, cáscara de café). La producción de esta planta, de tipo artesanal, se estima en
20 t/mes (120 t/año) según declaración de su propietario. Sin embargo, los problemas técnicos
del producto, generados por un mal control de las variables del proceso, han hecho que, a pesar
de la demanda creciente, la empresa no sea un abastecedor oportuno de carbón activado para las
empresas consumidoras. Detalles, básicamente de calidad técnica del producto han restringido la
compra del producto local. La empresa mencionada, Agroforestal Industrias, es operada por una
persona con mucho conocimiento práctico y buena experiencia en manejo de equipos,
artesanales, para la producción de carbón activado. Sin embargo, la falta de aplicación de
métodos de control de proceso, de control de calidad y desconocimiento científico de las
materias primas, han influido en la limitación de ventas de la empresa.
La ventaja de la única empresa productora de carbón activado es aún sus bajos costos operativos
y su versatilidad, para trabajr con diversas materias primas. La ficha informativa de la empresa
se encuentra en el anexo 3. Al respecto, se considera que se debe aprovechar la experiencia de la
persona a cargo de la empresa que puede aportar buen criterio para la conducción de los procesos
de activación, asesorado por personal calificado que oriente hacia el control de procesos y de
calidad del producto final. Información básica para control de calidad del carbón activada es
incluida en el anexo 4; de igual modo se adjuntan dos normas técnicas con requisitos de calidad
del producto.
En lo referente al costo de producción, se anota el dato básico, estimado en base a encuestas y
deducciones simples que incluyen costos globales de equipos de activación semiartesanales,
materia prima y costos operativos; esta información debe ser de mayor precisión en un estudio de
proyecto. El costo estimado de producción oscila entre 0,4 a 0,7 $/kg para carbón en polvo,
obtenido mediante proceso de activación química, puesto en una planta puesta en Lima, con
aserrín proveniente de las cercanias. No se aplico un análisis de sensibilidad, por falta de costos
actuales, empleando aserrín de Pucallpa. Con información pasada (2 años de antigüedad) se
estima que el flete de producto, sea aserrín o carbón activado, costaria entre 0,07 a 0,1 $/kg de
carbón. De todos modos, los precios son inferiores a los del carbón activado, precio CIF,
proveniente de Indonesia (0,9 $/kg).
Hay una ventaja comparativa aún a considerar, pues mejorando la calidad del producto, o
mediante otrro tipo de activación, los costos productivos subirian probablemente, pero podrían
ser competitivos con los precios de 2 $/kg que se paga por el carbón en polvo, activación física,
o entre 3 a 7 $/kg por el carbón granular.
55
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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Del presente estudio preliminar sobre carbón activado se concluye lo siguiente:
1. El carbón es un producto orgánico natural, que por sus características de adsorción, será
cada día más utilizado por las industrias como parte de sus sistemas de control. Al
respecto, con la aplicación de los PAMAS a las industrias, se prevee que habrá una
mayor demanda del carbón activado. A diferencia de otros productos sintéticos similares,
el carbón activado se puede reciclar.
a. RECOMENDACIÓN: Se recomienda efectuar un estudio del impacto económico
que tendrá en el Perú la implementación de los programas de gestión ambiental en
las empresas industriales, en especial sobre la demanda de carbón activado. El
estudio debe alcanzar a los demás sectores económicos (Mineria, Pesquería,
Servicios).
b. RECOMENDACIÓN: Se recomienda efectuar un estudio de mercado de carbón
activado en las principales ciudades del país, y a nivel de la región andina.
2. En el Perú hay una demanda creciente de carbón activado, manifestado por la
información de importación, representada de manera gráfica. De mantenerse estable la
economía, se prevee que el Perú puede superar e los próximos años, un consumo mayor a
las 1000 ton/año de carbón activado para diferentes usos.
a. RECOMENDACIÓN: se recomienda efectuar un estudio de variables
macroeconómicas que permitan definir la estabilidad económica del país, lo que
permitiría un mejor análisis del medio para invertir en la producción de carbón
activado.
b. RECOMENDACIÓN: el análisis debe incluir un estudio de variables a nivel
nacional y regional.
3.
En el Mundo, con la globalización, habrá mejora de los transportes y disminución de
fletes, que además de los acuerdos de libre comercio que se planteen , pueden influir en
una reducción de precios del carbón activado. Sin embargo, el costo energético,
manifestado en los últimos días será decisivo para el costo de transporte.
a. RECOMENDACIÓN: Se recomienda hacer un análisis de prospectiva para
preveer escenarios futuros para determinar rutas de comercio, zonas de
producción y consumo del carbón activado en el Perú y el Mundo.
b. RECOMENDACIÓN: el análisis de prospectiva se debe efectuar tanto a nivel
nacional, regional y mundial.
4.
Las tecnologías de fabricación de carbón activado son relativamente simples, razón que
favorece su instalación en muchos países que incluso no tienen un buen nivel tecnológico
nacional. Esta característica puede favorecer la aparición de competidores para elaborar
el mismo producto.
a. RECOMENDACIÓN: Al margen de cualquier de fabricación que se emplee, se
recomienda fuertemente, tener en cuenta los criterios de control de procesos y de
calidad de producto lo que va a permitir la elaboración de un carbón activado
56
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competitivo en precio y calidad, frente al carbón activado importado.
b. RECOMENDACIÓN: la adopción de criterios y normas planteadas por la ISO,
asi como la certificación de cadenas productivas son una buena alternativa a
emplear cuando se instale una planta de carbón activado.
5.
La fabricación de carbón activado siempre tendrá un impacto sobre el medio ambiente.
Los criterios de gestión ambiental predominarán en el futuro y tendrá influencia sobre los
tipos de industrias y los métodos aplicados en la obtención del carbón activado.
a. RECOMENDACIÓN: En este caso el método más recomendado para la
producción de carbón activado será el de activación física, tratada con vapor de
agua.
6. En el Perú, el carbón activado de mayor demanda es el carbón activado obtenido por
activación física, y elaborado con criterios de calidad, caracterizado por su buena
capacidad de adsorción. En segundo lugar, el carbón granular obtenido por activación
química; en 3er lugar el carbón en polvo obtenido por activación química y en último
lugar el carbón granular obtenido por activación física.
7. Dado que hay una preferencia por un tipo de carbón en un país, esta condición puede
variar en la región o en el país, ya que depende mucho de la coyuntura económica
industrial. Muchas fábricas de carbón activado han demostrado capacidad para ser
versátiles en lo que se refiere a tipos de productos obtenidos. Se puede encontrar siempre
que la información de los fabricantes ofrezca todos los tipos de carbones activados, es
decir, elaborar todas las variedades posibles de carbón activado ofrecidas en el mercado,
para todos los usos.
a. RECOMENDACIÓN: a pesar de lo dificultoso que es elaborar varios productos,
se recomienda que un estudio de instalación de una planta de carbón activado
considera a mediano y largo plazo elaborar todos los carbones activados posibles.
b. RECOMENDACIÓN: a corto plazo, el tipo de carbón activado a fabricar será
aquel de menor costo de inversión y apropiado para el tipo de materia prima
disponible.
c. RECOMENDACIÓN: antes de un estudio de proyecto, debe disponerse de todo
de información técnica, industrial y de laboratorio, relacionada con las materias
primas disponibles en la zona. De ser posible, debe efectuarse ensayos a nivel de
laboratorio y planta piloto.
d. RECOMENDACIÓN: Para el caso de la región de la Selva del Perú, y para
abastecer al mercado local se recomienda efectuar un estudio para instalar una
planta de carbón activado con activación química,
i. Si se emplea aserrín de madera, debe ser carbón en polvo
ii. Si se emplea otro material de la zona (cáscara de café, residuos agrícolas),
el carbón a fabricar deber ser granular
e. RECOMENDACIÓN: A mediano o largo plazo, se debe preveer fabricar carbón
activado por el método de activación física
8. En el mercado competitivo se ha demostrado que quien no mantiene el criterio de calidad
y eficiencia no queda en ella, por lo que se debe disponer siempre de normas que orienten
hacia una buena producción, con eficiencia técnica, económica y limpia.
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9. ANEXOS
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
ANEXO 01:
IMPORTACIONES DE CARBÓN ACTIVADO 2002-2004
1.1 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE ORIGEN: AÑO 2002
EMPRESA IMPORTADORA
CIMATEC SAC
E. B. PAREJA LECAROS S.A.
CIMATEC SAC
MERCK PERUANA S A
MERCK PERUANA S A
MERCK PERUANA S A
LIBERATI BALDO S.A.C.
E. B. PAREJA LECAROS S.A.
SANTIAGO QUEIROLO S.A.C.
SANTIAGO QUEIROLO S.A.C.
MERCANTIL S A
MERCANTIL S A
MERCANTIL S A
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
CHARLES TENNANT & COMPANY SA
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
ROSA ADELA LOO LOCK E I R L
IMPORTACIONES E L FIGUEROA SRLTDA
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
UNIQUE S.A.
UNIQUE S.A.
CIMATEC SAC
INTERAMERICANA DE INGENIERIA SA
CIMATEC SAC
CIMATEC SAC
EMBOTELLADORA LATINOAMERICANA S.A.ELSA
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
GRUPO COMERCIAL BARI SA
MINERA YANACOCHA S.R.L.
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
UNION DE CER PER BACKUS Y JOHNSTON
S.A.
INVERSIONES MINERAS DEL SUR S A
MERCANTIL S A
EMBOTELLADORA LATINOAMERICANA S.A.ELSA
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
ALICORP SAA
SEGURINDUSTRIA SA
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
CHARLES TENNANT & COMPANY SA
COLD IMPORT S A
SANCHEZ SANCHEZ REDY MARIBEL
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MERCANTIL S A
INVERSIONES MINERAS DEL SUR S A
EDEGEL S.A.A.
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
COLD IMPORT S A
UNIQUE S.A.
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
MERCANTIL S A
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
MERCANTIL S A
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MERCANTIL S A
MERCANTIL S A
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
Continua.....
ORIGEN
FOB $
CIF $
peso
neto
U
PROCEDENCIA
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Brasil
Brasil
Brasil
Canadá
Canadá
Canadá
Canadá
China
China
China
Colombia
Colombia
España
España
España
España
Estados Unidos
155.1
19.8
150.5
160.6
161.9
28.7
531.3
77.1
876.6
3255.6
5306.4
14520.0
14520.0
73.7
11400.0
2361.3
52.9
4135.0
95.1
21144.0
49.4
150.5
181.5
487.7
101.6
102.0
5617.8
165.2
21.3
165.8
163.0
164.3
34.7
1182.7
82.4
1554.6
3555.7
10618.3
16803.8
16801.6
86.8
13098.3
2687.4
65.6
4982.7
113.1
23805.3
69.1
295.8
192.2
534.4
104.5
106.1
6584.4
20.0
0.5
20.0
6.0
6.0
1.0
160.0
1.0
200.0
780.0
4020.0
11000.0
11000.0
10.9
10206.0
1960.0
8.9
5000.0
36.0
17620.0
20.0
60.0
18.0
80.0
3.0
3.0
2250.0
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Países Bajos
Alemania
Países Bajos
Alemania
Brasil
Brasil
Brasil
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
China
Hong Kong
China
Colombia
Colombia
España
España
España
España
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
43.6
2777.2
11500.0
203.3
1284.7
61.1
0.3
3382.0
960.2
13427.5 10000.0
226.1
26.3
1452.6
163.3
kg
kg
kg
kg
kg
Estados Unidos
Estados Unidos
Singapur
Panamá
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
23980.0
13201.2
12375.0
26576.4 11974.8
15000.3 9979.2
14716.4 5625.0
kg
kg
kg
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
1721.3
2870.4
16864.7
17737.5
3800.0
92.8
31.9
43656.0
17932.4
1362.7
2862.0
151.0
92.8
210.9
6685.0
29771.3
13420.0
15667.9
23100.0
15667.9
15667.9
46130.0
45800.0
13420.0
23120.0
23120.0
22900.0
1886.6
3110.1
17807.7
20265.6
4366.1
96.3
33.4
45828.8
20076.1
1646.6
4403.5
182.4
95.7
268.9
8406.5
32476.7
15798.4
18091.2
26925.2
18091.2
18091.2
53289.8
53850.3
15763.4
26651.5
26809.5
26931.8
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
Estados Unidos
Bélgica
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Panamá
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Taiwán (Formosa)
Taiwán (Formosa)
Taiwán (Formosa)
Corea Del Sur
Taiwán (Formosa)
Taiwán (Formosa)
Filipinas
Corea Del Sur
México
Singapur
Singapur
Corea Del Sur
1470.0
960.0
2061.6
15000.0
3402.0
10.9
2.6
5896.8
8102.1
90.7
1192.5
21.4
10.8
22.7
8000.0
11675.0
10000.0
11675.0
19810.0
11675.0
11675.0
44000.0
40000.0
10000.0
22000.0
22000.0
19810.0
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
Continuación de anexo 1.1 (año 2002)
AJINOMOTO DEL PERU S A
AJINOMOTO DEL PERU S A
AJINOMOTO DEL PERU S A
AJINOMOTO DEL PERU S A
BOCCHIO Y CIA S.A.C.
TECNOSANITARIA S.A.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES
S.A.C.
ALICORP SAA
MERCANTIL S A
MERCANTIL S A
MERCANTIL S A
REFINERIA LA PAMPILLA S.A.
SOC MINERA AUSTRIA DUVAZ S A
AJINOMOTO DEL PERU S A
TOTAL-PROMEDIO 2002
Indonesia
Indonesia
Indonesia
Indonesia
Italia
Italia
México
Países Bajos
Reino Unido
Reino Unido
Reino Unido
Reino Unido
Reino Unido
Singapur
11377.8
16795.8
25193.7
25193.7
23.2
119.6
23814.0
14464.5
21352.4
32028.5
32028.5
35.5
129.9
25144.3
12600.0
18600.0
27900.0
27900.0
10.0
50.0
18000.0
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
Indonesia
Singapur
Indonesia
Indonesia
Italia
Italia
México
2870.4
13635.2
15667.9
15667.9
3888.0
260.0
16795.8
726239.9
3140.1
15442.9
18091.2
18091.2
7901.2
358.7
21352.4
849686.9
960.0
9979.2
11675.0
11675.0
1500.0
1.4
18600.0
543234.1
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
Bélgica
Estados Unidos
Taiwán (Formosa)
Taiwán (Formosa)
Estados Unidos
Estados Unidos
Singapur
Fuente : Superintendencia Nacional de Administración Tributaria, 2004.
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
1.2 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE ORIGEN: AÑO 2003
EMPRESA IMPORTADORA
LIBERATI BALDO S.A.C.
CERVECERIA SAN JUAN S.A.A.
MERCK PERUANA S A
CIMATEC SAC
UNION DE CER PER BACKUS Y JOHNSTON
S.A.A
UNION DE CER PER BACKUS Y JOHNSTON
S.A.A
CIMATEC SAC
E. B. PAREJA LECAROS S.A.
MERCANTIL S A
SOYUZ S A
MERCANTIL S A
DIAMOND CORPORACION S A
DIAMOND CORPORACION S A
MERCANTIL S A
SOYUZ S A
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
ILKO PERU S.A.C.
ILKO PERU S.A.C.
UNIQUE S.A.
CIMATEC SAC
CIMATEC SAC
CIMATEC SAC
COLD IMPORT S A
MERCANTIL S A
QUIMPAC S.A.
UNIQUE S.A.
AQUAFIL EIRL
CHEMSUPPLY S.A.C
VIVENDI WATER SYSTEMS PERU S.A.
CHARLES TENNANT & COMPANY SA
MERCANTIL S A
UNIQUE S.A.
QUIMICA SERVICE SRL
CIA MINERA AURIFERA SANTA ROSA S.A.
CIA MINERA AURIFERA SANTA ROSA S.A.
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
TECNIN DEL PERU S.A.
QUIMICA SERVICE SRL
QUIMICA SERVICE SRL
BRACHO PINO MANUEL ARTURO
UNION DE CER PER BACKUS Y JOHNSTON S.A.
AQUAFIL EIRL
SEGURINDUSTRIA SA
SEGURINDUSTRIA SA
SEGURINDUSTRIA SA
MINERA YANACOCHA S.R.L.
ALICORP SAA
UNIQUE S.A.
EMBOTELLADORA LATINOAMERICANA S.A.TECNIN DEL PERU S.A.
MERCANTIL S A
TECNIN DEL PERU S.A.
CHEMSUPPLY S.A.C
UNIQUE S.A.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
COLD IMPORT S A
COLD IMPORT S A
TECNIN DEL PERU S.A.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
QUIMPAC S.A.
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
MERCANTIL S A
TECNIN DEL PERU S.A.
COLD IMPORT S A
ORIGEN
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Alemania
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Canadá
Canadá
China
Colombia
Colombia
Colombia
España
España
España
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
FOB $
1089.8
1167.6
208.1
187.9
2859.2
CIF $
peso neto u
PROCEDENCIA
1276.5
340.0 kg Alemania
1277.5
125.0 kg Alemania
216.1
6.0 kg Alemania
329.6
20.0 kg Alemania
3113.5
500.0 kg Chile
57.1
119.6
200.3
30.5
14280.0
465.4
13200.0
12415.5
1780.0
13212.0
480.0
10560.0
74.0
188.3
25080.0
360.0
420.0
6.6
59.9
199.3
96.7
111.3
16097.2
58342.4
168.0
3440.0
6019.0
3755.9
15200.0
15360.0
156.0
121.9
31819.5
451.8
6.9
2212.5
307.0
115.0
2325.0
3241.5
3760.0
4697.6
2190.9
2692.5
81885.0
2870.4
133.3
14380.0
2212.5
4441.4
2226.5
7070.0
157.9
24070.0
76925.0
64.8
153.0
2231.5
20064.0
32652.4
21.9
15571.8
2255.9
118.1
206.0
31.0
16551.0
519.4
15464.0
13902.0
2139.8
15286.3
525.0
12583.4
82.2
206.7
27955.0
364.6
427.3
10.3
63.2
204.2
102.5
112.5
18459.1
61059.2
179.6
4333.8
8052.6
5506.1
17464.4
17707.2
348.5
175.4
33602.9
484.6
7.9
2291.8
485.8
160.5
2371.5
3533.6
4319.0
5080.3
2343.9
2986.9
93910.9
3185.9
163.2
16391.1
2278.8
5240.8
2276.0
9892.0
226.3
26751.6
83669.8
66.9
158.0
2326.8
23365.3
35627.4
24.2
18243.3
2345.9
118.5
125.0 kg Chile
20.0
0.1
10710.0
150.0
10890.0
8010.0
2000.0
10920.0
164.9
11000.0
14.7
31.4
18710.0
16.8
36.0
3.0
5.0
10.0
6.0
6.3
8172.4
5010.0
18.1
2000.0
3991.7
2810.0
13608.0
8000.0
54.4
1.5
18635.4
264.6
5.8
4.0
6.0
1.5
3.6
362.9
2000.0
834.6
306.2
635.0
69320.0
960.0
19.5
6750.0
4.5
2000.0
1.0
4989.6
54.4
3628.7
59840.0
9.9
23.3
9.4
12000.0
4592.7
4.1
9999.1
11.0
0.9
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
Alemania
Alemania
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Estados Unidos
Estados Unidos
China
Colombia
Colombia
Colombia
España
España
España
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Singapur
Bélgica
Panamá
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Panamá
Estados Unidos
Estados Unidos
Panamá
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
Continuación de anexo 1.2 (año 2003)
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MERCK PERUANA S A
IMPORTACIONES E L FIGUEROA SRLTDA
CHEMSUPPLY S.A.C
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
AJINOMOTO DEL PERU S A
AJINOMOTO DEL PERU S A
TANKNOLOGY PERU S.A.C.
AJINOMOTO DEL PERU S A
TECNOSANITARIA S.A.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ALICORP SAA
DESTILERIAS UNIDAS S.A.C
DESTILERIAS UNIDAS S.A.C
COLEGIO MARKHAM
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
MINERA YANACOCHA S.R.L.
CHEMSUPPLY S.A.C
CHEMSUPPLY S.A.C
CIMATEC SAC
MERCANTIL S A
TOTAL-PROMEDIO 2003
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Francia
Hong Kong
India
India
Indonesia
Indonesia
Indonesia
Indonesia
Italia
México
México
México
México
México
México
México
México
México
México
México
Países Bajos
Reino Unido
Reino Unido
Reino Unido
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Suiza
Tailandia
13420.0
15588.4
23078.0
26651.5
23078.0
26651.5
14896.2
16644.1
25440.0
29089.3
25440.0
29089.3
37118.4
40860.8
18559.2
20430.4
37118.4
41260.8
24100.0
28636.9
24100.0
28630.7
29630.3
31592.9
29760.3
31723.0
13863.8
15356.4
37118.4
41060.8
25680.0
29526.9
416.2
429.7
93.4
101.2
11040.0
12600.0
20064.0
22615.3
25193.7
32028.5
25193.7
32012.3
17920.0
21278.4
25193.7
32012.3
252.3
270.6
3960.0
4198.6
12900.0
13699.9
1290.0
1368.8
870.0
945.5
4050.0
4287.1
19350.0
20531.3
4050.0
4298.7
18060.0
19172.2
5160.0
5477.8
6492.0
6790.8
6192.0
6413.2
2870.4
3163.9
3837.6
4422.3
7675.2
9111.9
9.7
10.3
11481.4
13022.7
22962.9
26013.7
22962.9
26026.5
22962.9
26046.6
10840.0
12756.8
10790.0
12593.5
291.8
417.9
12419.0
14527.4
1300021.0 1471725.5
10000.0
22000.0
22000.0
11100.0
22000.0
22000.0
22200.0
11100.0
22200.0
21790.0
21760.0
19976.0
19976.0
9080.0
22200.0
22000.0
12.0
10.4
9979.2
12000.0
27900.0
27900.0
16000.0
27900.0
100.0
3000.0
10000.0
1000.0
1000.0
3000.0
15000.0
3000.0
14000.0
4000.0
7200.0
4800.0
960.0
1560.0
3120.0
0.4
10000.0
20000.0
20000.0
20000.0
9979.2
9979.0
4.0
9075.0
908625.4
Fuente : Superintendencia Nacional de Administración Tributaria, 2004.
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
México
Singapur
Singapur
Filipinas
México
Corea Del Sur
Filipinas
Filipinas
Filipinas
Singapur
Singapur
Estados Unidos
Estados Unidos
Estados Unidos
Filipinas
Corea Del Sur
Alemania
Hong Kong
Sri Lanka
Singapur
Indonesia
Singapur
Singapur
Singapur
Colombia
México
México
México
México
México
México
México
México
México
México
México
Bélgica
Reino Unido
Reino Unido
Reino Unido
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Sri Lanka
Países Bajos
Tailandia
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
1.3 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE ORIGEN: AÑO 2004
EMPRESA IMPORTADORA
ORIGEN
GRUPO ARIAS Y COSSIO DEL PERU S.A.C.
Argentina
CHEMSUPPLY S.A.C
Brasil
EMERSON NETWORK POWER DEL PERU S.A.C Canadá
FOB $
CIF $
peso
neto
u
PROCEDENCIA
157.5
173.7
50.0
kg
Italia
6900.0
8690.0
6000.0
kg
Jamaica
4169.0
6397.0
1202.0
kg
Estados Unidos
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
Chile
2089.0
2306.7
1653.8
kg
Estados Unidos
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
Chile
22824.7
25203.0
18069.3
kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
Estados Unidos
11009.2
13479.4
8014.4
kg
Estados Unidos
TECNIN DEL PERU S.A.
Estados Unidos
2234.9
2321.6
30.8
kg
Estados Unidos
3M PERU S A
Estados Unidos
79.3
79.5
0.7
kg
Estados Unidos
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
Estados Unidos
259.2
281.5
59.1
kg
Estados Unidos
GENERAL CHEM E.I.R.L.
Estados Unidos
34992.0
39991.8
24000.0
kg
Singapur
GENERAL CHEM E.I.R.L.
Estados Unidos
9434.6
11173.3
10400.0
kg
Corea Del Sur
TERMOREP S.A.
Estados Unidos
4986.3
6091.8
1796.3
kg
México
MERCANTIL S A
Estados Unidos
1979.4
2489.8
1000.0
kg
Estados Unidos
TECNIN DEL PERU S.A.
Estados Unidos
2226.6
2286.1
11.0
kg
Estados Unidos
PLUSPETROL PERU CORPORATION S.A.
Estados Unidos
831.4
912.3
26.8
kg
Estados Unidos
COMPAñIA DE MINAS BUENAVENTURA S.A.A.
Filipinas
41350.5
44707.9
22500.0
kg
Hong Kong
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
Filipinas
37118.4
40998.8
22200.0
kg
Hong Kong
COMPAñIA DE MINAS BUENAVENTURA S.A.A.
Filipinas
37010.0
41506.2
22000.0
kg
Indonesia
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
Filipinas
18559.2
20534.4
11100.0
kg
Hong Kong
MINERA YANACOCHA S.R.L.
Filipinas
25480.0
29531.4
21750.0
kg
Filipinas
AJINOMOTO DEL PERU S A
Indonesia
23839.2
30291.2
26400.0
kg
Indonesia
AJINOMOTO DEL PERU S A
Indonesia
24381.0
30977.7
27000.0
kg
Hong Kong
KOSSODO S.A.C.
Italia
24.4
28.4
0.4
kg
Italia
KOSSODO S.A.C.
Italia
24.9
29.8
0.4
kg
Estados Unidos
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
México
204.0
248.0
400.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
México
816.0
992.0
1600.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
México
14280.0
14795.7
11900.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
México
120.0
124.3
100.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
México
4800.0
4973.3
4000.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
México
9600.0
9946.7
8000.0
kg
México
ALICORP SAA
Países Bajos
2870.4
3193.9
960.0
kg
Bélgica
COMPAñIA DE MINAS BUENAVENTURA S.A.A.
Sri Lanka
22800.0
26091.9
20000.0
kg
Sri Lanka
INVERSIONES MINERAS DEL SUR S A
Sri Lanka
22800.0
26091.9
20000.0
kg
Corea Del Sur
MINERA YANACOCHA S.R.L.
Sri Lanka
25400.0
28632.2
22000.0
Kg
Corea Del Sur
CHEMSUPPLY S.A.C
Sri Lanka
10790.0
12593.5
9979.0
kg
Corea Del Sur
MINERA YANACOCHA S.R.L.
Sri Lanka
24900.0
28735.4
22000.0
kg
Corea Del Sur
451340.9
516901.8
346203.9
TOTAL 2004 (hasta marzo 2004)
Fuente : Superintendencia Nacional de Administración Tributaria, 2004.
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
1.4 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE PROCEDENCIA :
AÑO 2000
EMPRESA IMPORTADORA
FOB $
CIF $
Peso
neto
u
PROCEDENCIA
COMPAÑIA CERVECERA DEL SUR DEL PERU S.A.
441.2
450.1
50.0
kg
Alemania
COMPAÑIA CERVECERA DEL SUR DEL PERU S.A.
1,607.5
1,764.1
500.0
kg
Alemania
29,705.0
32,580.0
18,003.0
kg
Bahamas
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
6,936.0
8,672.6
2,721.6
kg
Bahamas
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
26,942.9
30,815.9
16,329.0
kg
Bahamas
AJINOMOTO DEL PERU S A
4,485.0
5,275.0
3,900.0
kg
Belgica
MININGPRO INGENIEROS SOC.RESP.LTDA.
4,898.8
5,099.7
575.0
kg
Belgica
MERCANTIL S A
30,000.0
32,450.0
10,000.0
kg
Brasil
MERCANTIL S A
34,694.0
37,387.9
9,029.0
kg
Estados Unidos
SAEG PERU S.A.
1,621.0
1,659.8
5.0
kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
3,198.0
3,396.1
204.1
kg
Estados Unidos
TERMO SISTEMAS S.A.C.
3,780.0
4,351.8
635.0
kg
Estados Unidos
ECOPRO S.A.
33.6
36.3
3.0
kg
Estados Unidos
3,837.6
4,947.8
1,560.0
kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
35,551.3
39,432.9
10,000.0
kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
534.3
573.7
90.7
kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
27.1
28.2
2.0
kg
Estados Unidos
200.0
582.0
358.3
kg
Estados Unidos
77.0
84.4
6.8
kg
Estados Unidos
EMBOTELLADORA LATINOAMERICANA S.A.-ELSA
7,290.0
8,804.2
3,375.0
kg
Estados Unidos
MINERA BARRICK MISQUICHILCA SA
1,000.0
1,033.5
104.8
kg
Estados Unidos
574.8
886.3
500.0
kg
Estados Unidos
1,890.0
2,009.9
317.5
kg
Estados Unidos
COLD IMPORT S A
111.3
115.9
11.8
kg
Estados Unidos
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
166.4
181.0
16.2
kg
Estados Unidos
92.8
97.2
14.3
kg
Estados Unidos
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
28,020.0
30,780.4
11,675.0
kg
Filipinas
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
23,350.0
26,167.0
11,675.0
kg
Filipinas
AJINOMOTO DEL PERU S A
6,600.0
7,950.0
6,000.0
kg
Indonesia
AJINOMOTO DEL PERU S A
6,050.0
7,180.9
5,500.0
kg
Indonesia
AJINOMOTO DEL PERU S A
1,100.0
1,353.0
1,000.0
kg
Indonesia
PRODUCTOS NATIVOS S.A.C. EN LIQUIDACION
7,850.0
9,920.0
10,000.0
kg
Corea del Sur
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
9,000.0
10,000.0
10,000.0
kg
México
34,783.7
37,209.3
8,657.7
kg
México
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
DESTILERIA PERUANA S.A.C.
DOE RUN PERU S.R.L.
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
INDUSTRIAL PARAMONGA S.A.C.
TERMO SISTEMAS S.A.C.
COLD IMPORT S A
MERCANTIL S A
.....................
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
continúa de anexo 1.4 (año 2000)
12,558.0
14,373.8
10,920.0
kg
Países Bajos
DESTILERIA PERUANA S.A.C.
3,838.3
4,344.0
1,561.5
kg
Países Bajos
AJINOMOTO DEL PERU S A
7,176.0
8,158.0
6,240.0
kg
Países Bajos
DESTILERIA PERUANA S.A.C.
7,675.2
8,443.4
3,120.0
kg
Países Bajos
AJINOMOTO DEL PERU S A
8,073.0
9,541.9
7,020.0
kg
Países Bajos
AJINOMOTO DEL PERU S A
3,300.0
3,930.0
3,000.0
kg
Singapur
AJINOMOTO DEL PERU S A
5,850.0
7,044.7
5,000.0
kg
Singapur
AJINOMOTO DEL PERU S A
7,150.0
8,676.7
6,500.0
kg
Singapur
MERCANTIL S A
29,771.3
32,866.7
11,675.0
kg
Tailandia
MERCANTIL S A
29,187.5
32,571.3
11,675.0
kg
Tailandia
431,028
483,227
209,531.
AJINOMOTO DEL PERU S A
TOTAL
Fuente : Superintendencia Nacional de Administración Tributaria, 2004.
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
1.5 IMPORTACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO POR PAÍS DE PROCEDENCIA:
AÑO 2001
EMPRESA IMPORTADORA
FOB US$
CIF US$
Peso neto
U
PROCEDENCIA
165.7
168.3
6.0
kg
Alemania
SUDAMERICANA DE FIBRAS S.A.
2,238.5
2,281.3
84.0
kg
Alemania
COMPAÑIA CERVECERA DEL SUR DEL PERU S.A.
1,080.6
1,246.7
500.0
kg
Alemania
17.6
22.3
1.0
kg
Alemania
CIMATEC SAC
179.3
362.5
20.0
kg
Alemania
LIBERATI BALDO S.A.C.
114.1
352.2
40.0
kg
Alemania
1,040.1
1,389.5
125.0
kg
Alemania
21.1
23.0
0.5
kg
Alemania
26,100.0
30,153.1
18,000.0
kg
Bahamas
168.9
207.0
80.0
kg
Belgica
5,884.3
6,244.1
1,920.0 kg
Belgica
MERCANTIL S A
30,000.0
32,600.0
MERCANTIL S A
20,993.9
MERCANTIL S A
MERCK PERUANA S A
MERCK PERUANA S A
CERVECERIA SAN JUAN S.A.A.
E. B. PAREJA LECAROS S.A.
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
LIBERATI BALDO S.A.C.
ALICORP SAA
kg
Brasil
23,404.8
9,860.0 kg
Brasil
3,000.0
4,460.0
1,000.0 kg
Brasil
MERCANTIL S A
3,060.0
4,521.2
1,020.0 kg
Chile
ECOPRO S.A.
1,069.0
1,314.2
1,000.0 kg
China
PIAGGI FERREYROS S.A
36.6
59.1
244.0
kg
Estados Unidos
TERMO SISTEMAS S.A.C.
664.6
851.3
106.1
kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
23,132.5
25,450.1
9,071.6 kg
Estados Unidos
MERCANTIL S A
36,205.0
38,924.1
10,000.0
kg
Estados Unidos
TERMO SISTEMAS S.A.C.
1,215.0
1,350.2
204.1
kg
Estados Unidos
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
3,385.3
3,674.7
317.5
kg
Estados Unidos
19.0
20.9
1.8
kg
Estados Unidos
24,208.0
26,231.3
12,000.0
kg
Estados Unidos
6,550.0
9,128.2
3,275.0 kg
Estados Unidos
10,801.1
12,212.1
918.5
kg
Estados Unidos
77.5
78.9
5.0
kg
Estados Unidos
10,332.0
11,324.2
8,823.6 kg
Estados Unidos
826.0
883.9
4,859.7
6,585.8
24,976.3
27,002.2
12,000.0
kg
Estados Unidos
56.1
60.4
5.9
kg
Estados Unidos
1,434.4
1,572.2
1,225.0 kg
Estados Unidos
92.8
96.4
2,742.9
20,544.8
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
INVERSIONES MINERAS DEL SUR S A
EMBOTELLADORA LATINOAMERICANA S.A.-ELSA
MINERA BARRICK MISQUICHILCA SA
COLD IMPORT S A
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
BOYLES BROS DIAMANTINA S A
EMBOTELLADORA LATINOAMERICANA S.A.-ELSA
INVERSIONES MINERAS DEL SUR S A
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
COLD IMPORT S A
CHARLES TENNANT & COMPANY SA
MERCANTIL S A
...................
10,000.0
kg
Estados Unidos
2,250.0 kg
Estados Unidos
45.4
kg
Estados Unidos
3,056.4
2,381.5 kg
Estados Unidos
22,630.7
8,000.0 kg
Estados Unidos
15.9
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
continua de anexo 1.5 (2001)
...............
COLD IMPORT S A
18.6
19.0
2.1
kg
Estados Unidos
ACUARIO REAL S.R.LTDA.
49.5
54.4
6.1
kg
Estados Unidos
23,040.0
27,010.8
18,000.0
kg
Estados Unidos
3,800.0
4,366.1
3,402.0 kg
Estados Unidos
TERMO SISTEMAS S.A.C.
292.0
319.1
36.0
kg
Estados Unidos
TERMO SISTEMAS S.A.C.
245.0
267.7
30.2
kg
Estados Unidos
TERMO SISTEMAS S.A.C.
146.0
159.5
18.0
kg
Estados Unidos
19,588.6
21,978.3
9,200.0 kg
Estados Unidos
COMPANIA MINERA ANTAMINA S.A
1,434.4
1,572.2
1,225.0 kg
Estados Unidos
CHARLES TENNANT & COMPANY SA
7,600.0
8,732.2
6,804.0 kg
Estados Unidos
COLD IMPORT S A
111.3
115.3
19.6
kg
Estados Unidos
UNIQUE S.A.
672.0
864.9
72.6
kg
Estados Unidos
PETRO TECH PERUANA S A
3.6
3.7
0.1
kg
Estados Unidos
ALDO BETTETA SOLIMANO
72.0
111.5
3.7
kg
Estados Unidos
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
23.9
30.3
0.5
kg
Estados Unidos
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
23.9
30.1
0.5
kg
Estados Unidos
ALICORP SAA
1,099.5
1,484.4
150.0
kg
Estados Unidos
FOODCORP S.A.C.
4,741.0
6,433.1
997.9
kg
Estados Unidos
71.6
81.1
0.5
kg
Estados Unidos
556.9
746.9
4.0
kg
Estados Unidos
95.0
417.2
100.0
kg
Estados Unidos
210.0
355.3
22.7
kg
Estados Unidos
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
28,956.0
31,801.4
11,400.0
kg
Filipinas
MINERA YANACOCHA S.R.L.
21,917.1
25,339.5
22,000.0
kg
Filipinas
MINERA YANACOCHA S.R.L.
23,262.9
26,599.0
22,000.0
kg
Filipinas
GENERAL CHEMICALS PERU S.A.
29,654.5
32,513.9
11,675.0
kg
Filipinas
SERVICIOS INDUSTRIALES DE LA MARINA SIMA
2,276.8
3,222.7
305.0
kg
Francia
AJINOMOTO DEL PERU S A
5,418.0
6,887.9
GEO CONTROL SA
28,020.0
30,595.4
11,675.0
kg
Corea
GEO CONTROL SA
28,020.0
30,595.4
11,675.0
kg
Corea
MINERA YANACOCHA S.R.L.
22,667.8
26,807.9
19,976.0
kg
Corea
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
1,100.0
1,360.0
1,000.0 kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
176.0
254.2
160.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
176.0
254.2
160.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
110.0
158.8
100.0
kg
México
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
283.7
389.2
400.0
kg
México
DERIVADOS DEL MAIZ S.A.
CHARLES TENNANT & COMPANY SA
MERCANTIL S A
LA ENSENADA S.R.L.
COMPANIA MINERA ARES S.A.C.
GRUPO COMERCIAL BARI SA
UNIQUE S.A.
................................
6,000.0 kg
Indonesia
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
continua de anexo 1.5 (2001)
......................
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
272.6
334.9
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
2,851.7
3,202.1
14,544.0
15,491.8
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
1,355.0
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
ACTIVIDADES TECNICO INDUSTRIALES S.A.C.
kg
México
1,400.0 kg
México
200.0
kg
México
1,651.3
1,000.0 kg
México
1,870.0
2,454.7
2,000.0 kg
México
23,814.0
25,164.3
DESTILERIAS UNIDAS S.A.C
5,756.4
6,457.2
2,340.0 kg
Países Bajos
DESTILERIAS UNIDAS S.A.C
3,837.6
4,402.6
1,560.0 kg
Países Bajos
AJINOMOTO DEL PERU S A
10,900.0
13,034.0
10,000.0
kg
Singapur
MINERA YANACOCHA S.R.L.
23,600.0
27,225.4
20,000.0
kg
Sri Lanka
AJINOMOTO DEL PERU S A
TOTAL
612,028
691,294
11,200.0
18,000.0
340,869
Fuente : Superintendencia Nacional de Administración Tributaria, 2004.
kg
México
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
ANEXO 2: TABLA DE PRODUCTOS DE EMPRESA CLARIMEX (México)
2.1 CARBÓN (EN POLVO) POR ACTIVACIÓN QUÍMICA : CON ÁCIDO
FOSFÓRICO
MARCA
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
TIPO
046
046-T
061
061 A
061 A FR
061 C
061 CAE
061 CAE
PLUS
061 CFR
061 FR
061 G
061 GA
061 GAE
061 GAM
CC
C-5
N-5
CERTIFICADO MATERIA
PRIMA
NSF
MADERA
CUMPLE NORMA
AWWA
MADERA
NSF
CUMPLE NORMA
AWWA
NSF
MADERA
APLICACIONES
Potabilización de Agua, Decoloración de Aceites,
Refinación de Cobre
Potabilización de Agua, Tratamiento de agua
municipal.
Decoloración de Jarabes de Azúcar
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
Decoloración de plastificantes y productos
químicos.
Decoloración de plastificantes y productos
químicos, alta filtración.
Decoloración de Jarabes de Azúcar y aceites,
purificación de acidos minerales y orgánicos y en
procesos que requieren alto grado de decoloración.
Purificación de Jugos de Frutas, mostos
concentrados y vinos, decoloración de aceites y
bebidas alcohólicas.
Purificación de Vinos y mostos concentrados,
purificación de productos farmacéuticos y
decoloración de bebidas alcohólicas.
Procesos que requieren alto grado de decoloración
a una alta velocidad de filtración. Este producto es
equivalente al 061 C pero con una mejor
Filtrabilidad.
Decoloración de Jarabe de Azúcar a alta velocidad
de filtración.
Decoloración de Glucosa y maltodextrina,
Productos Farmacéuticos.
Procesos de decoloración con una rápida velocidad
de adsorción. Purificación de antibióticos como la
penicilina.
Purificación de Jugos de Frutas, mostos y vinos
NSF
MADERA
Decoloración de Glucosa y maltodextrina.
NSF
MADERA
NSF
MADERA
NSF
MADERA
Decoloración y remoción de olor y color en jarabes
simples.
Decoloración de azúcar líquida y Aceites
Vegetales, Purificación de solventes.
Tratamiento de aguas residuales y galvanoplastía.
SUCHAR
N
NSF
MADERA Carbón activado de calidad superior para
decoloración de jarabe de azúcar.
SUCHAR
NFR
NSF
MADERA Decoloración de Jarabe de Azúcar a alta velocidad
de filtración.
SUCHAR
W
NSF
MADERA Potabilización de agua y decoloración de aceites
comestibles.
Fuente: Clarimex (http://www.carbonactivado.com/corporativo.htm)
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
2.2 CARBÓN (EN POLVO) POR ACTIVACIÓN FÍSICA , CON VAPOR
MARCA
TIPO
CERTIFICADO
CLARIMEX
046-V
NSF
CUMPLE
NORMA AWWA
CLARIMEX
BM
CLARIMEX
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
CARBOACTIV AN
CARBOACTIV A
plus
CARBOACTIV
APN15
CARBOACTIV F
MADERA
LIGNITA
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
BRASCARBO
CARBOACTIV G
CARBOACTIV GN
CARBOACTIV G
plus
CARBOACTIV
GPN15
CARBOACTIV K
CARBOACTIV K
plus
CARBOACTIV V
CARBOACTIV V
plus
Potabilización de Agua, Recuperación de
caramelos, Purificación de Solventes
farmacéuticos
y
decoloración
glicerina.
Remoción de olor, proceso
decafeinado.
de
de
NSF
MADERA
Decoloración de jarabes simples, azúcar
líquido y en aplicaciones que requieren
alta velocidad de filtración.
NSF
MADERA
Decoloración de jarabes simples y
deodorización de aceites vegetales.
NSF
MADERA
Decoloración de azúcar y bebidas
alcohólicas.
NSF
MADERA
Decoloración de Glucosa, maltodextrina.
NSF
MADERA
Aplicación en minería en la refinación de
zinc, y remoción de materia orgánica en
la fabricación de niquel y cobalto.
NSF
MADERA
Decoloración de Glicerina y ácidos
minerales, purificación y deodorización
de aceites vegetales.
NSF
MADERA
Purificación de solventes y
galvanoplastía.
NSF
MADERA
Decoloración de plastificantes, productos
químicos y farmacéuticos.
NSF
MADERA
Decoloración de glucosa y maltodextrina.
NSF
MADERA
Tratamiento de agua municipal, y en
minería para la refinación del cobre.
NSF
MADERA
Tratamiento de agua municipal y
decoloración de aceites comestibles.
NSF
MADERA
Purificación de jugos de frutas, mostos y
vinos, purificación de bebidas
alcohólicas.
NSF
MADERA
Purificación de productos farmacéuticos.
BRASCARBO
BRASCARBO
APLICACIONES
HULLA
Procesos en los que se requiere remover
BITUMINOSA olor, o en tratamiento de productos
DB
CARBOACTIV A
MATERIA
PRIMA
Fuente: Clarimex (http://www.carbonactivado.com/corporativo.htm)
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
2.3 CARBÓN (GRANULAR) POR ACTIVACIÓN QUÍMICA Y FÍSICA
MARCA
TIPO
CERTIFICADO
MATERIA
PRIMA
APLICACIONES
ACTIVACIÓN QUÍMICA: con ácido fosfórico
CLARIMEX
VG
4 X 10
6 X 20
14 X 35
NSF
MADERA
NSF
CUMPLE
NORMA
AWWA
CUMPLE
NORMA
AWWA
LIGNITA
Declorinación de agua, adsorción de
pesticidas y, herbicidas y algunas
aplicaciones en fase gaseosa como
filtros de aire y adsorción de solventes
en corrientes de aire.
ACTIVACIÓN FÍSICA: con vapor
CLARIMEX
CAGR
8 X 30
CLARIMEX
CAGRB
CLARIMEX
8 X 30
12 X 40
CAGRBMI
AQUACTIV
ACTIV
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
CLARIMEX
10 X 30
AQUACTIV
8 X 30
12 X 40
BIR
8 X 30
12 X 40
CS 100
CS 500
8 X 30
*Ver Nota
CS 700
4 X 10
8 X 30
*Ver Nota
CS 800
8 X 30
*Ver Nota
CLARIMEX
CS 900
CLARIMEX
*Ver Nota
CARBONES
IMPREGNADOS
CUMPLE
NORMA
AWWA
Potabilización de agua, declorinación
de agua, adsorción de pesticidas,
herbicidas, productos químicos y
trihalometanos.
HULLA
Decoloración de glicerina, jarabe de
BITUMINOSA azúcar, glucosa, ácido cítrico y en
procesos de purificación en fase
gaseosa.
HULLA
Decoloración de jarabe de azúcar, con
BITUMINOSA magnesita integrada como estabilizador
de pH.
HULLA
Declorinación de agua y adsorción de
BITUMINOSA materia orgánica disuelta.
HULLA
Tratamiento de aguas residuales,
BITUMINOSA procesos de purificación de productos
industriales.
CASCARA
Para control de temperatura de
COCO
fundición y como substituto de
antracita.
CASCARA
Declorinación de agua.
DE COCO
CASCARA
DE COCO
Declorinación de agua, adsorción de
hidrocarburos, pesticidas y herbicidas.
CASCARA
DE COCO
Declorinación de agua, tratamiento de
aguas residuales, filtración de aire.
CASCARA
DE COCO
Declorinación de agua, Purificación de
gases como hidrógeno, helio, acetileno,
monóxido de carbono, entre otros.
LIGNITA Y Carbones impregnados con diversos
HULLA
catalizadores que permiten aumentar la
BITUMINOSA eficiencia de adsorción en diferentes
procesos por ejemplo ácido sulfhídrico
en redes de drenaje.
Fuente: Clarimex (http://www.carbonactivado.com/productos.htm)
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
ANEXO 3: Descripción de una Empresa Productora de Carbón Activado en
Lima
ITEM
Nombre de Empresa
Ubicación
Nivel empresa
Rubro principal
Marcas
DESCRIPCIÓN
AGROFORESTAL INDUSTRIAS
San Juan de Lurigancho, Lima
Familiar
Producción carbón activado
•
•
Forma venta
Nivel comercialización
Tipo proceso
Calidad
Materia prima
o
o
Capacidad producción instalada
(activación química)
Rendimiento producción
Nivel producción
Precios venta
Clientes compradores
Marcas
Exportación
Observaciones
-
-
Panterfil
Cargold
Bolsas, de papel (ext.) con polietileno (int) de 25 kg
Al por mayor y menor
Químico, con ácido fosfórico
Granular
Polvo
Para c. Granular: semilla aceituna o durazno (costo 100 soles / t)
Para c. Polvo: madera, cáscara café
Instalada: 20 t / mes (240 t / año)
20 %
Artesanal
Según mercado: (sin IGV) de 1,5 a 2, $ / kg de carbón
Plantas tratamiento agua (Iquitos, P. Maldonado)
Empresa petrolera Petroperú
Por lo general empresas pequeñas que no tienen capacidad para
importar por su producción
Registradas pero No patentadas
No
Por la activación física se obtiene carbón con mayores
ganancias unitarias, aunque mayores costos operativos.
(alimentación del agua calentada manualmente al
sobrecalentador de vapor)
Por la activación quimica la producción es masiva, pero de
manera artesanal, aunque con menores ganancias.
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
ANEXO 4 : NORMAS TÉCNICAS PARA EVALUAR CARBÓN ACTIVADO
4.1 :
Norma ASTM D-1762
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
o
o
o
o
Pesar 1 + 0.1gr. de Carbón activado y colocar la muestra en un crisol.
Poner la muestra a estufa a 105ºC por 3 horas hasta peso constante.
Transcurrido el tiempo de ensayo se deja enfriar el crisol en el desecador y luego se pesa.
Por diferencias de pesadas se determina el contenido de humedad expresado en porcentaje.
CH% = (PH – PS) x 100
PH
CH = Contenido de Humedad expresado en porcentaje.
PH = Peso Húmedo en gramos de la muestra problema.
PS = Peso Seco en gramos de la muestra problema.
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE MATERIAL VOLÁTIL
o
o
o
o
o
o
Calentar la mufla a 950ºC
Pre-calentar los crisoles con sus tapas usados para el análisis de humedad, conteniendo la muestra.
Los crisoles se pondrán sobre la puerta de la mufla, debiendo permanecer abierta durante 2 minutos, y
luego por 3 minutos sobre el borde exterior de la mufla .
Luego se coloca la muestra hacia la parte posterior de la mufla durante 6 minutos con la puerta cerrada.
Transcurrido el tiempo de ensayo, el crisol se deja enfriar en un desecador de vidrio hasta enfriar.
Enfriado el crisol se pesa y los resultados se expresan en porcentaje.
Vol = PS- Psvol x 100
PS
Vol = El Material Volátil expresado en porcentaje.
PS = Peso seco en gramos de la muestra problema.
Psvol = Peso del material sin volátiles en gramos.
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CENIZAS
o
o
o
o
o
Colocar los crisoles destapados usados para el análisis de Volátiles, conteniendo la muestra, a 750 ºC
durante 6 horas en la mufla.
Colocar las tapas dentro de la mufla
Enfriar los crisoles con las tapas colocadas en el desecador por una hora y pesar.
Repetir el calentamiento de la muestra por 1 hora, poner en el desecador por 1 hora con su respectiva
tapa y pesar; debiendo arrojar una perdida menor a 0.0005g.
Expresar los resultados en porcentaje.
Cz = PCz x 100
PS
Cz = El contenido de cenizas expresado en porcentaje
PCz = Peso de la ceniza expresado en porcentaje.
PS = Peso seco en gramos de la muestra problema.
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
4.2 :
NTP 0.27.025-1982
DETERMINACIÓN DEL pH DEL CARBÓN ACTIVADO
o
o
o
o
o
o
o
Se pesa 0.5 g aproximadamente de carbón activado seco a (110ºc + 2 ºC).
Se transfiere la muestra del carbón activado a un vaso de precipitación de 50cm3 y se añade 25 cm3 de
agua.
Se calienta el vaso a baño María a 80ºC durante 2 minutos agitando lentamente.
Se ajusta el potenciómetro con la solución amortiguadora (buffer) a un pH próximo al de la muestra.
Se efectua la lectura del pH próximo al de la muestra directamente manteniendo la temperatura a 75ºc +
5ºc.
Se enfria rápidamente hasta temperatura ambiente y se realiza la segunda lectura del pH.
La diferencia del pH de las dos mediciones no debe exceder a 0.15, caso contrario se repite la prueba.
DERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE AZUL DE METILENO
o
o
o
o
o
o
o
o
Se toma 0.1 g de carbón activado seco a 120 + 2 ºC.
Se transfiere la muestra a un vaso de vidrio de 250ml.
Se añade desde una Probeta la solución de azul de metileno de 0.025gr en 100ml de agua destilada cada
lapso de tiempo.
El vaso con la muestra de carbón activado y la solución con azul de metileno se mezclan con un
agitador magnético.
Durante la agitación se observa la decoloración de azul
El tiempo total del ensayo establecido es de 30 minutos.
La solución es filtrada y luego se llena la columna de cuarzo de 2cc.
La lectura en el fotocolorimetro es directa sin unidades establecidas, que nos dará lectura tomando
como referencia una longitud de onda 446 nm.
% Ad = Lect. Patrón – Lect. De la muestra
Lect. Patrón
x 100
ESTUDIO PRELIMINAR DE CARBÓN ACTIVADO
4.3 :
Norma NOM-F-296-1977
DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE YODO
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Se coloca 50 cm3de agua destilada en un vaso de precipitación de 250ml.
Se agrega 50 cm3 de una solución de yodo 0.2N y se homogeniza.
Mediante una bureta, se agrega una solución de tiosulfato de sodio 0.1N, recientemente valorada, hasta
que la solución tenga color amarillo pálido.
Se agrega 2 cm3de solución de almidón y se prosigue, lentamente, la adición de la solución de tiosulfato
hasta decoloración.
Se repite la titulación y debe concordar en 0.1ml./gasto.
Se anota el gasto de la solución de tiosulfato en esta titulación en blanco.
En otra operación, se coloca 1gr. de carbón activado en un vaso de precipitación de 250ml.
Se coloca 50 cm3de agua destilada en un vaso de precipitación de 250ml.
Se agrega 50 cm3 de una solución de yodo 0.2N y se homogeniza.
Mediante una bureta, se agrega una solución de tiosulfato de sodio 0.1N, recientemente valorada, hasta
que la solución tenga color amarillo pálido.
Se agrega 2 cm3de solución de almidón y se prosigue, lentamente, la adición de la solución de tiosulfato
hasta decoloración.
Se repite la titulación y debe concordar en 0.1ml./gasto.
Se anota el gasto de la solución de tiosulfato en esta titulación del problema.
El resultado se expresa en porcentaje según la siguiente ecuación:
Número de yodo = 0.0127 x 1 x 100 (B – P)
0.25
Donde:
B = ml de solución de tiosulfato de sodio gastados en la titulación en blanco.
P = ml de Solución de tiosulfato de sodio gastados en la titulación del problema.