Los investigadores proponen un método sin disolventes orgánicos para producir vaterita de tamaño nanométrico

La vaterita es una de las tres formas de carbonato de calcio, junto con la calcita y la aragonita. La vaterita de tamaño nanométrico es valiosa para diversas aplicaciones, como la administración de fármacos, cosméticos y relleno de defectos óseos, debido a su biocompatibilidad, alta porosidad, solubilidad y gran superficie específica.

La vaterita no se encuentra comúnmente en la naturaleza ya que se transforma en calcita con el tiempo. En entornos de laboratorio, disolventes orgánicos se utilizan para evitar su recristalización y dificultar el crecimiento de partículas. Sin embargo, los disolventes son caros, muy tóxicos y generan importantes residuos, lo que los hace perjudiciales tanto para los seres humanos como para el medio ambiente. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de un método que evite estos desafíos, sea rentable y dé como resultado una síntesis de vaterita respetuosa con el medio ambiente.

Para abordar estas preocupaciones asociadas con la producción de vaterita, un equipo de investigadores de la Universidad Marítima y Oceánica de Corea, dirigido por el profesor Myoung-Jin Kim del Departamento de Ingeniería Ambiental, informó sobre un método de carbonatación indirecta que utiliza agua de mar para producir vaterita de tamaño nanométrico. Su trabajo fue publicado en Sonoquímica Ultrasónica.

Hablando sobre el método desarrollado por ellos, el profesor Kim dice: “Todo el proceso consta de tres etapas: elución del calcio, carbonatación y envejecimiento”. En la etapa de elución de calcio, se mezcla una solución que contiene agua de mar y sacarosa con óxido de calcio. El iones de magnesio presentes en el agua de mar facilitan la disolución del calcio en la solución, lo que lleva a la liberación de Ca libre²⁺ iones. La sacarosa forma un complejo con Ca.²⁺ iones.

El Ca eluido²⁺ Luego los iones reaccionan con los inyectados. dióxido de carbono en la etapa de carbonatación, lo que resulta en la formación de carbonato de calcio (CaCO₃) como un precipitado sólido. El crecimiento del CaCO₃ Posteriormente, las partículas son suprimidas por vibraciones ultrasónicas generadas por un sonificador. Posteriormente, la mezcla sufre un envejecimiento, donde CaCO₃ Las partículas se reducen aún más de tamaño, lo que da como resultado la formación de vaterita de tamaño nanométrico.

Cada paso del método propuesto contribuye a la producción de vaterita y a la reducción del tamaño de las partículas, con condiciones óptimas que dan como resultado partículas nanométricas con 100% de vaterita. El tamaño y contenido de vaterita son altamente sensibles a la concentración de sacarosa utilizada en el calcio etapa de elución. Los investigadores informan además que se encontró que la concentración ideal era 2,3 mM, lo que producía una gran cantidad de Ca libre.²⁺ iones, sin aumentar la viscosidad de la solución.

En el paso de carbonatación, es fundamental controlar el pH final, la intensidad ultrasónica y la velocidad de agitación. Los investigadores determinaron que detener la reacción de carbonatación a niveles de pH de 8 o 9 daba como resultado un contenido de vaterita del 100%, mientras que la ultrasonicación al 30% de intensidad y la agitación a 400-600 rpm producían partículas nanométricas. Además, la agitación a una velocidad de 200 rpm durante 10 minutos fue óptima para el envejecimiento.

El resultado de estos pasos es la producción de vaterita pura con tamaños de partículas de 683 nm, lograda sin disolventes orgánicos. “Estos hallazgos resaltan la posibilidad de producir vaterita de tamaño nanométrico en masa utilizando agua de mar, que es un solvente respetuoso con el medio ambiente. El método propuesto puede ser muy ventajoso desde el punto de vista económico y ambiental para la producción en masa de vaterita de tamaño nanométrico, sin requerir una cantidad sustancial de solvente orgánico. “, concluye el profesor Kim.