Estudio de los mecanismos de activación y aplicabilidad de materiales carbonosos derivados de espumas de poliuretano en procesos de adsorción, separación de gases y biomedicina

Dada la problematica del efecto invernadero, y su directa relacion con las emisiones de CO2, materiales baratos y que sean capaces de adsorber cantidades importantes de dicho gas son necesarios, ademas, dado el auge del uso de metano, y su posible contribucion al efecto invernadero por su uso como combustible en vez de la gasolina en los medios de transporte, son necesarios materiales capaces de actuar como tamices moleculares de forma que se separen el metano de otros gases presentes durante su extraccion, como el CO2. Uno de los materiales candidatos mas interesantes para estos propositos son los carbones activos. Como precursor de dicho carbon se utilizaron espumas de poliuretano comerciales, un plastico muy abundante y de dificil reciclado. Por ello en este trabajo se han estudiado con detalle los mecanismos de las reacciones de activacion, cuyas reacciones completas y mecanismos no han sido plenamente confirmados. Por ello se activaron precursores de poliuretano mediante procesos quimicos anadiendo KOH y NaOH, mientras que a su vez se anadieron sales como aditivos, capaces de producir un mayor desarrollo de la porosidad de los materiales con condiciones menos energeticas, estudiando asi las reacciones y procesos que realmente ocurren valiendose de tecnicas como TEM, isotermas de adsorcion, y seguimiento de los gases desprendidos durante la reaccion mediante TPR. Se llevaron a cabo activaciones fisicas con CO2 y agua, mediante las cuales se estudio el desarrollo de poros de ambos gases en el material de partida. Los materiales fueron aplicados en procesos de adsorcion de CO2, yodometano y cloruro de mercurio, asi como en separacion de mezcla de gases CO2/CH4, y en estudios de biocompatibilidad. Como conclusiones destacadas se constato la posibilidad de obtener carbon activo mediante espumas de poliuretano comerciales con todas las tecnicas de activacion. Se consiguieron materiales con grandes capacidades de adsorcion de CO2 activados mediante KOH. Las activaciones con CO2 en el material resultaron favorecer la formacion de microporos, asi, se sintetizaron tamices moleculares mediante activaciones con CO2 capaces de llevar a cabo separaciones casi perfectas de mezclas de CO2/CH4. Las activaciones mediante vapor de agua propiciaron la formacion de materiales mas mesoporos, siendo capaces de adsorber grandes cantidades de yodometano, se elucido que los mesoporos son los responsable de las grandes cantidades de yodometano adsorbidas en los materiales. A su vez se confirmo que los materiales derivados de carbon activo, tanto aquellos derivados de precursores polimericos, como los derivados de diferentes residuos de petroleo, eran plenamente biocompatibles con celulas comerciales humanas, abriendo el campo para la utilizacion de dichos materiales en biomedicina. Se confirmo que la adicion de KCl y NaCl a sus correspondientes hidroxidos, producia una mejoria en el procesos de activacion, consiguiendo un mayor desarrollo de poros, a menores temperaturas y con rendimientos mayores, hechos probablemente producidos por su influencia en la disolucion de subproductos como carbonatos, cuya solubilidad en el sistema se incrementa al estar presentes dichas sales, favoreciendo el contacto entre los hidroxidos y el carbon. Por ultimo, se propusieron reacciones, en base a calculos simples termodinamicos, a los experimentos de temepratura programada, y a los diagramas de fases de sales fundidas, de las reacciones de activacion concretas y el mecanismo de la activacion misma, en las activaciones mediante hidroxidos.