Introducción
El ocre amarillo es una forma hidratada de hidróxido de óxido de hierro, FeO(OH). n H2O, comúnmente conocida como limonita. Es uno de los tres minerales principales de hierro, junto con la hematita y la magnetita, y se encuentra naturalmente en todo el mundo. Su uso principal a lo largo del tiempo ha sido como tinte, debido al color amarillo brillante que a menudo se presenta, con algunos informes que indican que su uso como tinte en África se remonta a casi 300.000 años. Como producto comercial, encontró fama después de que Jean-Atelier Astier desarrollara un proceso para extraerlo a escala de los acantilados rojos y amarillos de la Provenza de colores brillantes a finales del siglo XVIII, y se convirtió en el pigmento de elección para pinturas y tintes amarillos, rojos y naranjas.
El ocre se puede encontrar en varios colores; El ocre rojo es el producto de un óxido de hierro anhidro, mientras que el color amarillo se imparte a partir de hidróxido de óxido de hierro hidratado. Las mezclas de hierro ferroso y férrico producirán un ocre marrón. En general, la coloración se debe a la presencia de óxidos de hierro. La limonita en sí se forma a partir de la hidratación a través de la oxidación de los otros minerales de hierro, magnetita y hematita. Además, se puede formar a partir de procesos de intemperie sobre otros minerales ricos en hierro. Cuando se encuentra en un depósito, la limonita es un sólido amorfo, que aparece en tonos de amarillo o marrón, con un nivel de dureza moderado de 4 - 5.5 en la escala Mohs(1). Cuando se extrae, se puede dividir en fragmentos, o moler a un polvo para su uso. El ocre amarillo no es tóxico.
Con el tiempo, el ocre amarillo/limonita ha encontrado usos en adhesivos primitivos(2) en herramientas manuales tempranas, en obras de arte religiosas y protección solar , aunque este último ha sido desplazado por métodos basados en titania.
En la época contemporánea, el ocre sigue siendo un material importante. Todavía se utiliza como un tinte, pero ha encontrado otras aplicaciones como en la catálisis, como un aditivo de cemento y en la síntesis de nanopartículas de hierro. Esto es además de su uso como mineral de hierro; limonita puede contener hasta 59,8 hierro(3). Si bien este valor no es tan alto como la magnetita o, en particular, la hematita(4), sigue siendo un mineral viable del metal de gran importancia económica.
Los términos ocre amarillo y limonita se utilizarán indistintamente a lo largo de este artículo.
Ocre amarillo suministrado por pegmatita africana
El ocre amarillo suministrado por pegmatita africana contiene óxido de hierro (27,0%), alúmina (14,0%) y sílice (47,0%) por masa, con el equilibrio traza minerales. El fresado estándar es de un tamaño de partícula donde el 90% son menores de 75 μm y el secado es a un máximo del 3% de agua en masa.
Colorantes y pigmentos
El uso más ubicuo de ocre es como pigmento. Su coloración amarilla brillante es muy deseable. Los estudios sobre pinturas antiguas y revestimientos de paredes sugieren que el ocre amarillo se utilizó tanto en la Antigua Roma(5) como en Egipto(6), aunque en Sudáfrica, los diseños abstractos hechos con ocre se remontan a 75.000 años. Como pigmento en las pinturas modernas, es responsable de tonos terrosos y amarillos(7). Se ha empleado como un tinte estable a largo plazo para velas, fibras naturales e incluso es eficaz en fibras sintéticas de poliacrilonitrilo(8).
Permineralización
La permineralización es el proceso por el cual los depósitos minerales se recogen y forman moldes internos de organismos, como método de fosilización. La limonita es uno de los principales minerales encontrados en los organismos fosilizados(9) y se ha observado que cuando un organismo ha sido fosilizado con limonita, a menudo se conserva mejor que otros métodos(10).
Materiales para el medio ambiente construido
Uno de los usos más antiguos para el ocre es
como pigmento
en cementos/renderizados, explicando en parte las casas ricamente coloreadas en partes de América Latina y alrededor de la cuenca mediterránea. En muchos casos, el ocre se utilizaba sólo como colorante(11), pero se han documentado usos de él donde proporciona más un papel estructural junto con otros compuestos.
Cementos y concretos
Como pigmento en los cementos, el ocre es responsable de una coloración amarilla fuerte y se ha informado que es altamente estable a largo plazo(11). Esta "eficacia cromática" ha demostrado su valía a lo largo de muchos años. Se ha observado que, en general, los hormigóns y cementos pigmentados tienen propiedades mecánicas menores que los de hormigón convencional, pero no lo suficiente para evitar que se utilicen como hormigón estructural(12).
Una propuesta interesante para el ocre fue el uso como componente en el cemento del radiador(13). Es decir, un cemento de ajuste rápido que forma un sello alrededor de una tubería que contiene líquido. Junto con la gelatina y el yeso de París, el cemento propuesto utilizó el ocre como uno de sus ingredientes más grandes iguales, proporcionando un sello de fijación de bajo costo que es resistente al agua, incluso a altas temperaturas. Como componente de hormigón, junto con la ilmenita, la limonita como parte del agregado ha demostrado ser un hormigón resistente al calor de alto rendimiento, con aplicaciones que incluyen en reactores nucleares a pequeña y gran escala, donde se ha encontrado que el hormigón de ilenita-limonita se está atendiendo altamente contra los rayos gamma primarios y secundarios y neutrones de movimiento lento(14,15), este efecto de protección contra la radiación se debe principalmente al contenido de hierro de la sala de hormigón.
Dentro del cribado de radiación del reactor, una regla general parece ser que cuanto mayor sea el contenido de hierro (es decir, mediante la inclusión de limonita dentro de la mezcla de hormigón) en el hormigón, mejor será el valor tvl(16). La TVL es la "décima capa de valor" que hace referencia a la cantidad media de material de blindaje (hormigón dopado limonita) para reducir la radiación expulsada al 10% de su intensidad inicial. TVL se puede considerar como una medida de lo bueno que es un material para contener la radiación nuclear. Con aislamiento de hormigón del reactor que contiene limonita, cuanto más grueso sea el despliegue del hormigón, mejor será la contención de la radiación(17).
Además de esto, en términos de hormigón más convencional, se han utilizado agregados que contienen alto ocre en la producción de hormigón en asia sudoriental hasta el 30% del agregado total, produciendo un hormigón tan fuerte como el hormigón regular(18).
Suelos lateríticos
En ciertas partes del mundo, el suelo se describe como laterítico. Esto significa que son en gran parte arcilla, y son porosos. A menudo, estos también contienen grandes cantidades de ocre. Los ladrillos rudimentarios se han hecho de estos suelos lateríticos y se han contabilizado muchas estructuras tempranas, particularmente en la India. Desarrollando esta idea, y aplicando métodos modernos de construcción, un ladrillo de hormigón hecho ahora usando suelo laterítico local requiere 50 menos de cemento como lo haría uno similar en un clima templado(17). Además, los ocres se pueden utilizar como componentes en la construcción de carreteras, proporcionando infraestructura a un ritmo económicamente atractivo(18).
Reparación del suelo y el agua
Muchos materiales que contienen hierro se pueden utilizar en una capacidad de corrección , normalmente eliminando contaminantes o contaminantes no deseados de las corrientes de aguas residuales o el suelo. El cromo(vi) es un contaminante tóxico y el estado de oxidación más alto del metal de cromo - incluso la exposición modesta es suficiente para causar problemas de salud. La eliminación del cromo hexavalente de los suelos y los suministros de agua es crucial si alguna vez penetra en el suministro y se puede lograr utilizando limonita. Limonita combina reducción (a cromo(iii) de cromo(vi), cromo (iii) no es un problema tan significativo) y la sorpción para eliminarlo. En una solución acuosa ligeramente ácida, la limonita fue capaz de eliminar el 55% ±1% de Cr(VI) utilizando limonita procesada a 0,15 a 0,075 mm (malla de 100 a 200)(21). El único obstáculo se produjo después de períodos de tiempo muy prolongados en los que la exposición constante causó cambios de morfología en la limonita, por lo tanto, reducciones en la eficiencia de la sorpción y la reducción.
catálisis
La catálisis de hierro es, en sí misma, un campo grande y variado. Algunas de las principales preocupaciones con los catalizadores convencionales son que pueden ser costosos de producir o carecer de estabilidad a largo plazo.
Ocre/limonita tiene el potencial
de superar estos problemas. En algunos casos, la limonita puede incluso ser sacrificial, siendo convertida fácilmente en otros compuestos como nanopartículas.
Para la síntesis de nanopartículas de hierro
Las nanopartículas de hierro se han empleado para innumerables tareas en las últimas dos décadas, con aplicaciones en todo el espectro catalítico, son apreciadas por su superficie a la relación de volumen. Las nanopartículas de hierro se han sintetizado directamente desde limonita(22), y se han demostrado como eficaces para la eliminación de cromo hexavalente tóxico de los flujos de residuos. Limonita puede ser una fuente barata de óxido de hierro de alta pureza a partir de la cual hacer nanopartículas de hierro - comparable a magnetita o hematita en muchas situaciones.
Limonita puede ser reducido y formado en nanopartículas de hierro cerovalentes (ZVNP) por un proceso relativamente simple, y tales ZVNPs han encontrado aplicaciones en la purificación de agua y en vías de tratamiento de residuos industriales como la eliminación de para-nitrophenol(23). Ya en 1972, los ZVNPs se han utilizado en pesticidas y compuestos clorados en medios acuosos(24).
Procesos de descomposición y reforma
Limonite/ocre amarillo, como se mencionó, es una fuente útil de hierro y se puede utilizar como catalizador para varios procesos de descomposición/reforma. Estos toman típicamente materiales tóxicos o de otro modo de desecho y los convierten en algo útil o más fácil de manejar. Por ejemplo, se ha informado de que cuando los compuestos orgánicos volátiles de los procesos de biomasa se pasan sobre un lecho de limonita a temperaturas relativamente bajas se reforman en un gas rico en hidrógeno (similar al gas de síntesis); este enfoque también funciona con los residuos de color perral gasificados dejados en los procesos de biomasa, y se afirma que es tan eficaz como un catalizador comercial de óxido de níquel-aluminio. La ventaja aquí es clara, el uso de un catalizador no tóxico y barato es ventajoso sobre uno tóxico y caro(25).
Los procesos de gasificación a menudo emplean todo un conjunto de catalizadores para la eliminación de varios compuestos del gas crudo. El amoníaco es un contaminante que se puede encontrar como parte del gas mixto resultante de la gasificación de biomasa y la investigación ha demostrado que es extraíble mediante el uso de limonita(26). Limonita resiste la intoxicación por azufre que es la caída de muchos otros catalizadores utilizados para la eliminación de amoníaco, sin embargo, limonita requiere temperaturas elevadas para lograr esto. Se informó de una conversión prácticamente completa por parte de la limonita de NH3 a N2. La gasificación catalizada por limonita de biomasa altamente leñosa es altamente exitosa, con biogás rico en hidrógeno producido a una tasa un 25% mayor de lo que se lograría con un catalizador olivino(27) cuando se utiliza en una configuración de reactor de lecho fluidizado. Los gases que contienen alto H2 son mucho más parecidos al gas de síntesis y, por lo tanto, abren un mayor margen para que el gas producido se utilice para la síntesis química en lugar de que simplemente se queme como combustible.
En un proceso similar a la gasificación, el carbón se puede convertir en hidrocarburos líquidos a través de un proceso conocido como licuefacción directa de carbón. Particularmente útil para carbóns de menor calidad, la técnica proporciona combustibles y materias primas viables para otros procesos químicos e industriales. Tal catalizador para la licuefacción directa de carbón es la limonita. La investigación muestra que el limonita de bajo contenido de hematita es un catalizador superior para la conversión, con eficiencias óptimas de conversión observadas cuando se utilizó limonita que lleva una relación agua-hierro de 0,60(28).
Basándose en las reacciones clásicas de estilo de la industria petroquímica con hidrocarburos tarry, la limonita se ha utilizado para catalizar el agrietamiento de los gases de escape de la pirólisis del carbón de baja calidad a bajas temperaturas. En esta reacción, el agrietamiento favorece hidrocarburos pequeños y aromáticos que son sintéticamente útiles como materias primas(29). El ocre de alto contenido de ḥ-FeOOH extraído en Australia se ha utilizado para la limpieza de vidrio caliente. El ḥ-FeOOH se coloca en una atmósfera reductora a 500 °C y se demostró que elimina la piridina de un flujo de gas y la convierte en gas nitrógeno benigno superior a una tasa de conversión del 80% (30). Particularmente impresionante es que la conversión también funcionó bien a la misma temperatura, pero sin la atmósfera reductora.
Cuando se utiliza como partidario de otros catalizadores, limonita ha demostrado utilidad en la descomposición del disulfuro de carbono, un gas que a través de las reacciones en la atmósfera es una de las principales causas de lluvia ácida. La combinación de limonita y un catalizador BiVO4 eliminó efectivamente el disulfuro a temperaturas moderadas(31). El tratamiento térmico del ocre lo convierte de limonita a hematita, que se puede utilizar para el agrietamiento catalítico térmico del tolueno en pequeños hidrocarburos, por encima del 90% de eficiencia (32). Se observó que tal actividad no podía realizarse solo de la hematita tal como se extraía. Como se mencionó anteriormente, limonita/ocre no se considera la "mejor" fuente de hierro, y por ocre tostado alcalino seguido de tratamiento hidrotermal, se puede convertir en un material más alto fe2O3-que contiene, que tiene una aplicación más amplia(33).
Avanzando hacia aplicaciones de tipo biológico, se ha demostrado que la limonita es catalíticamente activa para la hidrólisis de péptidos de microcistino, superando a sus otros pares minerales(34), debido a un carácter ácido altamente lewis en su superficie. Con este conocimiento, se pueden extraer ideas sobre la descomposición natural y la descomposición de las microcistinas.
Debe estar conectado para enviar un comentario.