Valorización de Mezclas Algodón/Poliéster mediante Rutas Termoquímicas para la Eliminación de Paracetamol en Aguas

La creciente generación de residuos textiles postconsumo representa un importante desafío ambiental y, al mismo tiempo, una oportunidad para su valorización dentro de la economía circular. Las tecnologías termoquímicas, como la pirólisis y la carbonización hidrotermal (HTC), permiten transformar estos residuos en materiales carbonosos de mayor valor añadido. Los carbones activados destacan por su potencial en aplicaciones de tratamiento de aguas, especialmente para la eliminación de contaminantes emergentes como el 4-acetamidofenol (paracetamol). Sin embargo, sus propiedades dependen fuertemente de la ruta de conversión y del método de activación empleado. Por ello, este estudio compara la pirólisis y la HTC, combinadas con activación química (ZnCl2) y física (CO2), para desarrollar carbones activados a partir de residuos textiles de algodón/poliéster y evaluar su capacidad para la eliminación de 4-acetamidofenol.

El objetivo principal de este trabajo fue valorizar residuos textiles de algodón/poliéster mediante rutas termoquímicas de pirólisis y carbonización hidrotermal (HTC) para obtener materiales carbonosos activados destinados a la eliminación de 4-acetamidofenol (ACE) en aguas. Se comparó el efecto de ambas rutas de conversión y de diferentes estrategias de activación sobre el rendimiento de los materiales, su composición, sus propiedades texturales y su química superficial, así como sobre su capacidad adsorbente. Para ello, se estudiaron la activación química con ZnCl2 y la activación física con CO2, junto con materiales no activados como referencia. Finalmente, se identificaron las condiciones de tratamiento más favorables y se analizó la relación entre las propiedades fisicoquímicas de los carbones y su comportamiento en la adsorción de ACE.

Se emplearon residuos textiles de algodón/poliéster como materia prima para la obtención de materiales carbonosos mediante pirólisis, HTC y procesos combinados HTC-pirólisis. La pirólisis se realizó a 600 ºC durante 90 min bajo un caudal constante de N2, incorporando activación química con ZnCl2 o física con CO2. La HTC se llevó a cabo a 250 ºC, con una relación sólido/líquido 1:4 y tiempos de 1 y 3 h. Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante análisis elemental y próximo, adsorción-desorción de N2 y FTIR para evaluar los grupos funcionales superficiales. La adsorción de ACE se estudió en reactores batch (10-300 mg/L, temperatura ambiente) y en columnas de lecho fijo con 10 mg/L y 2 mL/min. La concentración de ACE se determinó mediante HPLC y se aplicó la correlación de Pearson para relacionar las propiedades fisicoquímicas con la capacidad de adsorción.

La ruta termoquímica y la estrategia de activación determinaron significativamente la distribución de productos, la composición y las propiedades de los materiales obtenidos. La activación química con ZnCl2 fue la estrategia más eficaz para incrementar el área superficial y el volumen de poros, mientras que la activación con CO2 produjo un desarrollo de poros menor. En relación a la ruta termoquímica, la HTC generó materiales de baja porosidad y mayor contenido de funcionalidades oxigenadas, mientras que la pirólisis incrementó el grado de carbonización y redujo dichas funcionalidades. Aún así, todos los materiales mostraron elevada afinidad por ACE siendo el modelo de Langmuir el que mejor describió el equilibrio de adsorción. El material pirolizado y activado químicamente (PY-CA) presentó la mayor capacidad de adsorción en discontinuo y fue estudiado con mayor detalle en columnas de lecho fijo.