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Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023
EL HIDRÓXIDO DE CALCIO COMO AGENTE DE CAMBIO.
Anahí L. Sánchez. RESUMEN Esta monografía proporciona información detallada del hidróxido de calcio, tales como sus propiedades físicas, químicas, su obtención y aplicaciones en la industria. Nos centramos en el tratamiento de aguas residuales ya que es esencial para mantener la calidad del agua y preservar el medio ambiente. El hidróxido de calcio se utiliza como agente de neutralización para ajustar el pH de las aguas residuales, reduciendo la toxicidad de los compuestos ácidos y facilitando la eliminación de contaminantes. También nos centramos en su aplicación en la agricultura, el hidróxido de calcio se emplea para corregir la acidez del suelo, mejorando la disponibilidad de nutrientes para las plantas y promoviendo un crecimiento saludable. Consideramos las implicaciones ambientales del uso del hidróxido de calcio ya que es relevante una adecuada gestión de los residuos generados durante su aplicación y una evaluación de su impacto en los ecosistemas acuáticos y terrestres. Un enfoque responsable y sostenible es crucial para minimizar el impacto negativo en el entorno natural. Palabras Clave: Hidróxido de calcio, tratamientos, consideraciones ambientales.
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 JUSTIFICACIÓN Este trabajo se centra en las implicancias del Hidróxido de calcio en el tratamiento de aguas residuales y equilibrio de los suelos, así como el impacto del uso de esta sustancia en el medio ambiente. Se busca de esta forma demostrar los beneficios que puede traer la utilización del mismo para diferentes sectores industriales y de servicios teniendo en consideración las propiedades del Hidróxido de calcio y las reacciones a diferentes elementos presentes en el agua y suelos, como la afección sobre materia orgánica. A través de las diferentes secciones del documento se realiza una descripción exhaustiva de la sustancia así como dejar en evidencia las aplicaciones que se le pueden dar al mismo haciendo especial hincapié en las contraindicaciones que pueden resultar en daños contra el medio ambiente por un uso indebido del Hidróxido de Calcio junto con las consecuencia que esto trae para así generar conciencia en su utilización bajo prácticas correctas reduciendo al mínimo el impacto de los procesos industriales. INTRODUCCIÓN El Hidróxido de calcio o comúnmente conocido como cal apagada es uno de los productos más versátiles y lleno de propiedades interesantes, caracterizado por su color blanco, es una sustancia que se encuentra con diferentes presentaciones, siendo una de ellas en forma de cristales blanquecinos y otra en suspensión en el agua. Nos centraremos en la primera forma que es la mayormente utilizada. Es una sustancia inorgánica compuesta por un átomo de calcio (Ca), dos átomos de hidrógeno (H) y dos átomos de oxígeno (O). Esta sustancia es ampliamente utilizada desde hace siglos pasando por todo tipo de industrias, actualmente tiene una gran adopción en el área de la construcción e incluso en las ciencias odontológicas. En esta monografía se hará foco en la aplicación del Hidróxido de calcio como agente de control de la acidez tanto en el suelo como en el agua.
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 cenizas. A partir de estas cenizas, se puede obtener hidróxido de calcio (Ca(OH) 2 ) mediante la hidratación de las mismas. 2.1 Diagrama de flujo del hidróxido de calcio 2.2 Diagrama de bloques del hidróxido de calcio
3. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS 3.1 Propiedades físicas Entre sus propiedades físicas tenemos el estado de agregación en el que se encuentra que es en estado sólido, se observa como un polvo blanquecino, inodoro y de sabor amargo. Su estructura es cristalina, hexagonal y su punto de descomposición es de 653 K ( °C)
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 Su densidad varía dependiendo de su forma y grado de pureza pero usualmente es de 2,211 g/cm^3. Este compuesto tiene un punto de fusión de aproximadamente 580°C. A temperaturas más elevadas se descompone en agua y óxido de calcio. Su masa molar es de aproximadamente 74, g/mol. 3.2 Propiedades químicas El hidróxido de calcio tiene una alta solubilidad en agua, aproximadamente de 0.185g/100 cm³, lo que puede resultar en una solución acuosa alcalina, alrededor de 1,6 gramos de hidróxido de calcio se disuelven en 1 litro de agua. Sin embargo, su solubilidad aumenta con la temperatura. El hidróxido de calcio es extremadamente alcalino, su basicidad es de aproximadamente -2.37 pKb. En cuanto a su acidez, este compuesto tiene un pH de entre 12.4-12.8. Las sustancias ácidas tienen un pH menor a 7 y suelen liberar iones de hidrógeno (H⁺) en solución acuosa. Por otro lado, las sustancias básicas tienen un pH mayor a 7 y liberan iones hidróxido (OH⁻) en solución acuosa. La solución del hidróxido de calcio es una base fuerte y reacciona violentamente con ácidos al formar sales de calcio y ataca a varios metales. Esta propiedad lo hace un agente efectivo para neutralizar las sustancias ácidas. Por ejemplo, el hidróxido de calcio puede reaccionar con ácidos sulfúrico y clorhídrico para formar sulfato de calcio (CaSO 4 ) y cloruro de calcio (CaCl 2 ), respectivamente y también puede reaccionar con dióxido de carbono, se enturbia y forma una precipitación de carbonato de calcio. El hidróxido de calcio es conocido por su capacidad para formar soluciones alcalinas y su reactividad con ciertos ácidos. El compuesto tiene dos iones de hidróxido (OH−) por cada ion de calcio (Ca2+). El químico es iónico, con disociaciones acuosas y electrolíticas que producen iones de calcio e iones de hidróxido. Como resultado obtenemos que ambos iones terminan estableciendo un cristal de estructura hexagonal.
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 yeso y mortero utilizadas en la construcción de estructuras egipcias como las pirámides, así como edificios, mausoleos, murallas, escaleras, pisos, soportes e incluso para reparar el cemento dental. Su fuerza se debe a que al "respirar" el CO 2 , los cristales de CaCO 3 se integran mejor con las arenas y otros componentes de estas mezclas. En la industria química se usa para hacer mezclas de pesticidas, en la industria petrolera para hacer aditivos para el petróleo crudo y en la industria petroquímica para hacer aditivos para el petróleo crudo. En la Industria Farmaceútica y de Alimentación es utilizado en la industria azucarera, conservación de fruta y verdura, gelatinas, procesamiento de aguas, etc. En odontología, en la formulación de pastas y soluciones para el tratamiento dental. Hay que tener en cuenta que hasta la fecha no se encontró ningún patógeno que pueda sobrevivir al Hidróxido de calcio, esto se debe a la utilización de esta sustancia por su efecto antibacteriano aprovechándose de su alto pH entre 12.4-12.8, que genera muerte bacteriana de forma rápida y por periodos prolongados. En el tratamiento de aguas residuales, uno de los focos de este trabajo, se genera un bombeo de las aguas ácidas y se almacenan en un tanque junto con cal hasta alcanzar una concentración de pH de 4.3 para posteriormente pasar a un segundo tanque donde se añadiría aún más cal llegando al valor de 5.2, de está forma aumentando la alcalinidad del agua neutralizada por la cal, hay que tener en cuenta que también se modifican los valores de los metales pesados y otros contaminantes de las aguas residuales. El hidróxido de calcio puede ser usado en las plantas desalinizadoras como tratamiento posterior de remineralización para mejorar su sabor y calidad química. Además, la adición de cal permite realizar un acondicionamiento del agua desalinizada que puede ir desde un ajuste de pH y reducción de la agresividad hasta la remineralización de las aguas por el aporte de calcio.
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 Es importante señalar que el hidróxido de calcio es una sustancia corrosiva y debe manipularse con precaución. El hidróxido de calcio puede ser irritante para la piel, los ojos y las vías respiratorias. Se recomienda el uso de equipos de protección personal, como guantes y gafas de seguridad, al trabajar con este compuesto. Evitar la inhalación de polvo y el contacto prolongado con la piel. Almacenar en recipientes cerrados en un lugar fresco, seco y bien ventilado.
5. AJUSTE DE PH EN SUELOS ÁCIDOS 5.1 Suelos ácidos y sus efectos en la vegetación El hidróxido de calcio se utiliza como producto químico neutralizante, porque reacciona con los ácidos para crear agua y una sal en una reacción de doble desplazamiento. Esta neutralización puede ocurrir en los suelos agrícolas para ayudar con el crecimiento de las plantas o en las vías fluviales para reducir los efectos de la lluvia ácida. Es decir, ajusta el pH y mejora la disponibilidad de nutrientes en el suelo. 5.2 Importancia del pH en la agricultura Como ya se demostró el uso del hidróxido de calcio está presente en una gran variedad de industrias que cruzan todos los ámbitos para lograr una buena calidad de vida. La explotación de la tierra para la agricultura es una práctica milenaria que depende de factores como las lluvias, el sol, la altura y obviamente la tierra, una vez terminada la cosecha era necesario dejar descansar el suelo ya que el mismo debía recuperar esas características que permiten la producción de alimentos como la porosidad, los nutrientes, estabilidad y el pH. En la actualidad con la creciente población y una demanda constante de alimentos no se puede permitir el descanso del suelo para su recuperación lo que lleva a la industria agrícola a la aplicación de ciertos productos para su recuperación y puesta en marcha en el menor tiempo posible. La influencia del pH en los suelos para la agricultura determinarán la capacidad
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 el fin de volver a introducirla al proceso productivo evitando así, que se afecten otras fuentes de aguas, napas, suelos, animales y demás. 6.2 Ajuste de pH en el tratamiento de aguas residuales El pH es la unidad de medida de la acidez o alcalinidad que mide la concentración de iones de hidrógeno en el agua, la escala que se mide el pH va desde el 0 al 14, mientras menor es este valor más ácida tiende a ser el agua y mientras más se acerca al 14 mayor es su alcalinidad. Para la supervivencia de las bacterias en agua se debe tener un pH bajo. Para el tratamiento de las aguas residuales se debe neutralizar el ph del agua, gracias al alto valor de pH del Hidróxido de Calcio funciona como agente microbiano. Los iones se disocian de forma lenta lo que permite actuar de forma lenta para la muerte bacteriana realizando acciones dentro de la primera hora destruyendo los tejidos de las bacterias.
7. VENTAJAS Y LIMITACIONES AMBIENTALES 7.1 Ventajas del uso del hidróxido de calcio El hidróxido de calcio tiene ventajas en su uso a nivel ambiental, ya que se utiliza para ablandar, purificar, eliminar turbiedad, neutralizar la acidez y eliminar la sílice y otras impurezas del agua, depuración de gases, tratamiento de suelos contaminados, etc. 7.2 Limitaciones y consideraciones ambientales del hidróxido de calcio Si bien el hidróxido de calcio tiene diversas aplicaciones y propiedades beneficiosas, también existen algunas limitaciones y consideraciones ambientales que deben tenerse en cuenta. Uso responsable y gestión adecuada de residuos: Es importante asegurar un uso responsable del hidróxido de calcio y una adecuada gestión de los residuos generados. El uso inadecuado del hidróxido de calcio, puede
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 contribuir a la contaminación del suelo y del agua, afectando negativamente los ecosistemas acuáticos y terrestres. También el uso de hidróxido de calcio en el tratamiento de aguas residuales puede dar lugar a la formación de lodos o precipitados de sales de calcio. Estos residuos requieren una gestión adecuada para evitar su liberación incontrolada en el medio ambiente. La disposición inapropiada de estos residuos puede tener impactos negativos en el suelo y el agua. Toxicidad y riesgos para la salud humana: El hidróxido de calcio en sí mismo no se considera altamente tóxico para los seres humanos. Sin embargo, puede ser irritante para la piel, los ojos y las vías respiratorias si se manipula incorrectamente o en altas concentraciones. Es importante seguir las precauciones adecuadas al trabajar con esta sustancia para minimizar cualquier riesgo potencial. Posible impacto en la vida acuática: En altas concentraciones, el hidróxido de calcio puede tener efectos adversos en los organismos acuáticos. Cuando se libera en cuerpos de agua, puede elevar el pH y alterar el equilibrio ecológico natural. Esto puede afectar la vida acuática, especialmente organismos sensibles a los cambios en el pH. Liberación de gases contaminantes: Durante el proceso de producción del hidróxido de calcio, se libera dióxido de carbono (CO2) como subproducto. El CO2 es un gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático. Es importante tener en cuenta las emisiones asociadas al proceso de fabricación y buscar prácticas que minimicen el impacto ambiental.
Departamento de Ingeniería Química – UTN FRA Año 2023 REFERENCIAS Artículos Agropal (2016, Noviembre 8) El pH del suelo en la agricultura http://www.agropal.com/es/el-ph-del-suelo/ Calcinor (s.f). Descubriendo el hidróxido cálcico y sus múltiples aplicaciones. Recuperado de https://www.calcinor.com/es/actualidad/reviews-producto/hidroxido-calcico- aplicaciones#:~:text=Podemos%20encontrar%20el%20hidr%C3%B3xido% 20c%C3%A1lcico,%C3%A1cidos%20en%20los%20humos%20industriales Calcinor (s.f). La Cal, un producto-tres efectos, en la estabilización de suelos. Recuperado de https://www.calcinor.com/es/calcinor/estabilizacion-de-suelos Calcinor. (s.f). Medioambiente. Recuperado de https://www.calcinor.com/es/calcinor/medio-ambiente Caviedes B. J., Muñoz R. H. & Meneses J. P. (s.f). El paradigma del hidróxido de calcio en endodoncia: ¿sustancia milagrosa? Recuperado de https://dentalexperience.es.tl/HIDROXIDO-DE-CALCIO-controversia.htm ECN. Automation (s.f). Proceso de obtención de la cal https://ecnautomation.com/index.php?mod=cal García-Alcocer N., Salgado-García S., Córdova-Sánchez S., Castañeda-Ceja R. & Cruz-Burelo P., Turrado-Saucedo J. (2019, Julio 10). Evaluación de óxido de calcio e hidróxido de calcio para la obtención de fibra de celulosa https://revista-agroproductividad.org/index.php/agroproductividad/article/vi ew/1433?articlesBySameAuthorPage= Hiroyasu Nagase, Hidekazu Tsujino, Daisuke Kurihara, Hiroshi Saito & Masaya Kawase. (2013, Noviembre 19). A role for calcium hydroxide and dolomite in water: Acceleration of the reaction under ultraviolet light.
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