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SINTESIS DE HIDROXIAPATITA POR COMBUSTIÓN A PARTIR DEL CARBONATO DE CALCIO OBTENIDO DE CASCARAS DE HUEVO DE GALLINAS

Autores: Juan Vélez (1), Natalia Cardona (1) , Juliana Gómez (1) , Esperanza López (2)
1: Estudiante de Ingeniería de Materiales, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia
2: Docente de Ingeniería de Materiales, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia

Abstracto: La hidroxiapatita actualmente es un biomaterial objeto de múltiples estudios de gran importancia en diferentes ramas de la medicina tales como, la ortopedia y la odontología. En esta investigación se aplicaron tres tratamientos térmicos consecutivos a cáscaras de huevo de gallina, con el fin de usar el Carbonato de Calcio proveniente de las mismas y así sintetizar hidroxiapatita mediante el uso de combustión a altas temperatura. Éste proceso es sencillo en comparación a otros. Finalmente, el producto obtenido después de la reacción de combustión fue caracterizado por los métodos de difracción de rayos X (DRX) y fluorescencia de rayos X (XFR). 

Procedimiento Experimental: El tratamiento de las cáscaras de huevo establecido y las condiciones fueron fundamentales para alcanzar la síntesis, el proceso de molienda previo al tratamiento térmico fue realizado en un molino de alta eficiencia y libre de la mayor cantidad de impurezas posibles. Posterior al proceso de molienda, se realiza un análisis granulométrico donde el polvo obtenido debe tener un tamaño aproximado de 75µm, la finalidad de tener este tamaño se da principalmente porque la hidroxiapatita microestructuralmente debe presentar un tamaño de partícula entre 53µm-75µm para sus diversas aplicaciones. Luego de obtenido el tamaño de partícula, los polvos de cascaras de huevo pasaron a un horno para un tratamiento térmico, el cual consiste en dos etapas: La primer etapa consistió en el calentamiento de las cáscaras de huevo a 450ºC durante 2 horas a una velocidad de calentamiento de 5ºC/min, a esta temperatura los compuestos orgánicos que presentan las cáscaras de huevo son eliminados, dejando solo el carbonato de calcio. La segunda etapa consistió en un calentamiento del carbonato de calcio a 900 ºC durante 2 horas a una velocidad de calentamiento de 0.5ºC/min, cuando se alcanzó esta temperatura la muestra de calcio comenzó a reaccionar liberando dióxido de carbono (CO2) y dando como producto final oxido de calcio, según lo muestra la siguiente reacción:

CaCO3 → CaO + CO2 

Aunque en este proceso se dio una variación, debido a que el óxido de calcio es un compuesto muy higroscópico y al no tenerse control sobre la humedad del ambiente este presento una hidratación dando como resultado hidróxido de calcio Ca(OH)2 como se muestra en la siguiente reacción:

CaO + H2O → Ca(OH)2 

La muestra de calcio obtenida después de la segunda etapa del tratamiento térmico fue adicionada con un fosfato de calcio Ca3(PO4)2,sin embargo cabe señalar que para varios procesos de síntesis de hidroxiapatita es importante establecer una relación donde se elija la concentración de los reactivos iníciales, de tal forma que la relación Ca/P sea igual a 1.67, el cual es el valor optimo y estable para diferentes procesos, aunque la relación Ca/P del hueso puede variar entre 1.5 hasta 1.9. Luego de esto la muestra fue llevada al horno a una última etapa de combustión hasta llegar a una temperatura de 1050ºC durante tres horas con una velocidad de calentamiento de 10ºC/min, finalmente después de esta última etapa la reacción esperada es la siguiente:

Ca(OH)2+ 3Ca3(PO4)2 → Ca10(PO4)6(OH)2 

Conclusiones: El método de síntesis por combustión de cascaras de huevo de gallina presentado en esta propuesta, evidencia una forma de ayuda para el ambiente por medio del reciclaje de esta fuente natural, además de ser un proceso novedoso y relativamente económico en comparación a otros tipos de síntesis. De igual forma, puede realizarse una optimización en el proceso con respecto al tiempo y la temperatura con la finalidad de obtener un mayor porcentaje de hidroxiapatita en el resultado final.

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