Nanopartículas de hierro

NANOPARTÍCULAS DE HIERRO, DIFERENTES TIPOS

¡Hola a todos nuestros curiosos lectores! Una vez más y como inicio de este mes de noviembre, venimos a hablaros un poco más de las nanopartículas metálicas, concretamente las de hierro; de forma que podáis seguir ahondando en este interesante y prometedor campo que es la nanotecnología.

Antes de seguir, por si algún lector es nuevo, en nuestro anterior artículo explicamos qué son las nanopartículas y hablamos un poco acerca de su curiosa historia. Así que os recomendamos pasaros primero por ese capítulo.

Tipos y aplicaciones de nanopartículas de hierro

Existen una amplia variedad de nanopartículas de hierro comerciales. Las tenemos en función de cómo están enlazadas a otros átomos y moléculas, en función de su carga iónica y de su estado. Se podría simplificar en las siguientes:

  • Óxidos de hierro.
  • De hierro reducido, cero valente o de valencia cero.
  • Encapsuladas, en forma de gel, en suspensión o en polvo.

Antes de continuar, aclarar que en Smallops obtenemos nanopartículas de hierro de cerovalentes encapsuladas en una matriz de carbono, las cuales llamamos OPS. Con otras palabras, las OPS poseen un núcleo de hierro reducido (ZVI o Fe0) y una cubierta de carbono; además de ello, también presentan diferentes óxidos de hierro. Debido a lo anterior, las OPS son capaces de interactuar con otros compuestos mediante diferentes mecanismos físico químicos.

Óxidos de hierro

Los óxidos de hierro son formaciones del hierro presentes ampliamente en la naturaleza, pues se estima que el 5% de la corteza terrestre es hierro. Además, pueden ser sintetizados fácilmente en el laboratorio. 

Los podemos clasificar en óxidos, hidróxidos y oxihidróxidos de hierro en función de cómo se encuentren enlazados con las moléculas de oxígeno y estas con otros compuestos. También pueden estar presentes en sus dos estados de agregación, como Fe2+ y Fe3+

En base a lo comentado, conocemos la existencia de hasta 16 óxidos de hierro, siendo los más comunes: goethita (α-FeOOH), hematita (α-Fe2O3), magnetita (Fe3O4), maguemita (γFe2O3) y la akaganeíta (β-FeOOH). Todos estos compuestos los podemos encontrar en la naturaleza y, en la mayoría, el hierro se encuentra en estado trivalente (Fe3+).

La magnetita es uno de los minerales de hierro más empleados, debido a que es la base para la obtención de óxidos de hierro por su elevado contenido en hierro (~72%). El óxido férrico (Fe3O4) es el más comercializado para el tratamiento de aguas y con gran potencial en la producción de biogas, entre otras industrias como la metalúrgica.

Hierro cero valente (ZVI)

El hierro cero valente o de valencia cero es el hierro en su estado reducido, es decir no iónico. Actualmente, podemos encontrar una amplia variedad dentro de estas partículas y, asimismo, un auge en cuanto a las investigaciones científicas sobre su aplicación en remediación ambiental y producción biogás.

Las nZVI las podemos encontrar al 99% de pureza, incluso más, pasivadas con cobalto o cobre o una propia capa de óxido de hierro. ¿Por qué las recubren? Bueno, debido a su alta reactividad se suelen recubrir para evitar su oxidación y poder, así, comercializarlas. Por otro lado, se comercializan tanto en polvo como en suspensiones acuosas de carboximetilcelulosa (CMC) o propilenglicol. 
Pese a los buenos resultados demostrados en la inmensa variedad de estudios científicos, no existe una real implementación a nivel industria; es decir, existen pocas empresas productoras y distribuyen principalmente para ensayos de laboratorio y pruebas piloto. ¿Y a qué se debe esto si son tan buenas? El principal motivo aparente es su costo (60 – 190 $/kg) y a que el principal método de síntesis ocasiona residuos peligrosos.

Hierro encapsulado y más

Además, tanto los óxidos de hierro como el hierro cero valente, pueden producirse encapsuladas, en forma de gel, en suspensión o en polvo en función de su método de producción y del campo en el que se quieran aplicar; de forma que existe un amplio abanico de posibilidades.

Actualmente, las encapsuladas son muy prometedoras pues hay estudios desde el tratamiento del cáncer mediante hipertermia magnética, tratamiento de aguas, mejora de la producción de biogás, etc. En resumen, encontramos desde nanopartículas de óxido férrico encapsuladas en gel hasta nanopartículas de hierro de valencia cero encapsuladas en carbono.

Conclusiones

Las nanopartículas metálicas destacan por su gran versatilidad y elevada reactividad y, entre ellas, las OPS (nanoparticulas de Fe encapsulada) son las más prometedoras; puesto que se engloban dentro de la economía circular al valorizar un residuo, el alpechín, mediante una técnica ambientalmente sostenible, la carbonización hidrotermal. Por ello, las OPS presentan un coste relativamente bajo, ausencia de toxicidad, escalabilidad y aplicación real más factible.

PRODUCCIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN ESPAÑA

Smallops, la startup de producción de nanopartículas en España

Por último, resaltar que Smallops es la primera empresa en producir y comercializar nanopartículas de hierro de valencia cero encapsuladas en una matriz de carbono, las OPS.

¡Y hasta aquí llega el artículo de hoy!
Esperamos que os haya resultado un artículo esclarecedor y os esperamos en nuestro siguiente artículo, en el que seguiremos ahondando más acerca de las nanopartículas.