De acuerdo con datos de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa, 2008), cada año se producen en México alrededor de 220 mil toneladas de arroz, las cuales generan 44 mil toneladas de cáscara con un alto contenido de óxido de silicio, conocido también como sílice.
El óxido de silicio obtenido de la calcinación de la cáscara de arroz se utiliza en nuestro país como una fuente barata de materia prima para producir algunos materiales de construcción.
En busca de otras aplicaciones tecnológicas, investigadores del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la Universidad Nacional Autónoma de México prueba el óxido de silicio obtenido de las cenizas de la cáscara de arroz como medio para adsorber (atraer y retener en la superficie de un cuerpo moléculas o iones de otro cuerpo) contaminantes y como materia prima para sintetizar zeolitas que podrían descontaminar agua y aire.
“En el Laboratorio de Materiales y Nanotecnología del CCADET demostramos que el óxido de silicio de las cenizas de la cáscara de arroz puede ser usado para fijar cadmio en soluciones acuosas y que la preferencia por éste es mayor que la del calcio: adsorbe 10 miligramos de cadmio por gramo contra 3 miligramos de calcio por gramo”, dice la doctora Norma Angélica Sánchez Flores, quien trabaja en la síntesis de adsorbentes porosos derivados de la cáscara de arroz.
Una de las técnicas más utilizadas para remover este metal del agua es su adsorción mediante diferentes materiales, como carbón activado y zeolitas. Sin embargo, el uso de las cenizas de la cáscara de arroz como adsorbente de cadmio en presencia de calcio no había sido reportado anteriormente.
El cadmio es un elemento tóxico presente en aguas residuales de las industrias que producen metales, electro-plateados, sustancias químicas, impresiones, teñidos, pinturas, textiles, pieles, fertilizantes, pesticidas y papel, así como de las dedicadas a la refinación y a la petroquímica.

ZSM-5
En el CCADET se han sintetizado también zeolitas que funcionan como adsorbentes de contaminantes. Una de ellas es la ZSM-5, hecha a partir de las cenizas de la cáscara de arroz y de clinoptilolita (zeolita de origen natural, rica en aluminio).
“La cáscara de arroz que utilizamos, proviene de una arrocera de Jojutla, Morelos, pero también hemos trabajado con la cáscara de arroz proveniente de una fábrica de Ecatepec, estado de México. En cuanto a la clinoptilolita, se encuentra abundantemente en Oaxaca y Sonora”, informa Sánchez Flores.
A diferencia de las ZSM-5 comunes, que sólo son microporosas (pueden adsorber moléculas hasta de 2 nanómetros), la ZSM-5 puma es también mesoporosa (podría adsorber moléculas de 2 a 50 nanómetros); es, además, una zeolita hidrofílica, o sea, en sus cavidades puede penetrar agua.

Silicatita-1
La otra zeolita sintetizada por los investigadores del CCADET (a partir tanto del óxido de sílicio de las cenizas de la cáscara de arroz como del óxido de silicio proveniente de las salmueras de plantas geotérmicas de Los Azufres, Michoacán) es la silicalita-1, la cual es rica en óxido de silicio.
Aunque estructuralmente es igual a la ZSM-5, no contiene aluminio, ya que como materia prima de ella sólo se utilizan las cenizas de la cáscara de arroz; y, por consiguiente, es hidrofóbica, o sea, no absorbe agua.
En pruebas de laboratorio, la silicalita-1 de cáscara de arroz ha mostrado resultados preliminares alentadores en la adsorción de compuestos orgánicos tales como los halofenoles, particularmente los clorofenoles, contaminantes presentes en aguas residuales de diversas industrias, como la maderera y de pinturas, entre otras.
“Sin embargo, cuando el líquido se seca y se separa del sólido, parte del halofenol aparentemente se volatiza y se integra a la atmósfera. Por eso, en un siguiente paso tendremos que descubrir qué cantidad del halofenol se fija en la silicalita-1 y qué cantidad se volatiliza. Con ese fin planteamos secar, de manera controlada, la silicatita-1 para tenerla limpia otra vez y recuperar en un recipiente el compuesto que adsorbió”, dice la investigadora universitaria.

Compuestos farmacéuticos
Debido a los resultados alentadores, los investigadores del CCADET han comenzado a probar la silicalita-1 y las cenizas de la cáscara de arroz como adsorbentes de compuestos farmacéuticos que, al ser desechados por medio de la orina, se han convertido en contaminantes importantes de aguas residuales.
“A las cenizas de la cáscara de arroz (óxido de silicio) se le confiere capacidad para adsorber metales. Ahora estamos estudiando su potencial para adsorber compuestos orgánicos”, explica Norma Angélica Sánchez Flores.
La silicatita-1 y las cenizas de la cáscara de arroz se prueban ya con tres medicamentos: paracetamol, ácido acetilsalicílico y ácido salicílico, de uso muy común en toda la población y, por lo tanto, presentes en aguas residuales.
“Como es reciente esta línea de trabajo, aún no tenemos resultados”, aclara la investigadora universitaria.

En odontología
Con Miriam Marín y Yoshamin Moreno –alumnas de maestría de la Facultad de Odontología de la UNAM– se estudia cuidadosamente el potencial de las cenizas de la cáscara de arroz como fuente de óxido de silicio para la elaboración de cemento dental y prótesis maxilofaciales.
El óxido de silicio se utiliza en odontología porque es un material inerte que no reacciona con la saliva ni con la sangre ni con la piel; no da origen a ningún tipo de infección.

Bajo la supervisión de Norma Angélica Sánchez Flores, las alumnas de la Facultad de Odontología se encuentran ahora en el proceso de caracterización del óxido de silicio de origen biogénico, con el fin de llegar a obtener el adecuado para el desarrollo de su tesis.
“Aunque la cantidad de contaminantes en la cáscara de arroz es mínima, podría interferir en la calidad del óxido de silicio que se necesita para la elaboración de cemento dental y prótesis maxilofaciales. El objetivo es obtener óxido de silicio con la pureza más alta posible para después probarlo como materia prima en el trabajo de tesis de las alumnas de la Facultad de Odontología. Luego habría que compararlo con el óxido de silicio comercial, que es totalmente puro, para comprobar su viabilidad como material odontológico”, asegura la investigadora de la UNAM.