Peróxido de hidrógeno, una sustancia multiusos

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El peróxido de hidrógeno es una sustancia que se conoce popularmente como agua oxigenada. A temperatura ambiente es un líquido incoloro, se utiliza principalmente en la desinfección o como agente blanqueador y oxidante. No obstante, gracias a su versatilidad, cuenta con más usos debido a que su aplicación abarca a industrias como la del papel, textil, y el tratamiento de agua, incluso ha sido usado como combustible en cohetes.

Su formula química es H2O2, es decir, es una sustancia que está compuesta por 2 átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno.

Es importante mencionar que las soluciones de peróxido de hidrógeno con un contenido arriba de 8% en peso son peligrosas de acuerdo con la regulación Europea 1272/2008. El contacto directo con el peróxido de hidrógeno puede producir irritación de los ojos, la garganta, las vías respiratorias y la piel. Al ingerir el líquido concentrado puede causar efectos gastrointestinales leves o severos.

Debido a sus propiedades físicas y químicas, en estado puro es un líquido oleoso, azul pálido, inodoro y altamente susceptible de descomposición para formar agua y oxígeno, principalmente por la exposición a fuentes de luz y calor. Sin embargo también aceleran su descomposición sustancias como la plata, el carbono, la saliva, el óxido de manganeso VI y enzimas como la catalasa. Figura 1

Figura 1. Reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno.

Por lo cual, para proveer un manejo sencillo y seguro se comercializan soluciones acuosas de peróxido de hidrógeno que con frecuencia contienen sustancias estabilizadoras que disminuyen su reactividad, como fenol, acetanilida, estanatos, pirofosfatos y organofosfanatos, entre otras. Asimismo se recomienda que se empleen recipientes que impidan la absorción de luz, por ejemplo, frascos color ámbar.

El peróxido de hidrógeno tiene varias aplicaciones para la industria, las cuales dependen de su concentración. En el mercado las soluciones de peróxido de hidrógeno más comercializadas tienen una concentración de 35, 50 y 70% en peso. Sin embargo, se venden soluciones desde 3% hasta 90% (p/p).

Por otro lado, considerando el sector de la industria para el que está destinada, su aplicación se clasifica en grados. El grado, además de la concentración, también depende de la cantidad de agentes estabilizadores para evitar la descomposición del peróxido durante su aplicación, aunado a que estos no deben interferir en las reacciones de síntesis de otros productos. Por ejemplo, si se trata de grado farmacéutico, grado reactivo, grado alimentario o grado cosmético, entre los más destacados.

En la Figura 2 se muestra un resumen de las aplicaciones más comunes de acuerdo con su grado y concentración.

Grado

Concentración (%)

Usos

Sector

Grados estándar

30; 35; 50; 60; 70

Blanqueamiento en las industrias de pulpa papel y textiles.

Reacciones de oxidación en la industria química.

Elaboración de limpiadores y detergentes.

Procesos de destoxificación y desodorización en la industria minera.
En la producción de oro es utilizado en la lixiviación con cianuro.

Industria de pulpa y papel.

Industria química

 

Industria minera.

Grado especial

3% – 8%

Para limpieza de discos de silicón, en la producción de tableros de circuitos impresos.

Electrónica

 

Grado Farmacéutico

3%

Antiséptico para desinfectar heridas y como enjuague bucal.

Farmacéutico

6%

Tintes de cabello y como materia prima para artículos de cuidado personal.

Cuidado personal

Grado Alimentario

35

Desinfectante de envases  y empaques para la industria de alimentos; control de bacterias (bactericida).

Industria alimentaria

Grado cosmético

35; 50

Elaboración de productos cosméticos.

Industria Cosmética

Aplicaciones ambientales

60

Remoción de color en el tratamiento de aguas residuales.
Desinfección de agua potable.
Bio-remediación de suelos contaminados.

Ingeniería ambiental

Grados de alta pureza

30; 35; 50; 60; 70

Para aplicaciones que requieren de concentraciones de alta pureza, por ejemplo, como reactivo químico en investigación.

Investigación

90

Combustible en la propulsión de Cohetes

Aeronáutico

Figura 2. Tabla de aplicaciones del peróxido de hidrógeno por sector.
Fuente: Elaboración propia con datos de la Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades y de Evonik Industries.

Tendencias en el proceso de obtención de H2O2

Actualmente, el proceso de manufactura del peróxido de hidrógeno es complejo, caro y requiere mucha energía. Este proceso necesita antraquinona como solución de trabajo, la cual es reducida con hidrógeno en presencia de un catalizador, formando antrahidroquinona que reacciona con el oxígeno para liberar peróxido de hidrógeno, que es removido posteriormente de la solución en una columna de extracción y concentrado por destilación al vacío. Figura 3

Figura 3. Reacción de antraquinona para la producción de peróxido de hidrógeno.

Aunque la mayor parte de la solución inicial es reciclada, el proceso genera productos indeseables derivados de la antraquinona que se convierten en residuos, los cuales requieren una disposición ambientalmente aceptable.

En ese sentido, Headwaters Technology Innovation (HTI) ha producido una tecnología de catalizadores que habilitan la síntesis de H2O2 directamente del hidrógeno y oxígeno. Es un catalizador de platino-paladio que elimina condiciones de reacción peligrosas del proceso. Permitiendo ahorrar energía, costos, así como evitar la generación de residuos indeseables.

Desde 2006 y 2009 HTI junto con la compañía alemana Degussa AG, han demostrado exitosamente el uso de esta tecnología, desarrollando plantas piloto para obtener datos que permitan la implementación de una planta de gran escala para comenzar la producción comercial con la nueva tecnología.

Nuevas aplicaciones del H2O2

Una interesante aplicación del peróxido de hidrógeno que se ha desarrollado es en los procesos de refinación y obtención de combustibles con menor cantidad de azufre. Como se describe en una publicación en la revista de divulgación científica Fuel, se han realizado investigaciones para aprovechar la fuerza oxidante del peróxido de hidrógeno en reacciones catalíticas para la eliminación de azufre del diésel.

Sin embargo, esta nueva tecnología aún está en proceso de desarrollo para que pueda ser implementada en un futuro en los procesos de desulfurización de combustibles en México.

Otra tendencia es el uso de los vapores del peróxido de hidrógeno para la desactivación de bacterias. Por ello, es que la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) ha determinado que el peróxido de hidrógeno puede ser usado de manera segura y eficiente para la descontaminación de las esporas del Anthrax. Esta aplicación puede ser de gran ayuda para descontaminar o esterilizar conjuntos comerciales, institucionales, industriales o recintos cerrados como estaciones de trabajo, en caso de que surja un posible riesgo biológico debido a amenazas de infección con esporas de Anthrax u otro tipo de esporas.

El peróxido de hidrógeno es una sustancia química que tiene múltiples usos. Desde antiséptico para curar una raspadura, hasta combustible para la propulsión de cohetes.

Actualmente, en la mayoría de los procesos en los que está involucrado se aprovecha su fuerza oxidante, ya sea para blanquear o desinfectar.

Sin embargo, no hay que olvidar que el desarrollo de investigaciones para descubrir nuevos usos y nuevas formas de obtención juegan un papel de gran transcendencia en el futuro de las industrias que dependen del peróxido de hidrógeno.

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