High temperature CO2 capture of hydroxyapatite extracted from tilapia scales / Captura de CO2 a altas temperaturas, de hidroxiapatitas extraídas de escamas de tilapia / Captura de CO2 a altas temperaturas por hidroxiapatita extraída de escamas de tilápia

ABSTRACT

Abstract Hydroxyapatite (HAp) was obtained from tilapia scales by two extraction methods: direct calcination and acid-base treatment. The physicochemical characteristics of the obtained HAps were evaluated by thermogravimetric analysis, X-ray fluorescence, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, surface area, infrared spectroscopy, and basicity measurement at 298 K by CO2 -pulse titration. Furthermore, the CO2 capture capacity of the solids at high temperature was also determined. Both methods showed the presence of a HAp phase although significant differences in the properties of the solids were found. The HAp obtained by direct calcination, exhibited a lower crystallinity and a greater surface area and basicity than the HAp obtained by the acid-base treatment. These features were correlated with the solid's CO2 capture capacity. In this work, CO2 capture capacity values for HAp yielded by calcination ranged from 2.5 to 3.2 mg CO2 /g captured at 973 K, and for the acid-base treatment-derived HAp, CO2 capture capacity values between 1.2 to 2.5 mg CO2 /g were recorded. These results reveal the potential of HAps extracted from tilapia scales as solids with high CO2 capture capacity, thermal stability, and capture/release cycles reversibility.

RESUMEN

Resumen Se obtuvo hidroxiapatita (HAp) de escamas de tilapia por dos métodos de extracción calcinación directa y tratamiento ácido-base. Las características fisicoquímicas de las HAps obtenidas fueron evaluadas por análisis termogravimétrico, fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, área superficial, espectroscopia infrarroja y medición de basicidad a 298 K por titulación por pulso de CO2. Adicionalmente, se determinó la capacidad de captura de CO2 de los sólidos a alta temperatura. Ambos métodos mostraron la presencia de una fase de HAp, aunque se encontraron diferencias significativas en las propiedades de los sólidos. La HAp obtenida por calcinación directa exhibió una menor cristalinidad y una mayor área superficial y basicidad que la HAp obtenida con el tratamiento acido-base. Estas características se correlacionaron con la capacidad de captura de CO2 del sólido. En este trabajo, los valores de captura del CO2 con la HAp producidos por calcinación oscilaron entre 2.5 to 3.2 mg CO2/g capturado a 973 K, y con la HAp derivada del tratamiento ácido-base, se registraron valores de captura entre 1.2 to 2.5 mg CO2/g. Estos resultados revelan el potencial de HAps extraídos de escamas de tilapia como sólidos con una alta capacidad de captura de CO2, estabilidad térmica y reversibilidad de los ciclos de captura/liberación.

RESUMO

Resumo A hidroxiapatita (HAp) foi obtida a partir da escama de tilapia usando dois métodos de extração calcinação direta e tratamento ácido-base. As características físico-químicas das hidroxiapatitas foram avaliadas por análise termogravimétrica, fluorescência de raios-X, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, área superficial, espectroscopia de infravermelho e medição de basicidade a 298 K por titulação de pulso de CO2. Além disso, determinou-se a capacidade de captura de CO2 dos sólidos a alta temperatura. Os dois métodos mostraram a presença da fase HAp, no entanto, diferenças significativas foram encontradas nas propriedades dos sólidos, sendo a HAp obtida por calcinação direta a que apresentou menor cristalinidade, maior área superficial e basicidade, características que foram correlacionadas com a capacidade de captura de CO2. Foram encontrados valores entre 2.5 a 3.2 mg CO2/g capturado a 973 K para a HAp obtida por calcinação e, entre 1.2 a 2.5 mg CO2/g para a HAp obtida por tratamento ácido-base. Isto revelou o potencial de HAp's extraídas da escama de tilapia como sólidos com alta capacidade de captura de CO2, estabilidade térmica e reversibilidade na liberação de CO2.