Caracterización geoquímica, mineralógica y fisicoquímica de caolines del Estado Bolívar para evaluar sus posibles aplicaciones en el área de la salud

Abstract

Resumen El presente trabajo de investigación tiene como objetivo la caracterización geoquímica de caolines venezolanos del estado Bolívar para su posible empleo en el área de la salud (industria farmacéutica, terapeútica y/o cosmética). Los yacimientos y prospectos de caolinita recolectados en el estado Bolívar, están enmarcados dentro del Escudo de Guayana, de edad Precámbrica. Fueron estudiadas 14 muestras de diferentes depósitos las cuales fueron secadas, tamizadas y posteriormente sujetas a diferentes análisis de laboratorio incluyendo Difracción de Rayos X (DRX), Fluorescencia de Rayos X (FRX), Espectrometría de Masas con Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-MS), Espectrometría de Infrarojo por Tranformadas de Furier (FTIR), tamaño de grano por Difracción Láser, Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía de Fuerza Atómica (MFA), colorimetría, reología, y análisis térmicos. Los resultados obtenidos indican que el comportamiento geoquímico de las muestras de caolín estuvo caracterizado por el enriquecimiento relativo de Al2O3 y el empobrecimiento de SiO2, CaO, Na2O, K2O, MgO, MnO y P2O5 con respecto al material parental. Los elementos trazas implican bajas concentraciones de Sr, Rb y Ba y enriquecimiento de Pb, Se, Cd, As respecto a la roca fuente debido a la lixiviación y la alteración hidrotermal respectivamente. Estos cambios químicos reflejan la formación de minerales de arcilla, predominantemente caolinita (en la mayoría de las muestras >75%) con impurezas principalmente de cuarzo (normalmente <30%, excepto Ch2), gibssita (<20%) y pequeñas cantidades de hematita y anatasa (<2%). Sólo la muestra AM1 y PIJ tienen un contenido mayor de 5% de hematita. En el área salud, desde el punto de vista mineralógico, las muestras AM1, PIJ y CH2 podrían requerir de algún tratamiento físico y o químico para la remoción de los óxidos de Fe-Ti y cuarzo presente en alto contenido. Con respecto a los elementos trazas clasificados según la Farmacopea y guía locales de la salud, las muestras COP, TB, 88A, CH1, CH2, MP2, cumplen los requerimientos de Pb para uso oral (<25ppm) y uso tópico (<50ppm) y con las cantidades permisibles de As (<3ppm). Las muestras MC, TU2, 88B y MP1 sólo cumplen con los requerimientos de Pb para uso tópico mientras que para otras impurezas como Se, Ba, Cu y V el contenido detectado está dentro de los limites aceptados. Se han considerado factores como la cristalinidad, el tamaño de grano, la reología, y las propiedades térmicas en la caracterización de estos caolines en especial para aplicaciones terapéuticas y cosméticas. Con respecto a la cristalinidad, el Índice de Hinckley varió de 1.4 a 0.4, siendo las muestras A88, B88, TU1, TU2 y MC las más cristalinas (>1) y AM1, AM2 y COP las de menor cristalinidad (<0.7). Las placas peudohexagonales de caolinita fueron euhedrales a subhedrales, en ocasiones, se apreciaron asociaciones en forma de “hojas de libro”, y comúnmente formando aglomerados. La morfología tubular estaba asociada a la halloysita. Las muestras COP, TB fueron las que presentaron menor tamaño de partícula (≅0.25 μm). En cuanto a la reología de las suspensiones, las muestras presentaron curvas de flujo características de fluidos no-Newtonianos, con comportamiento tanto pseudoplástico (TU1, MC, TB), como dilatante (TU2, A88, B88, PIJ, AM1, AM2, COP), y tixotropía. A partir de las curvas de flujo se obtuvieron los valores de viscosidad aparente que variaron notablemente entre 0.03 y 3.96 Pa·s. En lo que se refiere a las propiedades térmicas, las suspensiones presentaron valores de calor específico entre 2.42 y 3.00 J/°K g Además, todas las muestras se mantuvieron a una temperatura por encima de 32°C (temperatura de la piel) durante un tiempo superior a 20 minutos, considerado el tiempo mínimo de aplicación, asegurándose la transferencia de calor hacia la piel durante el tratamiento. En base a los resultados obtenidos, las suspensiones preparadas con TU1, MC y TB presentaron una composición química, mineralógica, propiedades reológicas y térmicas adecuadas para aplicaciones terapéuticas y cosméticas. Sin embargo, el contenido de Pb en las muestras MC, TU2, 88B y MP1, TB, AM1, AM2 y PIJ podría comprometer su aplicación en productos farmacéuticos y por lo tanto requieren post-tratamientos para la remoción de óxidos presentes que podrían retener estas impurezas. Palabras claves: caolín; minerales de arcilla; caracterización; aplicaciones médicas; Estado Bolívar