La investigación aborda el desarrollo de materiales carbonosos a partir de quitosano obtenido de residuos de crustáceos, analizando cómo la incorporación de hierro y zinc influye en sus propiedades estructurales y electroquímicas y en su potencial aplicación en sistemas de almacenamiento de energía.
El académico del Instituto de Acuicultura y Medio Ambiente y de la Escuela de Ingeniería Ambiental de la Universidad Austral de Chile (UACh) Sede Puerto Montt, Diego Reyes Espinoza, tuvo una exitosa participación en el 3° Workshop Materials Sci&Eng 2026 que se realizó en el Auditorio Selva Saavedra de la Universidad de la Frontera de Temuco.
Durante tres días, distintos investigadores, científicos y académicos se dieron cita en la casa de estudios de la región de la Araucanía para analizar distintos temas relacionados a Ciencia e Ingeniería de Materiales.
En el caso del académico del Instituto de Acuicultura y Medio Ambiente UACh Sede Puerto Montt, su ponencia llevó por título “Efecto de la relación Fe:Zn sobre la estructura y respuesta capacitiva de carbones derivados de quitosano”.
De acuerdo con lo expresado por el investigador UACh, la valorización de residuos de crustáceos como fuente de quitosano ofrece una vía para el desarrollo de materiales carbonosos funcionales destinados al almacenamiento electroquímico de energía.
En ese sentido, la caracterización de quitosanos de origen crustáceo evidenció su carácter nitrogenado, mientras que el quitosano comercial utilizado como precursor de referencia para la síntesis presentó contenidos de carbono y nitrógeno de 43,64% y 7,48%, respectivamente.
Estas características, junto con la presencia de grupos amino e hidroxilo propios del biopolímero, respaldan su utilización como precursor carbonoso y como matriz capaz de interactuar con especies metálicas durante el tratamiento térmico.
Ahora bien, para estudiar de forma controlada el efecto de la composición metálica, se sintetizaron seis materiales carbonosos: un control sin metales, dos formulaciones monometálicas con Fe o Zn y tres composiciones bimetálicas Fe–Zn, mediante pirólisis bajo N₂ hasta 750 °C.
El análisis Raman mostró relaciones entre 0,29 ± 0,11 y 0,86 ± 0,32, sin una tendencia monotónica con la carga metálica total. Asimismo, la formulación BC5 (CS:Fe:Zn = 1:0,75:0,75) presentó el mayor, mientras SEM–EDS reveló agregados de superficie rugosa y una distribución heterogénea de Fe y Zn en la matriz carbonosa.
La evaluación electroquímica preliminar mediante voltamperometría cíclica en KOH 3 M mostró igualmente una respuesta dependiente de la composición. BC6 presentó la mayor capacitancia específica aparente, alcanzando 330 F g⁻¹ a 5 mV s⁻¹ pero con una mayor incidencia aparente de la fracción férrica sobre el material, lo que a través de su espectroscopía RAMAN, mostró efecto sobre la estructura amorfa del material. Sin embargo, el análisis sobre la muestra BC5 (CS:Fe:Zn = 1:0,,75:0,75) si bien muestra una disminución leve en su capacitancia específica (315 F g⁻¹ a 5 mV s⁻¹ ) muestra una estructura mayormente amorfa, morfología a desear en para este trabajo.
En resumen, los resultados expuestos indican que la proporción Fe:Zn, más que la carga metálica total, influye en la arquitectura carbono–fase inorgánica y en la respuesta electroquímica del material.
Por último, el iinvestigador UACh sostuvo que “estudiar la relación entre las condiciones de síntesis, la incorporación de Fe y Zn y las propiedades electroquímicas del material es fundamental para identificar los factores que controlan su desempeño como electrodo para sistemas de almacenamiento de energía. Comprender cómo variables como la temperatura de pirólisis y la proporción Fe afectan las características fisicoquímicas del biochar y, posteriormente, la respuesta electroquímica permite establecer criterios para optimizar el material.
“Esta relación contribuye a generar conocimiento sobre la valorización de residuos de crustáceos como precursores de materiales carbonosos funcionales con potencial aplicación en supercapacitores; una alternativa novedosa si se piensa en el actual aprovechamiento de este tipo de residuos en la región de Los Lagos”, añadió.
Escrito por: Camila Muñoz González, periodista y Licenciada en Comunicación Social.
