Las huminas son sustancias macromoleculares basadas en carbono, que pueden encontrarse en la química del suelo o como subproducto de los procesos de biorrefinería basados en sacáridos .
El suelo está compuesto tanto de componentes minerales (inorgánicos) como orgánicos. Los componentes orgánicos se pueden subdividir en fracciones solubles, en su mayoría ácidos húmicos , e insolubles, las huminas. Las huminas constituyen aproximadamente el 50% de la materia orgánica del suelo. [1]
Debido a su estructura molecular muy compleja, las sustancias húmicas, incluida la humina, no corresponden a sustancias puras, sino que consisten en una mezcla de muchos compuestos que siguen siendo muy difíciles de caracterizar incluso utilizando técnicas analíticas modernas. [2]
Las huminas también se producen durante la deshidratación de azúcares, como ocurre durante la conversión de biomasa lignocelulósica en compuestos orgánicos más pequeños y de mayor valor, como el 5-hidroximetilfurfural (HMF). Estas huminas pueden presentarse en forma de líquidos viscosos o sólidos, según las condiciones del proceso utilizadas.
Tanto la estructura de las huminas como el mecanismo por el cual se sintetizan no están bien definidos en la actualidad, ya que la formación y las propiedades químicas de las huminas cambiarán dependiendo de las condiciones del proceso utilizadas. Generalmente, las huminas tienen una estructura de tipo furánico polimérico, con funcionalidades hidroxilo , aldehído y cetona . [3] Sin embargo, la estructura depende del tipo de materia prima (por ejemplo, xilosa o glucosa ) o concentración, tiempo de reacción, temperatura, catalizadores y muchos otros parámetros involucrados en el proceso. [4] Estos parámetros también influyen en el mecanismo de formación, que todavía es un tema de debate. Se han considerado diferentes vías, incluida la hidrólisis por apertura de anillo de HMF (que se cree que es el intermediario clave para la formación de huminas), [5] adiciones nucleofílicas , [6] o mediante la formación de un intermediario aromático. [7] Si bien no hay evidencia clara para fundamentar o excluir los mecanismos, el consenso general es sobre una serie de reacciones de condensación que reducen la eficiencia de las estrategias de conversión de biomasa .
Las huminas no se consideran una sustancia peligrosa según los sistemas de clasificación de materiales peligrosos reconocidos oficialmente basados en propiedades físico-químicas como inflamabilidad, [8] explosividad, susceptibilidad a la oxidación, corrosividad o ecotoxicidad. [9] El calentamiento de las huminas forma un material macroporoso conocido como espumas de huminas [10] y además estos materiales no presentaron un comportamiento crítico ante el fuego a pesar de su estructura altamente porosa. [8]
En el pasado, las huminas de fuentes de biomasa se han considerado principalmente como materiales combustibles para suministrar calor para procesos de biorrefinería. Sin embargo, las aplicaciones de alto valor han comenzado a recibir más atención, en particular el uso de huminas en la preparación de materiales catalíticos [11] y en aplicaciones de materiales (por ejemplo, refuerzos plásticos y materiales de construcción). [12] [13] [14] Las huminas también pueden someterse a tratamientos térmicos para formar materiales sólidos interesantes, como espumas de huminas ligeras y porosas. [15] [16] En general, las huminas parecen mejorar las propiedades finales de los materiales, aunque la investigación se encuentra principalmente en la etapa de prueba de principio (temprana).
Singer, Michael J. y Donald N. Munns (2005). Suelos: Introducción (sexta edición). Upper Saddle River: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-119019-1 .