Las huminas son sustancias macromoleculares basadas en carbono, que se pueden encontrar en la química del suelo o como subproducto de procesos de biorrefinería basados en sacáridos .
El suelo se compone de componentes minerales (inorgánicos) y orgánicos. Los componentes orgánicos se pueden subdividir en fracciones que son solubles, en gran parte ácidos húmicos , e insolubles, las huminas. Los huminos 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). Estos huminos pueden estar en forma de líquidos viscosos o sólidos dependiendo de 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 polimérica de tipo furánico, con funcionalidades hidroxilo , aldehído y cetona . [3] Sin embargo, la estructura depende del tipo de materia prima (por ejemplo, xilosa o glucosa ) o de la concentración, el tiempo de reacción, la temperatura, los 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 con apertura de anillo de HMF (que se cree que es el intermedio clave para la formación de huminas), [5] adiciones nucleofílicas , [6] o mediante la formación de un intermedio 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 .
Los huminos no se consideran una sustancia peligrosa según los sistemas de clasificación de materiales peligrosos oficialmente reconocidos basados en propiedades físico-químicas como inflamabilidad, [8] explosividad, susceptibilidad a la oxidación, corrosividad o ecotoxicidad. [9] El calentamiento de humins forma un material macroporoso conocido como espumas de humins [10] y además estos materiales no presentaron un comportamiento crítico al fuego a pesar de su estructura altamente porosa. [8]
En el pasado, los huminos procedentes de fuentes de biomasa se consideraban principalmente materiales combustibles para suministrar calor a los 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, refuerzo plástico y materiales de construcción). [12] [13] [14] Las huminas también pueden someterse a tratamientos térmicos para formar materiales sólidos interesantes, como espumas de humina 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).
Cantante, Michael J. y Donald N. Munns (2005). Suelos: una introducción (sexta edición). Río Upper Saddle: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-119019-1 .