¿Qué son los agentes quelantes y para qué se usan en la industria?

¿Sabes que hay ingredientes capaces de secuestrar metales para evitar que afecten a las formulaciones? Hablamos de los agentes quelantes, el uso de los cuales está muy extendido en una gran variedad de industrias, desde la cerámica hasta los productos de limpieza y el tratamiento de aguas. Si quieres saber qué son y conocer algunos ejemplos de agentes quelantes y sus aplicaciones, sigue leyendo este artículo.

¿Qué es un quelante?

La quelación es el proceso por el cual un compuesto químico forma complejos solubles con iones metálicos. Los agentes quelantes, también conocidos como antagonistas o secuestradores de metales pesados, son sustancias que promueven la formación de enlaces múltiples con un único ion metálico para formar un complejo. De hecho, la palabra quelante proviene del griego cuyo significado es “garra”, ya que los agentes quelantes, concretamente los ligantes, adoptan la forma de una garra para atrapar el metal.

Cuando el agente quelante se une con un metal se forma un compuesto, el cual se conoce como quelato. Este quelato tiene una mayor solubilidad en agua y una mayor estabilidad en comparación con el metal libre, gracias a lo cual se puede eliminar de la fórmula con más facilidad.

Propiedades de los agentes quelantes

Los agentes quelantes se caracterizan por poseer ciertas propiedades:

• Alta solubilidad en agua y otros disolventes, lo cual los hace útiles en diversas aplicaciones.
• Resistencia a la biotransformación, haciendo que el agente quelante no se modifique antes de unirse al metal.
• Habilidad de formar complejos no tóxicos a partir de metales tóxicos.
• Capacidad de retención y eficacia con los metales tras su unión.
• Versatilidad: los agentes quelantes son ampliamente utilizados en una extensa gama de aplicaciones, incluidos los procesos industriales, la química analítica y la remediación medioambiental. Son especialmente valorados por su capacidad para prevenir la formación de depósitos y reducir la corrosión en diferentes procesos.
• Estabilidad: al tener múltiples sitios de unión que pueden interactuar con un ion metálico, el complejo que forma el agente quelante es estable.
• Los agentes quelantes se consideran compuestos selectivos ya que, dependiendo del tamaño, la carga del ion metálico y de la estructura del agente quelante, se unen a un ion determinado o a otro.

Ejemplos de agentes quelantes

Los quelantes más utilizados en las industrias son el etilendiaminotetraacetato o ácido etilendiamino-tetraacético o EDTA, los ácidos hidroxicarboxílicos y los fosfonatos.

Ácidos hidroxicarboxílicos

El más utilizado es el ácido cítrico junto con sus derivados. Dichas sustancias aparecen durante los procesos de fermentación de ciertos alimentos con azúcares y se utilizan para evitar que se oxiden algunas frutas y vegetales. Debido a sus propiedades antioxidantes este agente quelante también se usa en sectores como el cosmético.

EDTA

El EDTA, también conocido como el ácido etilendiaminotetraacético, es un agente quelante muy común en una gran variedad de industrias. Su estructura química se basa en cuatro carboxilos y dos grupos amino.

Son muchas las industrias que utilizan este agente quelante. Una de ellas es la alimentaria para inhibir el crecimiento de bacterias y enzimas, es decir, como conservante de alimentos. Además, en la agricultura se utiliza para mejorar la solubilidad del hierro y las sales con tal de obtener tierras más fértiles. No obstante, su uso en detergencia y cosmética está disminuyendo debido a que, a pesar de ser considerado un ingrediente seguro, es difícil de eliminar del agua. De hecho, no está aprobado por el certificado Ecolabel.

Fosfonatos

Los fosfonatos son compuestos orgánicos que pueden actuar como agentes quelantes. Esto implica que tienen capacidad de unirse a los iones metálicos para que no lleguen a influir en la formulación. Se utilizan en diversas industrias, como la de tratamiento de aguas, petróleo, alimentación y detergentes debido a su capacidad para prevenir la incrustación y corrosión en sistemas de refrigeración, calderas y tuberías. También se utilizan en otras aplicaciones por su poder dispersante.

En resumen, los fosfonatos son compuestos eficaces y versátiles que tienen múltiples aplicaciones industriales, donde han demostrado ser muy útiles y seguros.

En el siguiente apartado te explicamos en qué sectores y de qué modo se utilizan los fosfonatos como agentes quelantes.

Los agentes quelantes en la industria

Los fosfonatos se utilizan como agentes quelantes en muchos sectores industriales. A continuación, te damos algunos ejemplos de agentes quelantes y sus aplicaciones en distintos sectores.

Ejemplos de agentes quelantes en la industria cerámica

En el caso de la industria cerámica los iones de calcio afectan a las barbotinas durante el proceso de molturación vía húmeda, haciendo que la barbotina se vuelva inestable. Si se añade un quelante, este secuestra al calcio, evitando que interactúe con la barbotina. Como resultado, se consigue una mayor estabilidad de la barbotina.

Cabe señalar que los agentes quelantes pueden actuar como defloculantes, pero no todos los defloculantes son quelantes. Además, los quelantes no siempre funcionan de la misma forma con todos los metales. Esto depende de la longitud y tipo de cadena que tenga. Por esta razón, no todos los fosfonatos son iguales.

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Además, también disponemos de PRODUKT KD 8040 y PRODUKT KV 1988 en formato sólido. En el caso de PRODUKT KD 8040 se trata de un quelante que secuestra los iones de Ca y Mg para que no interfieran en la defloculación, formando complejos con los cationes metálicos bivalentes, es decir, los iones Ca²⁺  y Mg²⁺.

Ejemplos de agentes quelantes en los productos de limpieza

En la industria de la limpieza, los quelantes adquieren un papel muy importante ya que evitan que las sales precipiten y, por lo siguiente, ayudan a reducir la formación de cal.  En esta ocasión, te recomendamos nuestra gama de fosfonatos CUBLEN. Especialmente, nuestro CUBLEN MD 40 N, apto tanto para lavavajillas automáticos como para detergentes.

Además, a su efecto quelante frente a diferentes cationes se añade su capacidad dispersante, que evita la sedimentación de las partículas insolubles durante el proceso de limpieza.

Ejemplos de agentes quelantes en el tratamiento de agua

Como ya hemos comentado, otra de las aplicaciones de los quelantes se encuentra en el tratamiento de aguas. Su utilidad destaca en las aguas duras, es decir, aquellas que contienen elevadas concentraciones de calcio y magnesio, porque estos metales son los responsables de que se formen incrustaciones y depósitos de minerales en las tuberías, equipos y membranas. Con el uso de los agentes quelantes se logra una reducción del mantenimiento y, por lo siguiente, se evita que el rendimiento se reduzca.

Algunos de los agentes quelantes más utilizados en la industria del tratamiento de aguas son el EDTA, NTA, o los fosfonatos como ATMP, HEDP o DTPMP.

Hay que tener en cuenta que el uso de los agentes quelantes debe estar monitoreado, ya que pueden tener un impacto negativo en el medio ambiente. Además, cuando el agua es tratada con ósmosis inversa, siendo su uso final el consumo humano, en Europa tienen mayor regulación como, por ejemplo, el certificado NSF.

Ahora que ya conoces algunos ejemplos de agentes quelantes, te habrás percatado de que su importante contribución a una gran variedad de industrias. Sin embargo, para la correcta elección del agente quelante cabe tener en cuenta diversos aspectos, como su estructura química o la aplicación. Por esta razón, nuestros expertos te asesoran a medida según tus necesidades.