El carbonato de calcio es un compuesto químico cuya fórmula es CaCO3. Se trata de un compuesto ternario, que entra en la categoría de las oxosales. Es una sustancia muy abundante en la naturaleza, formando rocas, como componente principal, en todas partes del mundo y es el principal componente de conchas y esqueletos de muchos organismos (por ejemplo, moluscos, corales) o de las cáscaras de huevo. Es la causa principal del agua dura. En medicina se utiliza habitualmente como suplemento de calcio, como antiácido y agente adsorbente. Es fundamental en la producción de vidrio y cemento, entre otros productos.[2]
El principal uso del carbonato de calcio es en la industria de la construcción, ya sea como material de construcción, o como agregado para la construcción de carreteras, como ingrediente del cemento, o como material de partida para la preparación de cal para constructores mediante su combustión en un horno. Sin embargo, debido a la meteorización causada principalmente por la lluvia ácida,[3] el carbonato de calcio (en forma de piedra caliza) ya no se utiliza para fines de construcción por sí mismo, sino sólo como materia prima para materiales de construcción.
El carbonato de calcio también se utiliza en la purificación del hierro a partir del mineral de hierro en un alto horno. El carbonato se calcinain situ para dar óxido de calcio, que forma una escoria con varias impurezas presentes, y se separa del hierro purificado.[4]
En la industria petrolera, el carbonato de calcio se añade a los fluidos de perforación como agente de puenteo de la formación y de sellado de la torta de filtración; también es un material de ponderación que aumenta la densidad de los fluidos de perforación para controlar la presión de fondo de pozo. El carbonato de calcio se añade a las piscinas, como corrector del pH para mantener la alcalinidad y compensar las propiedades ácidas del agente desinfectante.[5]
También se utiliza como materia prima en la refinación del azúcar a partir de la remolacha azucarera; se calcina en un horno con antracita para producir óxido de calcio y dióxido de carbono. Esta cal quemada se apaga en agua dulce para producir un hidróxido de calcio suspensión para la precipitación de las impurezas del jugo crudo durante la carbonatación.[6]
El carbonato de calcio en forma de tiza ha sido tradicionalmente un componente principal de la tiza de pizarrón. Sin embargo, la tiza manufacturada moderna es mayoritariamente yeso, sulfato de calcio hidratado CaSO 4·2H2O. El carbonato de calcio es una fuente principal para el cultivo de biorock. El carbonato cálcico precipitado (PCC), predispuesto en forma de lodo, es un material de relleno habitual para guantes de látex con el objetivo de conseguir el máximo ahorro de material y de costes de producción.[7]
El carbonato de calcio finamente molido (GCC) es un ingrediente esencial en la película microporosa utilizada en pañales y en algunas películas para la construcción, ya que los poros se nuclean alrededor de las partículas de carbonato de calcio durante la fabricación de la película por estiramiento biaxial. El GCC y el PCC se utilizan como relleno en el papel porque son más baratos que la fibra de madera. En términos de volumen de mercado, los CCG son los tipos de relleno más importantes que se utilizan actualmente.[8] El papel de impresión y escritura puede contener entre un 10 y un 20 % de carbonato de calcio. En Norteamérica, el carbonato de calcio ha empezado a sustituir a la caolín en la producción de papel brillante. En Europa se practica desde hace algunas décadas la fabricación de papel alcalino o sin ácido. El PCC utilizado para el relleno de papel y los revestimientos de papel se precipita y se prepara en una variedad de formas y tamaños que tienen distribuciones granulométricas estrechas características y diámetros esféricos equivalentes de 0,4 a 3 micrómetros.
El carbonato de calcio se utiliza ampliamente como extensor en pinturas,[9] en particular pintura mate de emulsión donde normalmente el 30 % en peso de la pintura es tiza o mármol. También es un relleno popular en los plásticos.[9] Algunos ejemplos típicos incluyen alrededor del 15 al 20 % de carga de tiza en cloruro de polivinilo no plastificado (uPVC) tubos de desagüe, del 5 al 15 % de carga de tiza o mármol recubierto de estearato en el perfil de ventanas de uPVC. Los cables de PVC pueden utilizar carbonato de calcio en cargas de hasta 70 phr (partes por cada cien partes de resina) para mejorar las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción y alargamiento) y eléctricas (resistividad volumétrica). Los compuestos de polipropileno se rellenan a menudo con carbonato de calcio para aumentar la rigidez, un requisito que adquiere importancia a altas temperaturas de uso.[10] Aquí el porcentaje suele ser del 20-40 %. También se utiliza de forma rutinaria como relleno en resinas termoestables (compuestos de moldeo en lámina y a granel)[10] y también se ha mezclado con ABS, y otros ingredientes, para formar algunos tipos de fichas de póker moldeadas por compresión.[11] El carbonato de calcio precipitado, elaborado mediante la caída de óxido de calcio en el agua, se utiliza por sí mismo o con aditivos como pintura blanca, conocida como encalado.[12][13]
El carbonato de calcio se añade a una amplia gama de adhesivos comerciales y hágalo usted mismo, selladores y rellenos de decoración.[9] Los adhesivos para baldosas cerámicas suelen contener entre un 70 % y un 80 % de piedra caliza. Los rellenos de grietas para decoración contienen niveles similares de mármol o dolomita. También se mezcla con la masilla en la colocación de vidrieras, y como resistencia para evitar que el vidrio se pegue a los estantes del horno cuando se cuecen esmaltes y pinturas a alta temperatura.[14][15][16][17]
En las aplicaciones de esmalte cerámico, el carbonato de calcio se conoce como pescadilla,[9] y es un ingrediente común para muchos esmaltes en su forma de polvo blanco. Cuando un esmalte que contiene este material se cuece en un horno, la pescadilla actúa como material de flujo en el esmalte. El carbonato de calcio molido es un abrasivo (tanto como polvo para fregar como ingrediente de las cremas limpiadoras domésticas), en particular en su forma de calcita, que tiene el nivel de dureza relativamente bajo de 3 en la escala de Mohs, por lo que no raya el vidrio y la mayoría de las cerámicas, el esmalte, el bronce, el hierro y el acero, y tiene un efecto moderado sobre los metales más blandos como el aluminio y el cobre. Se puede utilizar una pasta hecha de carbonato de calcio y agua desionizada para limpiar el empañamiento de la plata.[18]
Salud y dieta
Suplementos de calcio de 500 miligramos hechos de carbonato de calcio
El carbonato de calcio se utiliza ampliamente en medicina como un suplemento dietético de calcio barato para antiácido gástrico[19] (como Tums y Eno). Puede utilizarse como aglutinante de fosfatos para el tratamiento de la hiperfosfatemia (principalmente en pacientes con insuficiencia renal crónica). Se utiliza en la industria farmacéutica como relleno inerte para tabletas y otros productos farmacéuticos.[20]
El carbonato de calcio se utiliza en la producción de óxido de calcio, así como en la pasta de dientes, y ha visto un resurgimiento como conservante de alimentos y retenedor de color, cuando se utiliza en o con productos como las manzanas orgánicas.[21]
El carbonato de calcio se utiliza terapéuticamente como aglutinante de fosfato en pacientes en hemodiálisis de mantenimiento. Es la forma más común de aglutinante de fosfato que se prescribe, sobre todo en la enfermedad renal crónica no relacionada con la diálisis. El carbonato de calcio es el captor de fosfato más utilizado, pero los médicos prescriben cada vez más los captores de fosfato más caros y no basados en el calcio, especialmente el sevelamer.
El exceso de calcio procedente de los suplementos, los alimentos fortificados y las dietas con alto contenido en calcio puede provocar el síndrome lácteo-alcalino, que tiene una toxicidad grave y puede ser mortal. En 1915, Bertram Sippy introdujo el «régimen Sippy», consistente en la ingesta de leche y nata cada hora, y la adición gradual de huevos y cereales cocidos, durante 10 días, en combinación con polvos alcalinos, que proporcionaba un alivio sintomático para la enfermedad de la úlcera péptica. Durante las siguientes décadas, el régimen Sippy provocó insuficiencia renal, alcalosis e hipercalcemia, sobre todo en hombres con úlcera péptica. Estos efectos adversos se revirtieron al suspender el régimen, pero fue mortal en algunos pacientes con vómitos prolongados. El síndrome lechoso-alcalino disminuyó en los hombres después de que surgieran tratamientos eficaces para la enfermedad de úlcera péptica. Desde la década de 1990 se ha notificado con mayor frecuencia en mujeres que toman suplementos de calcio por encima del rango recomendado de 1,2 a 1,5 gramos diarios, para la prevención y el tratamiento de la osteoporosis,[22][23] y se agrava con la deshidratación. Se ha añadido calcio a los productos de venta libre, lo que contribuye a una ingesta excesiva inadvertida. La ingesta excesiva de calcio puede provocar hipercalcemia, cuyas complicaciones incluyen vómitos, dolor abdominal y alteración del estado mental.[24]
Como aditivo alimentario se denomina E170,[25] y tiene un número de INS de 170. Utilizado como regulador de la acidez, agente antiaglomerante, estabilizador o colorante está aprobado para su uso en la UE,[26] Estados Unidos[27] y Australia y Nueva Zelanda.[28] Se "añade por ley a toda la harina de pan molida del Reino Unido, excepto a la harina integral".[29][30] Se utiliza en algunos productos de leche de soja y leche de almendras como fuente de calcio dietético; al menos un estudio sugiere que el carbonato de calcio podría ser tan biodisponible como el calcio de la leche de vaca.[31] El carbonato de calcio también se utiliza como agente reafirmante en muchos productos vegetales enlatados y embotellados.
Se ha documentado que varias fórmulas de suplementos de calcio contienen el elemento químico plomo,[32] que supone un problema de salud pública.[33] El plomo se encuentra habitualmente en las fuentes naturales de calcio.[32]
Agricultura y acuicultura
La cal agrícola, tiza o piedra caliza en polvo, se utiliza como método barato para neutralizar el suelo ácido, haciéndolo apto para la siembra, también se utiliza en la industria acuícola para la regulación del pH del suelo del estanque antes de iniciar el cultivo.[34]
Limpieza doméstica
El carbonato de calcio es un ingrediente clave en muchos polvos de limpieza domésticos como Comet y se utiliza como agente de fregado.
Mitigación de la contaminación
En 1989, un investigador, Ken Simmons, introdujo CaCO 3 en el arroyo Whetstone, en Massachusetts.[35] Su esperanza era que el carbonato de calcio contrarrestara el ácido de la lluvia ácida en el arroyo y salvara a las truchas que habían dejado de desovar. Aunque su experimento fue un éxito, aumentó la cantidad de iones de aluminio en la zona del arroyo que no fue tratada con la piedra caliza. Esto demuestra que se puede añadir CaCO 3 para neutralizar los efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas fluviales. En la actualidad, el carbonato de calcio se utiliza para neutralizar las condiciones ácidas tanto en el suelo como en el agua.[36][37][38] Desde la década de 1970, este encalado se practica a gran escala en Suecia para mitigar la acidificación y varios miles de lagos y arroyos se encalan repetidamente.[39]
El carbonato de calcio también se utiliza en aplicaciones de desulfuración de gases de combustión que eliminan las emisiones nocivas de SO 2 y NO 2 procedentes del carbón y otros combustibles fósiles que se queman en las grandes centrales eléctricas de combustibles fósiles.[36]
↑Strumińska-Parulska, DI (2015). "Determination of 210Po in calcium supplements and the possible related dose assessment to the consumers". Journal of Environmental Radioactivity. 150: 121-125.
↑«Efectos de la lluvia ácida». Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Consultado el 14 de marzo de 2015.
↑«Alto horno». Science Aid. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2007. Consultado el 30 de diciembre de 2007.
↑Gabriely, Ilan; Leu, James P.; Barzel, Uriel S. (2008). «Resolución de problemas clínicos, vuelta a lo básico». New England Journal of Medicine358 (18): 1952-1956. PMID18450607.
↑Guhrén, M.; Bigler, C.; Renberg, I. (2006). «El encalado en una perspectiva a largo plazo: Un estudio paleolimnológico de 12 lagos en el programa de encalado sueco». Journal of Paleolimnology37 (2): 247-258. Bibcode:2007JPall..37..247G. S2CID129439066. doi:10.1007/s10933-006-9014-9.
