Compuestos de magnesio Unos investigadores convierten las cáscaras de huevo en refuerzos de magnesio

Las cáscaras de huevo en polvo podrían sustituir a los aditivos de calcio convencionales en la producción de aleaciones de magnesio. Los investigadores utilizaron la extrusión por fricción y agitación para convertir este material de desecho en compuestos de refuerzo, lo que permitió obtener magnesio más resistente y duro en un estudio de prueba de concepto que podría reducir la dependencia de los procesos de tratamiento de minerales, que consumen mucha energía.

Un grupo de investigadores ha demostrado una técnica que utiliza cáscaras de huevo en polvo para producir aleaciones de magnesio de alta calidad, que tienen una amplia variedad de aplicaciones en los sectores de la automoción, la industria aeroespacial y la biomedicina. Las cáscaras de huevo se utilizan como alternativa económica y sostenible desde el punto de vista medioambiental a los materiales de calcio convencionales, que se fabrican a partir de mineral mediante un proceso que consume mucha energía.

Los materiales de calcio, como el carbonato cálcico y el óxido de calcio, se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. «Por ejemplo, el carbonato cálcico y el óxido de calcio son materiales importantes para la fabricación de aleaciones metálicas», afirma Bharat Gwalani, autor correspondiente de un artículo sobre este trabajo y profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. «Sin embargo, la producción de esos materiales a base de calcio se basa en un proceso complejo que utiliza materiales extraídos de minas. Hemos demostrado una técnica que nos permite saltarnos un paso. En lugar de procesar el mineral para obtener materiales a base de calcio y luego utilizar esos materiales para producir metales o aleaciones metálicas, hemos demostrado que se puede producir una aleación metálica de alta calidad utilizando cáscaras de huevo».

Las cáscaras de huevo están compuestas en un 95 % por carbonato cálcico, y el proceso que utilizan los investigadores para incorporar la cáscara de huevo a las aleaciones la transforma en óxido de calcio y calcio naciente.

«Esto tiene muchas ventajas», afirma Gwalani. «Hay menos pasos. Se cuenta con una cadena de suministro fiable y sostenible. Las cáscaras de huevo son baratas. Y se consume mucha menos energía, ya que no es necesario pasar por el proceso de fabricación de productos de calcio a partir del mineral».

Para este trabajo de prueba de concepto, los investigadores utilizaron cáscaras de huevo para producir aleaciones de magnesio más resistentes y duras, que presentan una combinación de resistencia y peso que las hace útiles para aplicaciones como la electrónica y los equipos aeroespaciales.

«Se añade calcio al magnesio para mejorar sus propiedades mecánicas», explica Gwalani. «Queríamos ver si podíamos utilizar residuos biogénicos —cáscaras de huevo— para producir los materiales de calcio necesarios durante el proceso de fabricación».

Para este proceso, los investigadores comienzan perforando una serie de agujeros espaciados uniformemente en un bloque cilíndrico de magnesio. A continuación, esos agujeros se rellenan con cáscaras de huevo finamente molidas. Posteriormente, este bloque se coloca dentro de un cilindro de acero. A continuación, se introduce en el cilindro un mandril de acero con un orificio en el centro. El mandril actúa, en esencia, como un mazo en un mortero, ejerciendo presión sobre el bloque de magnesio y girando a 300 revoluciones por minuto.

Este proceso se denomina extrusión por fricción y agitación. A medida que el mandril ejerce presión hacia abajo y gira, se producen varios fenómenos casi al mismo tiempo. El polvo de cáscara de huevo se mezcla con el magnesio circundante, lo que genera fricción entre las partículas de cáscara de huevo y el metal. Esta fricción transforma el carbonato cálcico en óxido de calcio y calcio, y da lugar a la aleación de alta resistencia Mg₂Ca. Por último, la presión descendente del mandril empuja la aleación de magnesio a través del orificio, produciendo una barra extruida del producto acabado.

«Este trabajo demuestra que se pueden producir aleaciones de magnesio de gran valor y alta calidad utilizando un material de desecho biogénico, económico y sostenible», afirma Gwalani. «Se trata de una forma escalable, eficiente desde el punto de vista energético y respetuosa con el medio ambiente de producir compuestos a base de magnesio a partir de materiales de desecho biogénicos».

«Y ya hemos demostrado que este método tiene aplicaciones más allá del magnesio y las cáscaras de huevo», afirma Gwalani. «A principios de este año demostramos que se puede utilizar el mismo método —la extrusión por fricción y agitación— para producir compuestos magnéticos moliendo polvo magnético de samario-cobalto (SmCo5) y mezclándolo con chatarra de aluminio».

Artículo original: Fabricación circular de compuestos de magnesio y cáscara de huevo: transformación de residuos biogénicos en refuerzos funcionales; Journal of Magnesium and Alloys; DOI:10.1016/j.jma.2026.102290