Ingeniería

Fecha: 01/01/2022

Resumen:Se abordan problemas científico-tecnológicos de alta complejidad en el campo estratégico de la generación, el almacenamiento y el aprovechamiento energético, concentrándose particularmente en el desarrollo y la optimización de sistemas híbridos (SH) basados en energías alternativas. Esta temática es un área de I+D de crucial importancia en la actualidad a nivel nacional e internacional, ya que la creciente demanda de energía, unida a la preocupación por el deterioro del medio ambiente, han volcado la atención mundial a las tecnologías basadas en sistemas de energía sustentables y no contaminantes. El objetivo es contribuir a la elaboración de nuevas soluciones tecnológicas para mejorar la eficiencia y el desempeño de SH que combinan fuentes alternativas de energía y módulos de almacenamiento no convencionales (MANC). Los objetivos específicos son: investigar el estado del arte de estos SH en aplicaciones estacionarias (micro-redes) o móviles (vehículos eléctricos), concentrándose especialmente en sistemas que combinan pilas de combustible y fuentes alternativas de energía con MANC; proponer innovaciones y soluciones a través de nuevas topologías de generación renovable y almacenamiento, centrándose especialmente en los sistemas electrónicos y de control tendientes a optimizar su desempeño; evaluar factibilidad y conveniencia de la incorporación de tecnologías modernas de almacenamiento de energía como supercapacitores, baterías de litio y baterías de flujo; elaborar sistemas específicos para gestión, control y monitoreo, con el objetivo de maximizar la integración y dotar de una mayor eficiencia al conjunto del SH; diseñar e implementar SH experimentales de alta versatilidad que permitan emular en condiciones controladas sistemas reales de generación y almacenamiento, tanto en operación aislada como combinada. Este objetivo incluye el desarrollo de los lazos de control dedicados, programación en sistemas de tiempo real, instrumentación y electrónica de potencia.

Fecha: 01/01/2022

Resumen:Las investigaciones en nuevos materiales y tecnologías de vehiculización decompuestos activos permiten extender el horizonte de aplicación de los productosapícolas. El objetivo general es generar matrices de encapsulación a base de polenpara su aplicación en alimentos y suplementos dietarios, a fin de proteger y liberar enforma controlada compuestos de interés nutricional.El polen es una fuente rica de nutrientes que incluyen proteínas, azúcares, fibra, lípidos, minerales, aminoácidos, compuestos fenólicos y vitaminas. Ha sidoincorporado como aditivo en galletitas y también en salchichas donde los compuestosfenólicos del polen pueden prevenir la oxidación lipídica. Sin embargo, existen pocosestudios sobre la encapsulación de sus extractos y esto podría realizarse a través delas técnicas de liofilización y de co-cristalización con sacarosa, a fin de proteger suscompuestos bioactivos.Por otro lado, los granos de polen son microcápsulas naturales que protegen elmaterial genético de la planta de los daños ambientales. Al remover el contenido deestas microcápsulas es posible incorporar compuestos activos como antioxidantes,vitaminas, minerales, etc. Ello conduce a un uso promisorio de este material paratransportar y proteger compuestos de interés nutricional, como los que se encuentranen la planta del icaco (Chrysobalanus icaco). Las semillas delfruto son ricas en ácidos grasos y la pulpa contiene vitaminas, antocianinas yminerales. Se ha demostrado que el consumo de su fruto disminuye el nivel deglucosa en sangre y también el peso corporal.Por lo tanto, los objetivos específicos son: Recolectar polen proveniente de especies botánicas utilizadas por abejas Apismellifera L. y caracterizarlo a través de sus propiedades fisicoquímicas ymicrobiológicas. Obtener los extractos de polen en condiciones tales que mantengan sus compuestosactivos con actividad biológica. Encapsular los extractos de polen a través de las técnicas de liofilización y de co-cristalización con sacarosa optimizando los procesos de encapsulación para lograruna mayor protección de los compuestos bioactivos. Evaluar los procesos de obtención de microcápsulas a partir de la estructura físicadel polen y caracterizarlas a través de sus propiedades fisicoquímicas y funcionales. Proteger en las microcápsulas de polen los compuestos activos provenientes defrutos de icaco, a fin de preservar dichos compuestos del medio y de las condicionesde procesamiento. Formular un alimento y un suplemento dietario utilizando los sistemas encapsuladosque contienen el polen como extracto y como material encapsulante. Evaluar la liberación controlada de los compuestos activos contenidos en la matrizde cada producto utilizando sistemas de simulación gastrointestinal y modelar losresultados matemáticamente. Evaluar la estabilidad microbiológica y fisicoquímica y las características sensorialesy de textura de los productos durante su almacenamiento.

Fecha: 01/01/2022

Resumen:La producción de hidrógeno a través de los procesos CLR (chemical-looping reforming) emplean óxidos metálicos que transfieren indirectamente el oxígeno del aire al combustible (metano) para producir su oxidación parcial a gas de síntesis. Si bien la conversión del metano en un vector de energía como el hidrógeno ha sido ampliamente estudiada con el reformado con vapor, en la actualidad se intenta desarrollar procesos con mayor eficiencia. La ventaja principal de los procesos CLR es que evitan el contacto directo entre el combustible y el oxidante, además que eliminan el requisito de separación del oxígeno del aire (intensivo en energía). Por otro lado, como el sólido sirve como medio de transferencia de calor, aumenta significativamente la eficiencia energética del proceso. El esquema de reacción consta de dos reactores en serie: en el reactor de reducción el metano reacciona con un óxido metálico para dar una mezcla gaseosa rica en H2 (H2+CO). Luego, el sólido reducido pasa al reactor de oxidación, donde se regenera con aire y reingresa al reactor de reducción, reiniciando el ciclo.El plan de trabajo tiene como objetivo principal contribuir con el desarrollo de materiales sólidos transportadores de oxígeno que permitan implementar procesos CLR para producir hidrógeno. Los objetivos específicos son: -Estudiar la preparación y caracterización de óxidos tipo perovskita (simples y parcialmente sustituidas) y óxidos mixtos que permitan obtener un material con microestructura estable y alta actividad a moderadas/elevadas temperaturas-Evaluar la actividad en las reacciones de producción de hidrógeno a partir de metano, para lo cual se empleará un reactor de lecho fijo y se hará la reacción por etapas: primero la reducción del sólido con metano para dar el sólido reducido y gas de síntesis. Posteriormente se purga el reactor y se hace pasar aire (H2O, O2 o CO2) que reacciona con el óxido parcialmente reducido, regenerándolo y repitiendo posteriormente el ciclo. El intervalo de temperatura a estudiar será de 700 a 900ºC a la presión de 1 bar. Para cada ciclo redox, se estudiará el tiempo de reducción y de oxidación requerido. La relación moles MeOx/CH4 será otro factor clave para evaluar el desempeño- Examinar las características estructurales de los sólidos preparados mediante distintas técnicas, como BET, XPS, TPR, TPD y termogravimetría, de manera de interpretar el comportamiento catalítico, el modo de acción y comprender los factores que controlan la dinámica del proceso-Estudiar la estabilidad, dada por el número de ciclos que soporta el sólido portador, y los fenómenos básicos de desactivación-Realizar el análisis termodinámico de las reacciones cíclicas de reducción-oxidación para determinar los parámetros óptimos de operación y en base a ellos calcular la eficiencia térmica y el rendimiento hacia gas de síntesis. Esto permitirá verificar que la alternativa propuesta sea igual o superior al proceso convencional de oxidación parcial de metano

Fecha: 01/01/2022

Resumen:Las pinturas antimicrobianas cuentan con uno o más aditivos bioactivos, denominados biocidas, que en bajas concentraciones tienen como objetivo prevenir la colonización y el posterior crecimiento microbiológico (Falkiewicz-Dulik et al., 2015). Las estructuras edilicias son susceptibles a la colonización microbiológica y la constitución de biopelículas, frecuentemente por parte de hongos y bacterias (Olaf and Samson, 2011). Por lo tanto, la prevención de la colonización microbiológica de las superficies es estudiada intensamente, en especial, a partir del desarrollo de nuevos materiales bioactivos entre los que se destacan aquellos de tamaño nanométrico con aplicación en: recubrimientos, pinturas, dispositivos médicos, envasado de alimentos, materiales estructurales y textiles (Deyá amp; Bellotti, 2017).Las pilas alcalinas son usadas en juguetes, controles remotos, relojes, etc. Estas pilas se agotan rápidamente y son descartadas. Poseen un contenido de Zn y Mn de entre 12-28% y 26-45%, respectivamente (Sayilgan et al., 2009). Por otro lado, dentro de las pilas botón las de Zn/Ag2O son las más utilizadas debido a distintas características tales como; alto voltaje, alta densidad de energía, etc., siendo utilizadas en relojes, marcapasos, computadoras, etc (Reddy amp; Linden, 2011). Los metales que las forman, a partir de la corrosión de carcasas lixivian entrando en contacto con el agua y el suelo, pudiendo originar problemas ambientales. Por esta razón son clasificadas como residuos peligrosos. Si bien existen procesos de tratamiento, tal como la incineración y cementación, el concepto de reutilización y el reciclado de los metales constituyentes de pilas agotadas son tecnologías emergentes a tal punto que la Unión Europea legisló sobre el tema recién en el año 2006 (Directiva 2006/66/CE).Entre estos metales el Zn resulta promisorio por sus aplicaciones en electrónica, pinturas, carga de neumáticos, etc., siendo uno de los materiales con mayor potencial de recuperación y reutilización (Huang et al., 2018). Una de las posibles aplicaciones de estos productos obtenidos a partir del reciclado de pilas agotadas es su uso como aditivos bioactivos para pinturas antimicrobianas o higiénicas. En tal sentido, se ha reportado información sobre la actividad antimicrobiana de distintos óxidos como MgO, ZnO y Fe2O3 de tamaño nanométrico, que se atribuye a la generación de especies de oxígeno reactivas en la superficie de los mismos (Chai et al., 2019). La ventaja de usar este tipo de óxidos como aditivos es que contienen elementos minerales esenciales para los humanos al mismo tiempo que exhiben actividad antimicrobiana, incluso cuando se administran en pequeñas cantidades.La fabricación de nuevos materiales con una posible aplicación en la formulación de pinturas con propiedades antimicrobianas otorga una importante valorización a los residuos cerrando así el ciclo de vida e ingresando en lo que se denomina “economía circular”

Fecha: 01/01/2022

Resumen:Los plaguicidas organoclorados forman parte de los denominados contaminantes orgánicos persistentes (COP), conocidos por resistir la biodegradación y descomposición, por lo que pueden permanecer activos en el medioambiente durante un tiempo muy largo. La exposición a los pesticidas puede provocar tumores malignos, trastornos reproductivos, defectos congénitos, entre otras afecciones. Al no ser fácilmente biodegradables, no pueden ser eliminados en las plantas convencionales de tratamiento de agua potable que solo emplean productos y métodos básicos de tratamiento. Debido a ello, actualmente es de importancia el desarrollo y diseño de métodos eficientes para la eliminación de los diferentes pesticidas, en particular los COPs, de los depósitos de aguas.El presente plan de trabajo propone sintetizar y caracterizar materiales adsorbentes y catalizadores activos, selectivos y estables para la degradación de los contaminantes organoclorados. Los objetivos se pueden resumir de la siguiente manera: • Obtener adsorbentes abundantes, económicos y de bajo impacto ambiental. • Utilizar los adsorbentes obtenidos para retener/desorber los compuestos organoclorados seleccionados (clorobenceno, p-clorofenol, hexaclorociclohexano) en un sistema batch primero y luego en columnas de filtración. • Desarrollar catalizadores eficientes como mezclas de H2/N2 con catalizadores de metales de transición (Cu, Ni, Pt, Ru) • Incorporar los catalizadores preparados a los adsorbentes.• Evaluar el desempeño de los materiales sintetizados en las reacciones de degradación de los compuestos seleccionados. • Con el sistema que presente la mejor performance, analizar muestras reales de agua de algunos de los pozos de la región del conurbano bonaerense que presenten altos niveles de contaminantes. El compuesto seleccionado en primera instancia es el clorobenceno donde más adelante en el desarrollo del trabajo se añadirán el resto de compuestos organoclorados. Por un lado, se analiza la adsorción en distintos adsorbentes como la montmorillonita, diatomea natural, carbón comercial y vegetal, en un sistema de agitación continua a distintas concentraciones del clorobenceno y diferentes cantidades de adsorbente. En paralelo se emplea un sistema catalítico en batch donde se usa agua sintética con una concentración conocida de clorobenceno y se pone en contacto con distintos catalizadores a base de Pd, Cu, Ni soportados sobre diversos materiales (alúmina, zirconia, ceria, carbones) en constante agitación y una atmosfera de H2 para evitar la oxidación del catalizador. El objetivo del uso de catalizadores es aumentar la velocidad de reacción, como resultado se detecta liberación de iones Cl- al ver formado precipitado blanco, correspondiente al AgCl, cuando se realiza el control con solución de AgNO3. Por otra parte, el control de la concentración del clorobenceno se lleva a cabo en un Espectrofotómetro UV-Visible en el rango de 200-300 nm de longitud de onda.

Fecha: 01/01/2022

Resumen:Para aumentar la cadena de valor de la producción de biodiesel, y debido a la reactividad que presenta la molécula de glicerol, ésta puede transformarse en diversos productos de interés industrial. En particular, las reacciones de cetalización y esterificación de glicerol con acetona y ácido acético, respectivamente, resultan de gran interés, debido a que se pueden sintetizar compuestos que pueden ser empleados como aditivos para combustibles o como intermediarios químicos en la producción de solventes, surfactantes y refrigerantes. Estas reacciones son catalizadas por sitios ácidos y, de los sólidos estudiados, las bentonitas acidificadas resultan interesantes debido a su gran disponibilidad en Argentina y su bajo costo. En este sentido, el objetivo de la tesis es estudiar las reacciones de cetalización de glicerol con acetona y la esterificación de glicerol con ácido acético y desarrollar catalizadores ácidos a base de bentonita. Estas reacciones presentan una baja constante de equilibrio, por lo que, en primer lugar, se llevó a cabo un estudio teórico del equilibrio químico de las reacciones, que permitió establecer un límite máximo de conversión de glicerol. Además, se sintetizaron bentonitas activadas por tratamiento con ácido nítrico, evaluando el efecto la concentración de ácido y la temperatura de acidificación en la actividad del catalizador. Para establecer una relación entre la actividad de los materiales sintetizados y sus propiedades estructurales, texturales y ácidas, se emplearon técnicas de caracterización como DRX, FTIR y TPD de amoniaco. Los resultaron mostraron que, para la reacción de acetalización de glicerol con acetona, en condiciones óptimas de acidificación (90°C, 0,5 M de HNO3 y 1 h) se alcanza una conversión del 66% de glicerol en 30 minutos de reacción, a 40°C, una relación molar acetona/glicerol de 6 y un 1,25% de catalizador con respecto a la masa del glicerol. Por otra parte, debido a la dificultad que presentan estos materiales para ser separados de soluciones acuosas, se sintetizó un material compuesto por una matriz de sílice-resina fenólica que contiene en su estructura un 47% de bentonita, de forma tal de modificar la estructura del material y evitar la formación de suspensiones coloidales. La actividad catalítica del material compuesto acidificado en la reacción de cetalización de glicerol es equivalente a la actividad de la bentonita acidificada, y gracias a la capacidad de separarse fácilmente del medio de reacción, se desarrolló un modelo cinético del tipo LHHW, que permite el escalado de la reacción. Además, el sólido sintetizado demostró ser estable luego de 4 usos de reacción. En el caso de la reacción de esterificación, el sólido sintetizado demostró ser activo en la reacción, mejorando los resultados de conversión y selectividad de la reacción autocatalítica. Estos resultados son preliminares, y se propone continuar con el estudio para evaluar los catalizadores desarrollados empleando glicerol crudo