FRC-Tesis Doctoral Mención Materiales
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Item Nanoarcillas sintéticas para ser empleadas en la valorizacion de glicerol a carbonato de glicerilo(Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba, 2025-07-04) Argüello, Dalma Sofía; Crivello, Mónica Elsie; Bálsamo, Nancy FlorentinaEl reemplazo parcial de combustibles fósiles por derivados de biomasa ha ganado relevancia recientemente. En este contexto, la conversión de moléculas plataforma en productos químicos de alto valor agregado es una estrategia clave para aprovechar estos recursos. En los últimos años, se han desarrollado tecnologías alternativas, denominadas "biorrefinerías", que permiten producir biocombustibles y aditivos de manera sostenible y económica. El glicerol, subproducto del biodiesel, es reconocido como una de las moléculas plataforma más prometedoras. Cuando reacciona con un alquilcarbonato da lugar al carbonato de glicerol (CG), una molécula valiosa que destaca por sus propiedades excepcionales: biodegradabilidad, baja toxicidad, capacidad de hidratación y bajo punto de inflamación. Estas características están en concordancia con los principios de la química verde y permiten que el CG se utilice como solvente orgánico, así como monómero en la industria de polímeros, en la industria cosmética, entre otros. Durante las últimas décadas, el campo de los materiales catalíticos ha experimentado un creciente interés, especialmente en la síntesis y aplicación de óxidos metálicos mixtos (OMMs). Estos materiales, derivados de sus precursores hidróxidos dobles laminares (HDLs) han demostrado propiedades excepcionales en diversos procesos catalíticos como en las reacciones de transesterificación, por sus características básicas. Estos materiales presentan estructuras que permiten una dispersión homogénea de los metales en su superficie, lo cual maximiza la accesibilidad de los sitios activos. Entre sus aplicaciones más destacadas se encuentran la catálisis heterogénea, donde su estabilidad térmica, resistencia a la sinterización y presencia de abundantes sitios básicos de Lewis los convierten en catalizadores óptimos. Una de las principales ventajas de estos materiales es la posibilidad de ajustar sus propiedades mediante la variación de la composición de sus precursores. Al sintetizar OMM con diferentes combinaciones metálicas, se pueden obtener catalizadores con áreas superficiales más grandes, mayor fortaleza de los sitios activos y una mejor resistencia a la desactivación, lo que los convierte en una opción preferente en la transesterificación y otros procesos industriales clave. Además, su reutilización en ciclos sucesivos de reacción es posible sin pérdida significativa de actividad catalítica. La presente tesis doctoral se llevó a cabo en el Centro de Investigación y Tecnología Química (CITeQ) UTN-CONICET, perteneciente a la Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Córdoba (UTN-FRC). En este contexto, la investigación se centró en la síntesis de OMMs para su uso como catalizadores heterogéneos en la reacción de transesterificación entre glicerol y carbonatos de alquilo, con el objetivo de producir CG. La tesis se organiza en siete capítulos y dos apéndices, donde se detalla el procedimiento de síntesis de los precursores HDLs, el cual consistió del método de coprecipitación, que es simple, reproducible y de bajo costo. Posteriormente, se obtuvieron los OMMs a partir de estos HDLs por diversos tratamientos térmicos. Además, se presentan las técnicas de caracterización y los principios utilizados para evaluar las propiedades fisicoquímicas, texturales y estructurales de los sólidos. También se discuten las condiciones experimentales bajo las cuales se llevaron a cabo las reacciones de transesterificación, así como el análisis de los materiales tras pruebas de estabilidad, evaluando su rendimiento después de varios ciclos de uso.Item Obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales empleando catalizadores sólidos nanoestructurados(2021) Sánchez Faba, Edgar Maximiliano; Eimer, Griselda Alejandra; Ferrero, Gabriel OrlandoMás allá de las ventajas ambientales que implica el uso del biodiesel como sustituto del diesel de petróleo, la industria actual todavía enfrenta numerosos desafíos. A pesar de las disposiciones legales existentes en Argentina, que fomentan la mezcla del petrodiesel con biodiesel mediante una tasa de corte obligatoria, reducir los costos del producto para hacerlo más competitivo continúa siendo un reto. Asimismo, el proceso catalítico homogéneo que se emplea consume grandes cantidades de agua y energía para la purificación del producto final, generando efluentes que precisan ser tratados antes de su disposición final. En consecuencia, surge como alternativa la catálisis heterogénea: la aplicación de un catalizador sólido no sólo reduciría la necesidad de varias etapas de purificación, sino que también permitiría su reutilización a lo largo de varios ciclos de reacción. Esto último resultaría ventajoso frente a los catalizadores en solución que se usan en el presente, que no pueden recuperarse y que, por ende, precisan ser tratados junto con el resto de efluentes. Con esta premisa, la presente tesis doctoral se enfoca al desarrollo de catalizadores sólidos nanoestructurados destinados a la producción de biodiesel de primera y segunda generación mediante procesos catalíticos heterogéneos alcalinos. Puesto que el sistema de poros nanométrico que poseen las sílices mesoporosas les otorga grandes superficies específicas y las convierte en soportes idóneos para la dispersión de especies activas, con este fin, se sintetizaron y caracterizaron catalizadores a base de SBA-15 modificada con sodio y cerio mediante impregnación húmeda. Se hizo especial énfasis en cómo las variables de síntesis afectan las propiedades morfológicas, estructurales y texturales de estos materiales, así como también en la naturaleza, distribución y fuerza básica de las especies metálicas incorporadas. La actividad de los catalizadores preparados se evaluó en la transesterificación de diferentes materias primas oleosas (aceites comerciales de girasol y de soja, usado de cocina, aceite ácido de las pastas de neutralización y de Jatropha hieronymi) con metanol absoluto como alcohol de cadena corta. Con el propósito de conseguir un producto que cumpliera con las normar internacionales de calidad, se optimizaron las condiciones de reacción y se realizó un estudio de las propiedades fisicoquímicas de los aceites para correlacionarlas con su comportamiento. Del mismo modo, se establecieron relaciones intrínsecas entre las propiedades fisicoquímicas de los catalizadores, su actividad y su capacidad para ser reutilizados. Estas correlaciones sumadas al análisis del efecto de los distintos parámetros de reacción permitieron inferir sobre las especies catalíticamente activas involucradas en el proceso. Para concluir, se presenta como avance la síntesis de un material híbrido inorgánico-enzimático capaz de catalizar tanto la reacción de transesterificación como la de esterificación. Esto último resulta de interés a la hora de trabajar con aceites con elevados contenidos de ácidos grasos libres y de humedad.