Facultad Regional Córdoba
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Item Valorización de productos de la biomasa en químicos finos, aplicando catalizadores Metal Orgánicos Estructurados (MOFs)(2023) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Crivelli, Mónica Elsie; Heredia, Angélica ConstanzaLa creciente tendencia al reemplazo parcial de los combustibles derivados del petróleo por aquellos provenientes de la revalorización de biomasa ha tomado recientemente gran importancia. En este contexto, la conversión de moléculas plataforma en productos químicos de alto valor agregado y combustibles líquidos es una estrategia importante para la utilización de los recursos de biomasa. En los últimos años, se investigan y desarrollan tecnologías alternativas que se denominan “refinerías de biomasa” para producir combustibles y aditivos para combustibles a partir de estos recursos debido a su sostenibilidad y, a menudo, bajo costo. El ácido levulínico (AL), considerado como una de las moléculas plataforma más prometedoras, ha sido reconocido como puente químico entre la biomasa y el petróleo. Ha demostrado un gran potencial para producir biocombustibles y aditivos de alta calidad, como los ésteres levulínicos. Estos son utilizados como aditivos de combustible debido a sus excelentes propiedades. Específicamente los levulinatos de metilo, etilo y butilo, ofrecen características a los combustibles como propiedades de flujo y chispa, lubricidad, estabilidad de punto de inflamación, etc. Además, promueven el proceso de combustión más limpio, con la reducción de contaminantes nocivos de escape, como CO, CO2, hidrocarburos, azufre, entre otros. Durante las últimas décadas, el área de los sólidos porosos se ha convertido en una de las más intensamente investigadas. Este gran interés se debe a que se ha encontrado un importante número de aplicaciones para estos sólidos en diferentes campos. Una nueva clase de materiales conocida como Metal-Organic Frameworks (MOFs), emergió hace aproximadamente dos décadas. MOFs es el término que recibe esta familia de sólidos híbridos capaces de formar estructuras extendidas en una, dos o tres dimensiones. Entre las aplicaciones más destacadas de estos materiales, se pueden nombrar: purificación, separación y almacenamiento de gases y catálisis de reacciones heterogéneas, entre otras. Dada la gran cantidad de combinaciones entre las unidades constructoras existentes: ligandos orgánicos y clústeres inorgánicos, es posible “diseñar” MOFs con características específicas. Recientemente, el uso de MOFs como catalizadores ácidos se ha explorado en la catálisis heterogénea y la reutilización del material ha sido posible conservando su actividad catalítica. La presente tesis doctoral fue realizada en el Centro de Investigación y Tecnología Química (CITeQ) UTN-CONICET, perteneciente a la Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Córdoba (UTN-FRC). Teniendo en cuenta lo antes expuesto, la investigación fue orientada a la síntesis y desarrollo de materiales metal-orgánicos estructurados (MOFs) para ser empleados como catalizadores heterogéneos en la reacción de esterificación del ácido levulínico, derivado de la biomasa, con diferentes alcoholes. La misma se encuentra dividida en ocho capítulos, en los cuales se exponen los procedimientos de síntesis de los materiales, las técnicas de caracterización y sus principios para conocer las propiedades fisicoquímicas, texturales y estructurales de los sólidos, además de las condiciones experimentales bajo las que se desarrollaron las reacciones de esterificación.Item Conversión catalítica de ácido levulínico sobre uio-66-nh2(2020) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica ElsieLa conversión de moléculas plataforma en productos químicos de alto valor es una estrategia importante para la utilización de los recursos de biomasa. El ácido levulínico ha sido reconocido como el puente químico entre la biomasa y el petróleo. Ha demostrado un gran potencial para producir biocombustibles y aditivos de alta calidad, como los ésteres levulínicos. Estos ésteres generalmente son sintetizados mediante catálisis homogénea con H2SO4, HCl y H3PO4 generando inconvenientes en el reciclaje del catalizador, la separación de productos y problemas ambientales. Los catalizadores ácidos sólidos son una buena alternativa para superar estos inconvenientes. Los materiales metal orgánico estructurados (MOFs) están constituidos por la unión de unidades metálicas a través de moléculas orgánicas que actúan como ligandos, dando lugar a estructuras cristalinas tridimensionales de extraordinarias propiedades texturales. El material UiO-66-NH2 está constituido por clústeres metálicos, compuestos por seis átomos de zirconio Zr6O4(OH)4, unidos entre sí por grupos μ3-O y μ3-OH, procedentes del ligando orgánico 2- aminotereftalato. El elevado grado de coordinación del clúster metálico, confiere al MOF una gran estabilidad química.Item Esterificación catalítica del ácido levulínico con UiO-66, sistema batch y a presión(2021) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica ElsieLa esterificación del ácido levulínico para producir ésteres es de gran interés en la actualidad debido al potencial de estos compuestos como aditivos de combustible. El objetivo de la investigación es la obtención de ésteres levulínicos mediante una reacción catalítica de esterificación del ácido levulínico. Para ello se han sintetizado catalizadores UiO-66 mediante el método solvotermal a 120 °C, variando el tiempo de síntesis de 24, 18, 12 y 6 h. Se analizaron dos sistemas de reacción: batch y a presión. Los materiales fueron caracterizados por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X e isotermas de adsorción de N2. El progreso de la reacción fue seguido por cromatografía gaseosa y espectroscopía de masa. En el sistema batch, el MOF con síntesis de 6 hs mostró la mayor actividad y selectividad al producto deseado, mientras que para el sistema a presión los MOFs con 24 y 18 h de síntesis presentaron los mayores rendimientosItem Varaciones en el método de síntesis de mof uio-66-nh2(2021) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica ElsieLos MOFs son materiales híbridos construidos a partir de iones metálicos unidos por enlazadores orgánicos. Estos materiales pueden utilizarse en catálisis, almacenamiento y separación de gas, debido a su gran porosidad, superficie y estructura versátil. El objetivo de este trabajo fue sintetizar materiales UiO-66-NH2 con circonio como precursor metálico y ácido aminotereftálico como ligante orgánico y dimetilformamida como solvente. La síntesis se llevó a cabo por el método solvotermal, con agitación ultrasónica en la primera etapa y 24, 18, 12 y 6hs en autoclave a 120°C. Las propiedades fisicoquímicas se evaluaron por DRX donde se determinaron 2 picos característicos a 7,4° y 8,5°, y otro a los 25° correspondiente al agente ligante. En FTIR, se destacan las bandas características a los 3451 y 3342 cm-1 (N-H), 1257 cm-1 (C-N), 1580 y 1433 cm-1 (grupo COO-) y una más pequeña a los 1505 cm-1 (C=C del anillo bencénico) y 551 y 486 cm-1 (Zr-O). Por SEM se muestra que los materiales solidifican como nanocristales irregulares, formando agregados o clusters; y por mapeo EDS que hay una distribución homogénea de Zr, O, C y N en todo el material. Por BET se clasificó en isotermas de Tipo Ib y por tamaño de poro en materiales microporosos. Se concluye que los materiales no presentan variaciones, con lo que podría reducirse el tiempo de síntesis de 24 a 6hs, manteniéndose buenas propiedades de cristalinidad y porosidad.