Facultad Regional Córdoba
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Item Influencia del proceso de síntesis de materiales mesoporosos ácidos en la obtención de HMF a partir de fructosa(2019) Beltramone, Andrea R.; Mayer, Sergio; Falcón, Horacio; Ribotta, Pablo; Pérez, Susana; Campos Martin, José Miguel; Garcia Fierro, josé Luis; Martínez, María LauraMotivados por el agotamiento irreversible de los recursos fósiles, en la actualidad se realizan esfuer-zos en obtener moléculas orgánicas de valor agregado a partir de biomasa. El 5-hidroximetilfurfural (HMF) es, junto al furfural, uno de los productos químicos de fuentes renovables de mayor interés por su potencial empleo en la obtención de bioplásticos, biocombustibles, lubricantes y adhesivos basados en furanos. Aquí presentamos dos catalizadores sintetizados por dos vías de síntesis diferentes, ambos con la incorporación de especies oxidadas de Zr, los cuales fueron caracterizados por XRD de bajo y alto ángulo, XPS y TPD-NH3. Los análisis demuestran la obtención de mesoporosos con arreglo de poros homogéneo, la incorporación de especies de Zr en red y extra-red y la generación de una acidez superficial moderada. Se discuten las propiedades obtenidas en relación a la reacción de deshidratación de fructosa a HMF, su conversión y rendimiento. El material Zr-SBA-15, que incorpora Zr in situ, de-muestra tener la mayor actividad catalítica, convirtiendo un 61,7 % de la fructosa y generando HMF con un rendimiento del 51,9 % en 2 h de reacción a 150 °C en un arreglo catalizador – solución acuosa de fructosa al 30 % – metil-isobutil-cetona (MIKB):2-butanol 7:3 P/P.Item Influencia del proceso de síntesis de materiales mesoporosos ácidos en la obtención de hmf a partir de fructosa(2020) Mayer, Sergio; Falcon, Horacio; Ribotta, Pablo; Perez, Susana; Campos Martin, Jose Miguel; Garcia Fierro, Jose Luis; Martínez, María Laura; Beltramone, Andrea R.Motivados por el agotamiento irreversible de los recursos fósiles, en la actualidad se realizan esfuer-zos en obtener moléculas orgánicas de valor agregado a partir de biomasa. El 5-hidroximetilfurfural (HMF) es, junto al furfural, uno de los productos químicos de fuentes renovables de mayor interés por su potencial empleo en la obtención de bioplásticos, biocombustibles, lubricantes y adhesivos basados en furanos. Aquí presentamos dos catalizadores sintetizados por dos vías de síntesis diferentes, ambos con la incorporación de especies oxidadas de Zr, los cuales fueron caracterizados por XRD de bajo y alto ángulo, XPS y TPD-NH3. Los análisis demuestran la obtención de mesoporosos con arreglo de poros homogéneo, la incorporación de especies de Zr en red y extra-red y la generación de una acidez superficial moderada. Se discuten las propiedades obtenidas en relación a la reacción de deshidratación de fructosa a HMF, su conversión y rendimiento. El material Zr-SBA-15, que incorpora Zr in situ, de-muestra tener la mayor actividad catalítica, convirtiendo un 61,7 % de la fructosa y generando HMF con un rendimiento del 51,9 % en 2 h de reacción a 150 °C en un arreglo catalizador – solución acuosa de fructosa al 30 % – metil-isobutil-cetona (MIKB):2-butanol 7:3 P/P.Item Pirolisis catalítica de cascaras de maní sobre zeolitas modificadas con estaño(2017) Fermanelli, Carla S.; Galarza, Emilce Daniela; Córdoba, Agostina; Rocha, María V.; Saux, Clara; Pierella, Liliana BeatrizLa provincia de Córdoba es la mayor productora de maní (Arachis hipogaea) del país, con valores anuales próximos al millón de toneladas. El desecho principal de su industrialización lo constituye la cáscara, que representa el 25% de la producción total y carece actualmente de valor comercial. Teniendo en cuenta su alta disponibilidad se plantea la obtención de moléculas plataforma para la industria química fina utilizando la cáscara de maní como fuente de biomasa en un proceso de pirólisis, catalizado por zeolitas ZSM-11 modificadas con Sn. Las zeolitas microporosas con estructura ZSM-11 se prepararon por síntesis hidrotérmica. Las mismas fueron modificadas por la incorporación de Sn mediante tres tratamientos: impregnación por vía húmeda, tratamiento alcalino y síntesis hidrotérmica. De la caracterización fisicoquímica de los materiales se confirmó por Difracción de Rayos X la estructura tipo ZSM-11 para todas las muestras, en tanto que en los materiales impregnados se observaron las señales características del SnO2, las que aumentan en intensidad a medida que se incrementa la cantidad del metal incorporado al catalizador. A los materiales impregnados se los estudió por Reducción a Temperatura Programada donde se observaron las señales de reducción de las especies superficiales vecinas a los enlaces Sn-O y a la reducción de Sn+4 a Sn+2. Por el método BET se analizó el área superficial de los sólidos y se encontró que la misma disminuye al aumentar el contenido de Sn incorporado por impregnación húmeda y por síntesis hidrotérmica. Las reacciones de pirólisis se realizaron en un reactor tubular de lecho fijo, con una relación biomasa:catalizador igual a 1. Del estudio térmico se determinó que la temperatura a la cual se obtiene la mayor selectividad a productos condensables es de 500ºC. En todos los casos se obtuvieron tres líneas de productos, una fracción sólida (bio-carbón), una líquida (bio-oil) y una gaseosa (bio-gas). Las muestras impregnadas fueron las que mayor rendimiento a bio-oil produjeron. En cuanto a la composición del mismo, los catalizadores que mejor rendimiento presentaron hacia los compuestos de interés: tolueno, furfural, m-xileno, cumeno, trimetilbenceno, indano y 5-hidroximetil furfural fueron los obtenidos por impregnación húmeda. Los materiales preparados por tratamiento alcalino y síntesis hidrotérmica incorporan al estaño tetravalente como heteroátomo dentro de la estructura O-Si-O, por lo que la fuerza de los sitios ácidos de Lewis es menor a la generada por el aluminio trivalente cuando ocupa una posición tetraédrica, como es el caso de la zeolita protonada (H-ZSM-11) y las impregnadas. Dentro del set de muestras impregnadas evaluado en este estudio, aquella con un contenido de 5 % p/p de Sn ofreció los mejores resultados en cuanto a producción de bio-oil y en composición del mismo.Item Análisis comparativo de Zn-ZSM-11 Y Ni-ZSM-11 como catalizadores en el proceso de pirólisis de cáscaras de maní(2017) Fermanelli, Carla S.; Bonetto, Luciana; Saux, Clara; Pierella, Liliana BeatrizEn función de la constante disminución de las reservas de petróleo y sus derivados, es menester encontrar nuevas fuentes de energía y de moléculas plataforma para las distintas industrias químicas. En este sentido surge como alternativa ambientalmente amigable, el empleo de biomasa como fuente renovable de compuestos químicos. De los diversos tipos de biomasa (natural, residual o producida), la residual presenta la ventaja de ser un desecho de las actividades humanas, como la agrícola, ganadera, forestal, maderera o agroalimentaria, entre otras. Por lo tanto, su empleo no afectaría la producción de alimentos y hasta podría contribuir a aumentar la rentabilidad de determinadas actividades agropecuarias. En este sentido, las cáscaras de maní, residuo del proceso productivo de esta legumbre, se presentan en la región centro de nuestro país como un sustrato de interés en cuanto a que en la actualidad no tienen un destino final de valor considerable. Algunas empresas las emplean para la generación de energía a través de la combustión directa en calderas, para la fabricación de carbón activado o conformando paneles aglomerados. Sin embargo, considerando los volúmenes de producción de maní en la provincia de Córdoba, este residuo no es eficientemente aprovechado y puede ser considerado como una buena alternativa para su valoración.Item Desarrollo de materiales catalíticos y su aplicación en la revalorización de moléculas plataforma derivadas de biomasa(2020) Ortenzi, Georgina P.; Leal Marchena, Candelaria; Pierella, Liliana BeatrizEn este trabajo se presentará un resumen del plan de tesis doctoral que consiste en el desarrollo de materiales catalíticos basados en metales de transición y metales nobles impregnados sobre sólidos de elevada área superficial y diferentes propiedades físico-químicas, para ser aplicados en reacciones de valorización de moléculas plataforma derivadas de biomasa. Particularmente, se incorporarán metales de transición (Fe, Co, Cu, entre otros) y metales nobles (Pd, Pt y/o Rh) sobre estructuras organometálicas (MOF-5 y MIL-101), zeolitas comerciales (Y) y alúmina nanotubular (Al2O3). Se evaluarán las propiedades catalíticas de los materiales en reacciones de oxidación de moléculas orgánicas derivadas de la biomasa de la familia de los furanos y compuestos aromáticos (2-furaldehido, 5-hidroximetil-2-furaldehido, tolueno), en condiciones suaves o medias que generan un impacto ambiental reducido.Item Desoxigenación del bio-oil obtenido de la co-pirólisis de cáscara de maní con plásticos empleando zeolita natural(2020) Rocha, María V.; Renzini, María Soledad; Pierella, Liliana BeatrizSe estudió la mejora del bio-oil a partir de la co-pirólisis térmica de cáscara de maní con polietileno y el agregado de una zeolita natural impregnada con cinc (Zn-ZN). El uso del catalizador no sólo aumentó en un 8% el rendimiento hacia los productos líquidos sino que mejoró su composición. Los compuestos del tipo ácidos, fenoles y ésteres fueron desoxigenados para aumentar la producción de compuestos aromáticos. De esta manera sería factible aprovechar residuos tanto agro-industriales como residuos sólidos urbanos para obtener combustibles alternativos.Item Optimización del bio-oil de pirólisis de cáscara de maní por agregado de plásticos y/o zeolitas(2018) Rocha, María V.; Fermanelli, Carla S.; Saux, Clara; Renzini, María SoledadSe realizaron reacciones de pirólisis térmicas y catalíticas de biomasa (cáscaras de maní) y co-pirólisis con polietileno de baja densidad (PEBD) con la finalidad de mejorar la calidad del bio-oil obtenido. Para tal fin se empleó un reactor de lecho fijo que trabajó a presión atmosférica a 500°C. Los catalizadores empleados fueron zeolita ZSM-11 y clinoptilolita natural. Por XRD, FTIR e ICP se confirmaron estructura, cristalinidad y relación Si/Al de las matrices. Mediante análisis termogravimétricos se evaluaron el comportamiento, las temperaturas de degradación térmica y la estabilidad de las materias primas. Se logró disminuir el contenido de compuestos oxigenados (incluyendo fenólicos y furanos), y aumentar la selectividad a hidrocarburos aromáticos. Los resultados determinaron que la co-pirólisis de biomasa y PEBD permitió aumentar el contenido de hidrocarburos en el bio-oil del 1% (pirólisis de biomasa pura) a aproximadamente el 27 % en la reacción co-alimentada. El empleo de la zeolita ZSM-11 disminuyó al 17 % la generación de residuos carbonosos, frente al 43 % que se obtiene en la co-pirólisis térmica. Sin embargo, la mejor calidad en la composición del bio-oil se alcanzó al utilizar la zeolita natural. Este último catalizador permitió obtener productos líquidos con 49,37 % de hidrocarburos aromáticos.Item Biomasa lignocelulósica: una plataforma alternativa sustentable a los recursos fósiles.(2018) Poncio, Carlos Esteban; Bálsamo, Nancy; Renzini, María Soledad; Yacuzzi Volonté, Sebastián; Ribota, Pablo; Moyano, L.; Falcón, HoracioSe investigó la producción de biolíquido mediante pirólisis rápida de residuos agroindustriales provenientes del procesamiento de frutas para la fabricación de dulces y mermeladas de la Empresa DULCOR S.A. Las propiedades más relevantes de la biomasa fueron llevadas a cabo mediante un análisis termogravimétrico. La pirólisis rápida de pulpa de pera, cáscara de membrillo y fibra de batata se realizaron a temperaturas entre 300 y 450 ºC en lecho fijo durante 20 minutos, bajo atmósfera de N2 y en condiciones de vacío. El análisis de los productos de reacción del biolíquido obtenido se llevó a cabo en un cromatógrafo de gases acoplado a espectrometría de masas (CG-EM) para investigar los efectos de la temperatura de pirólisis. En las condiciones estudiadas el porcentaje máximo de biolíquido obtenido fue de un 20 % y la composición del mismo fue principalmente furanos, anhidroazúcares y ésteres.Item Desarrollo de sistemas catalíticos para la obtención de bioproductos químicos de fuentes renovables(2020) Mayer, Sergio Federico; Falcón, Horacio; Alonso, José AntonioEn el presente Trabajo de Tesis se propone la optimización de sistemas de reacción y el diseño de materiales catalíticos para la obtención de productos químicos de valor agregado a partir de materias primas de origen renovable; más específicamente, en la obtención de 5‑hidroximetilfurfural a partir de fructosa mediante catálisis ácida heterogénea. En «Introducción» se elabora un marco teórico y un estado del arte para contextualizar la labor aquí desarrollada, donde se exponen los avances más significativos en la materia, además de definir ciertos conceptos clave para una comprensión más cabal del contenido. En «Justificación y Objetivos» se manifiesta de manera sintética la motivación de este Trabajo de Tesis, y se proponen sus objetivos generales y específicos. En el capítulo «Métodos experimentales» se describen los equipos e implementos utilizados para los diferentes estudios catalíticos, y se definen las técnicas instrumentales de caracterización, y los métodos empleados en las síntesis realizadas. Los capítulos «Síntesis y Caracterización de Materiales» y «Reacciones Catalíticas» mencionan los antecedentes más notables en materia de síntesis de materiales y estudios catalíticos, respectivamente, y detallan las tareas llevadas a cabo en el curso de esta investigación, junto con los resultados a los que se ha arribado, con su discusión y conclusiones independientes. Finalmente, un capítulo de «Conclusiones Generales» resume sintéticamente los resultados más significativos de este Trabajo de Tesis. La unidad «Referencias» reúne toda la bibliografía citada en este documento, en orden alfabético. En el último capítulo, «Apéndice», se expone la producción científica generada a partir de esta investigación, y finaliza con los estudios que podrían llevarse a cabo a futuro para culminar las labores aquí desempeñadas.