Desarrollo, Producción e Innovación en la Investigación científica
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Item Valoración sustentable de glicerol a monoglicéridos mediante catálisis heterogénea(2014) Bálsamo, Nancy Florentina; Oliva, Marcos; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieLos biocombustibles son soluciones renovables para reemplazar las contaminantes reservas de combustibles fósiles. Sin embargo, se generan grandes excedentes de glicerol, subproducto del biodiesel. El glicerol se utiliza en cosméticos, alimentos y productos farmacéuticos. Los catalizadores heterogéneos tienen bajo costo y minimizan los problemas ambientales y de proceso generados por los catalizadores homogéneos. En este trabajo se estudian los óxidos metálicos mixtos como catalizadores en la reacción de transesterificación. Para aumentar la propiedad básica del óxido de Mg-Al se incorporó un tercer metal (Ca o Ba). Los Óxidos metálicos mixtos obtenidos por descomposición térmica de Hidróxidos dobles laminares se estudiaron en la transesterificación de estearato de metilo con glicerol para la producción de monoglicéridos. Los resultados catalíticos mostraron que la conversión y la selectividad a monoglicérido aumentaron junto con la densidad de sitios básicos. El óxido con Ba incorporado por impregnación mostró la mayor densidad de sitios básicos medios y el mejor rendimiento catalítico.Item Modelos basados en redes neuronales artificiales para la obtención de monoglicéridos: desarrollo y validación(2017) Modesti, Mario; Kliger, Luis; Bálsamo, Nancy Florentina; Crivello, Mónica Elsie; Álvarez, Dolores María EugeniaLa producción de biodiesel genera grandes cantidades de glicerol remanente. Este puede convertirse en monoglicéridos, producto de mayor valor agregado. El objetivo del presente trabajo es comprobar la capacidad de generalización de modelos matemáticos basados en Redes Neuronales Artificiales que caractericen la relación entre la conversión del reactivo, estearato de metilo, y el rendimiento de los productos de la reacción de transesterificación con glicerol. Para esto se emplearon distintos parámetros de reacción referidos al catalizador sólido, que consistió en un óxido mixto de Mg y Al con Li incorporado en diferentes proporciones, derivado de hidróxidos dobles laminares. Se crearon tres modelos de Redes Neuronales Artificiales con estructura backpropagation. La red que mayor capacidad de generalización mostró fue la constituida por una capa oculta con 35 neuronas y función de transferencia sigmoidea y una capa con función lineal de salida. Esta fue capaz de explicar la relación entre los porcentajes de conversión y rendimiento de la reacción, en cuanto a la obtención de mono- y di-glicéridos, cuando la masa del catalizador varía hasta en un 1%, pero no demostró aptitud para explicar dicha relación entre los parámetros de reacción al modificarse el contenido de Li como sitio activo en el catalizador sólido. El empleo de estos modelos es de interés, dada su incidencia en la proyección del proceso a mayores escalas.Item Remoción de boro en agua empleando óxidos mixtos con metales alcalinotérreos sintetizados a partir de hidróxidos dobles laminares(2017) Heredia, Angélica Constanza; Bálsamo, Nancy Florentina; Narros Sierra, Adolfo; De La Fuente García-Soto, María Del Mar; Crivello, Mónica ElsieEl Boro y sus compuestos tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria química, la electrónica y la medicina. En la naturaleza se encuentra presente en aguas subterráneas en forma de ácido Bórico H3BO3 o disociado como oxianión borato B(OH)4. Los Hidróxidos Dobles Laminares poseen la fórmula general [M(II)1-X M(III)X(OH)2]x+(An-x/n).m H2O. Donde M(II) y M(III) representan los cationes di y trivalentes respectivamente y An- al anión. Los óxidos metálicos mixtos se sintetizaron por co-precipitación. El tercer metal, Ca o Ba, sustituyó el 15% en moles de Mg, la relación de cationes M2+/M3+ se mantuvo constante e igual a 3. Por difracción de Rayos X de los óxidos mixtos se observó la fase periclasa de MgO, óxido de Ca y Carbonato de Ba. Las áreas en m2g-1 de los óxidos de Mg-Al, Mg-Al-Ba y Mg-Al-Ca fueron 242, 213 y 197, respectivamente. Con el tercer metal incorporado, las áreas disminuyeron con respecto al área del óxidos mixtos de Mg-Al, mientras que comparando los resultados de las muestras con el tercer metal incorporado, aquella con Ba fue mayor. La remoción de Boro se llevó a cabo en un reactor Batch bajo agitación magnética durante 0,5h y luego 4h de reposo. La concentración inicial de la solución de ácido bórico fue 50 ppm, al finalizar cada experimento el sólido se separa del medio por filtración. La cuantificación del contenido de Boro en la solución antes y después del contacto con los óxidos se llevó a cabo por espectrofotometría de UV-Vis con Azometina H como reactivo colorimétrico. La muestra de Mg-Al removió el 82% de Boro mientras que las incorporadas con Ba y Ca presentaron el 63% y 44% respectivamente, estos resultados están directamente relacionados con las áreas superficiales de los óxidos y la capacidad de reconstrucción de la estructura laminar. La incorporación de un tercer metal alcalinotérreo, disminuyó el área superficial y la adsorción del oxianión en la intercapa.Item Comparación de modelos del rendimiento en la obtención de monoglicéridos catalizada por hidróxidos dobles laminares modificados con litio(2017) Modesti, Mario; Crivello, Mónica Elsie; Álvarez, Dolores María Eugenia; Bálsamo, Nancy FlorentinaLas iniciativas para promover el uso de fuentes de energía renovables son de importancia, debido a los beneficios ambientales implicados. El biodiesel se fabrica generalmente por transesterificación de aceites, obteniéndose glicerol como subproducto. Una de las rutas para revalorizarlo es la transesterificación catalítica de un éster de metilo con glicerol para producir monoglicéridos, a través de catalizadores sólidos básicos. El objetivo del trabajo es desarrollar y comparar modelos matemáticos por medio de Redes Neuronales Artificiales que caractericen la relación entre el porcentaje molar de conversión del estearato de metilo y el de rendimiento de los productos obtenidos. Se desarrollaron y compararon tres Redes Neuronales Artificiales con estructura backpropagation. La que mejor desempeño mostró fue la constituida por dos capas ocultas de 25 y 10 neuronas, la primera con función de transferencia sigmoidea y la segunda de base radial, y función de transferencia lineal en la capa de salida. El desarrollo de estos modelos es de interés dado que contribuyen a la predicción de la evolución del proceso.Item Remoción de boro a partir óxidos mixtos derivados de hidróxidos dobles laminares(2017) Heredia, Angélica Constanza; Bálsamo, Nancy Florentina; Comini, Agustina; De la Fuente García-Soto, María Del Mar; Narros Sierra, Adolfo; Crivello, Mónica ElsieLa contaminación hídrica es una preocupación a nivel mundial, la escasez de recursos hídricos y falta de métodos eficaces de descontaminación han incentivado al estudio de nuevos materiales y tecnologías para la remediación de agua. El boro está presente de manera natural en aguas subterráneas por procesos geotérmicos, principalmente como B(OH)4-, la concentración máxima permitida por la OMS es de 0.5 ppm. Los óxidos mixtos (OM) a partir de Hidróxidos Dobles Laminares (HDL), presentan estabilidad térmica, alta área superficial y poseen la capacidad de recuperar su estructura laminar en presencia de soluciones acuosas por incorporación del oxianión en la intercapa, esta capacidad se llama efecto memoria (EM). Estas propiedades los hacen aptos para la remoción de contaminantes en medios acuosos. Los OM se sintetizaron a partir de HDL por el método de co-precipitación que se calcinan a 450 °C durante 9 h donde se generan los OM. En las muestras sintetizadas, el Li sustituyó al Mg en 0, 30, 60 y100% en moles respectivamente, la relación de cationes (M2+ + M1+)/M3+ se mantuvo constante e igual a 3. Por difracción de Rayos X de los OM se observó las fases periclase del MgO y el óxido de Li. En la tabla se observa que al reemplazar el Mg por el Li, las áreas de los OM disminuyen. La remoción de Boro se llevó a cabo a partir de una solución de ácido bórico de concentración 50 ppm en un reactor Batch bajo agitación magnética durante 4h. La cuantificación del contenido de Boro en la solución antes y después del contacto con los OM se llevó a cabo por espectrofotometría de UV-Vis con Azometina H como reactivo colorimétrico. En la tabla se reportan los porcentajes de remoción calculados como (C0-Cf)x100/C0. Se observa que la incorporación de Li, no favoreció la remoción de Boro, siendo la muestra Li(0) de MgO sobre una matriz de Al2O3 la de mayor remoción con 82%, mientras que la muestra Li(100) solo removió el 5% de Boro presente en la solución. El mecanismo de remoción se lleva a cabo por adsorción sobre la superficie de los OM y por la incorporación del B(OH)4- en la intercapa mediante el efecto memoria. Estos dos mecanismos están directamente relacionados con el área superficial y la presencia de MgO.Item Nanoarcillas aniónicas como precursores dispersantes en superficie de sitios activos de la y ce.(2017) Eimer, Griselda Alejandra; Bálsamo, Nancy Florentina; Crivello, Mónica ElsieEl impulso para desarrollar nuevos sistemas de catalizadores más eficientes y selectivos y para la realización de nueva tecnología de proceso está fuertemente relacionado con la compatibilidad con el medio ambiente. El descubrimiento de materiales sólidos funcionales de alto rendimiento catalítico es crucial para la mayoría de los procesos químicos. En este contexto, las nanoarcillas aniónicas pertenecen a un grupo de compuestos de capas inorgánicas, que pueden ser diseñados como catalizadores sólidos funcionales debido a sus características inherentes en composición y estructura. Su estructura se basa en capas de brucita en las que una fracción de los cationes metálicos divalentes (MII: Mg2+) han sido sustituidos por cationes trivalentes (MIII: Al3+) resultando en capas positivamente cargadas equilibradas por aniones (An-) en la capa intermedia. La incorporación de un tercer metal como Cerio o Lantano como metales de transición presentan características químicas particulares como propiedades redox para aplicaciones en reacciones catalizadas heterogéneamente tan variadas como transesterificación de un éster de metilo con glicerol a deshidrogenación de alanato de Litio. Este trabajo reporta la síntesis y caracterización de nanoarcillas aniónicas como compuestos tipo hidrotalcita, donde una fracción constante de Al fue sustituida por La y Ce. Los métodos de síntesis adoptados en este estudio fueron co-precipitación directa e impregnación por vía húmeda. Fue posible sintetizar los compuestos tipo hidrotapcita con La o Ce incorporados por métodos de co-precipitación e impregnación. Las muestras se analizaron por Difracción de Rayos X, evaluándose la presencia de picos atribuidos a planos cristalinos de la nanoestructura de las hidrotalcitas a pesar de la incorporación del tercer metal en ambos métodos. Las áreas superficiales, medidas por el método BET, disminuyen en el caso de la síntesis por co-precipitación cuando aumenta el tamaño del radio iónico del tercer metal mientras que resultan semejantes por el método de impregnación. En cuanto a la composición analizada mediante los resultados de Espectroscopía de Emisión Atómica por Plasma Acoplado Inductivamente se detectó mayor incorporación de La que de Ce por ambos métodos.Item Nanoarcillas como precursores de óxidos metálicos de la y ce para la valorización de glicerol(2017) Eimer, Griselda Alejandra; Bálsamo, Nancy Florentina; Contreras, Matías; Crivello, Mónica ElsieLos elementos tierras raras incorporados en compuestos tipo hidrotalcita también denominados hidróxidos dobles laminares se produjeron por co-precipitación bajo condiciones de baja sobresaturación e impregnación por vía húmeda. El tratamiento térmico de los precursores se realizó con el fin de obtener óxidos metálicos. Las muestras se caracterizaron por varios métodos: difracción de rayos X, espectroscopia fotoelectrónica de rayos X, área superficial, etc. Los hidróxidos dobles laminares con La o Ce incorporado son precursores eficaces de los óxidos metálicos que se presentan como materiales muy prometedores para varias aplicaciones catalíticas, tal como, la valoración de glicerol. Por otra parte, el cambio climático y el agotamiento de combustibles fósiles hacen necesario el desarrollo de nuevas estrategias, donde la química y los procesos de refinería empiezan a tener una concepción más biológica para volverse más sustentables. La producción de biodiesel está planteando el problema de grandes excedentes de glicerol que se genera como subproducto. El glicerol, a través de la transesterificación del estearato de metilo, se puede transformar en un producto de mayor valor agregado, como la producción selectiva de emulsionantes del tipo de los monoglicéridos.Item Sustainable biodiesel production through an integrated perspective(2016) Eimer, Griselda Alejandra; Bálsamo, Nancy Florentina; Ferrero, Gabriel; Crivello, Mónica ElsieBiofuels are renewable solutions to replace the environmentally pollutant fossil liquid fuels. They are produced from low cost sustainable feedstocks. In the la last years, biodiesel production had increased exponentially. This is generating high quantities of glycerol as by-product. Significant economic benefits to the industry of biodiesel, is to research in a green processes through enzyme immobilized and to add value of a byproduct generated in abundance, the glycerol. One of the objective of this work is to develop a catalyst for its use in the biofuels production from renewable raw materials using an enzymatic immobilization on solid supports nano-structured. In fact, the main purpose is to immobilize the lipase of Pseudomonas fluorescens in the mesoporous material SBA-15 (Santa Barbara Amorphous) pure, synthesized by hydrothermal treatment. In addition, by comparing their activity for the biodiesel production, from vegetable oils, with the enzyme immobilized on materials SBA-15 modified with metals (Ca, Na, Fe, Cu, Al, K) by the wet impregnation method. The physicochemical properties of the synthesized mesoporous materials were determined by Small-angle X-ray scattering (SAXS), Transmission electron microscopy (TEM) and UV-visible. The enzyme was immobilized by mixing each mesoporous material with an enzyme solution to achieve immobilization by physical adsorption. The effective incorporation of the enzyme in the materials was confirmed determining the amount of protein in the soluble fraction after immobilization by the Bradford method. The optimal conditions for the catalytic activity of the biocatalyst were determined: oil / ethanol ratio,% water, amount of immobilized enzyme / mg of SBA-15 materials, reaction time and activity of the biocatalyst respect to the metal impregnated in the solid used. Simultaneously, glycerol value-added products such as monoglycerides were produced via transesterification reaction of methyl stearate. Monoglycerides derived from glycerol are compounds employed as emulsifiers in food, cosmetic and pharmaceutical products. This green and selective process involved catalysis from hydrotalcite-like compounds. Nano-structured materials from layered double hydroxides are industrially used in heterogeneous catalysis processes. They offer great advantages compared to homogeneous catalysis, since not only favors the environment, but also allows the use of separation operations less complex. The proposal is to use derivatives nano-clays mixed metal oxides with different metals incorporated (Li, K or Cs) to improve their basic properties. The presence of metal ions, hydroxyl groups on the surfaces of the sheets and anions interchangeable makes them ideal compounds for preparing functionalization products allowing the design of new nanoscale materials. The materials physicochemical properties were characterized. The correlation between their properties and the catalytic activity in the transesterification reaction was investigated. The highest activity was found for the catalyst with Li incorporated by the co-precipitation method with yield values around 80% for monoglycerides. The catalyst with Li incorporated also showed the greatest Lewis medium basic sites density, a 31% more than the rest of the materials. The production of biodiesel and the revalorization of glycerol to minimized costs, through selective heterogeneous catalytic way, which encourages the use of energy and renewable raw materials with less environmental cost, shows the road to sustainability.Item Hydrotalcite like compounds as tunable surface dispersant precursor to Ce and La active sites(2016) Bálsamo, Nancy Florentina; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica Elsie; Pecchi, GinaThe strongest impulse for developing new, more efficient and selective catalyst systems and for the realization of new process technology is strongly related to environmental compatibility The discovery of functional solid materials of high catalytic performance is crucial to most chemical processes. In this context, clay minerals are just a class of inorganic layered compounds, which can be engineered into various functional solid catalysts due to their inherent features in composition and structure. Layered materials, with their structure consisting of stacked sheets, represent an interesting opportunity for developing new materials with a tailored nano-design. Hydrotalcite-like compounds also referred as precursors are anionic clays with the general formula [M(II)1-xM(III)x(OH)2](An-)x/n.mH2O. Their structure is based on brucite-like layers in which a fraction of the divalent metal cations (MII: Mg2+) have been substituted by trivalent cations (MIII: Al3+) resulting in positively charged layers balanced by anions in the interlayer. Calcination of precursors leads to formation of mixed oxides. On the other hand, ceria presents particular chemical features such as its redox properties in the presence of transition metals which makes it very attractive for applications in catalytic formulations in numerous reactions. The main role played by ceria is related to the generation of anionic vacancies and to the participation of reactive oxygen species, which can be tuned in the presence of other elements in the lattice. This work reports the synthesis and characterization of metal mixed oxides obtained from Hydrotalcite-like compounds, where a constant fraction of Al was substituted by La and Ce.Item Influencia de la variación de parámetros de síntesis en la optimización de la producción de monoglicéridos para la revalorización de glicerol(2016) Crivello, Mónica Elsie; Eimer, Griselda Alejandra; Sarmiento, Víctor Santiago; Casuscelli, Sandra; Bálsamo, Nancy FlorentinaLa catálisis heterogénea propone procesos eco-compatibles debido a que los catalizadores sólidos utilizados son fácilmente removibles por simple filtración o centrifugación de la mezcla de reacción, y a su selectividad, que minimiza la generación de subproductos. Los hidróxidos dobles laminares son arcillas aniónicas sintéticas, las mismas se obtienen de forma sencilla y a bajo costo que presentan importantes aplicaciones tanto como precursores catalíticos o soportes. La calcinación de dichos compuestos, desde 450 °C, produce óxidos metálicos mixtos. Tanto los precursores como sus óxidos poseen propiedades básicas que pueden aumentarse incorporando un tercer metal a la estructura, como, por ejemplo, litio. El biodiesel posee las ventajas de ser considerado un complemento de los combustibles de petróleo. Pero el crecimiento planteado a nivel mundial y local respecto al aumento de la producción de biodiesel, está generando una sobreabundancia de glicerol (subproducto del biodiesel). Este escenario está provocando una caída progresiva en los precios del mismo y dando lugar a una preocupación medioambiental por su exceso. El propósito de este trabajo es optimizar la formación selectiva de monoglicéridos mediante la reacción de transesterificación de glicerol con estearato de metilo utilizando como catalizadores óxidos mixtos derivados de hidróxidos dobles laminares con diferentes contenidos de Li incorporado.