UTN- FRC -Producción Académica de Investigación y Desarrollo
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Item Diseño de nanoarcillas sintéticas para su utilización en la valorización de glicerol a carbonato de glicerilo(2020) Argüello, Dalma Sofía; Bálsamo, Nancy Florentina; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieLa producción de biodiesel se acompaña de un 10% en peso de glicerol como subproducto, por lo que resulta factible que pueda ser utilizado como materia prima renovable para favorecer económicamente el proceso. La conversión catalítica de glicerol hacia un producto de mayor valor agregado, como el carbonato de glicerilo (CG) es una opción atractiva porque se lo considera como un sustituto verde de importantes compuestos derivados del petróleo. Debido a su baja toxicidad, índice de evaporación, inflamabilidad y a su capacidad de hidratación presenta numerosas aplicaciones en la industria química, farmacéutica, cosmética, etc. Como alternativa sustentable para producirlo se propone la transesterificación entre el glicerol y un alquil carbonato empleando catalizadores sólidos como los óxidos metálicos mixtos (OMM) derivados de hidróxidos doble laminares (HDL), un tipo de nanoarcillas aniónicas sintéticas. Los HDL son de estructura laminar, cuando su composición es sólo Mg y Al, se los denomina hidrotalcita, de fórmula general: [M2+(1-x) M3+x (OH)2]x+ [Anx/n mH2O]x- M2+ y M3+ son cationes metálicos mono, di, tri y tetravalentes, mientras que A representa el anión compensador de cargas, generalmente carbonato, que junto con “m” moléculas de agua se ubican en el espacio interlaminar; x puede variar entre 0,17 y 0,33, dependiendo de la combinación de metales di y trivalentes. Las propiedades de los HDL están fuertemente influenciadas por la composición y naturaleza de los aniones y cationes. La incorporación de un tercer metal en la estructura permite modificar su comportamiento catalítico tanto en la actividad como en la selectividad. Los OMM alcanzan una composición homogénea a escala molecular y muestran un comportamiento particular comparado con los óxidos metálicos puros, debido a la combinación de distintas fases en la red molecular, presentan alta área superficial, estabilidad térmica y dispersión homogénea de la fase activa. En este trabajo se estudió la conversión catalítica de glicerol y etilencarbonato a CG utilizando OMM con distinto contenido de cobre, como catalizadoresItem Propuesta de vinculación tecnológica e innovación en la formación de recursos humanos y la generación de conocimiento(2020) Bálsamo, Nancy Florentina; Argüello, Dalma Sofía; Salgán, Eliana Marcela; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieLa generación de conocimiento en el nivel superior debe poseer como fortaleza su anclaje a la realidad socio-productiva de una región o estado. La formación de profesionales de la ingeniería en los ámbitos académicos debe sustentarse, entre otros aspectos, en la experimentación sobre casos motivadores que generen interés en problemáticas locales para lograr su inserción laboral desde los nuevos conceptos de productividad como son la bioeconomía y la economía circular. Argentina es uno de los principales exportadores mundiales de harina y aceite de soja y ha diversificado el destino de la producción de este aceite hacia la producción del biodiesel. El biodiesel se lo considera una opción limpia y segura para el medioambiente debido a la reducción en la emisión total de partículas suspendidas (32%), monóxido de carbono (35%) y óxidos de azufre (8%) con respecto al ciclo de vida de producción del diésel de petróleo. El 10% de la producción de biodiesel es glicerol en este proceso. Por lo tanto, la posibilidad de trabajar, definir, direccionar la sustentabilidad económica y ambiental del proceso, permitía detectar al glicerol como una molécula de interés desde el marco conceptual de las biorrefinerías. La conversión catalítica de glicerol hacia un producto de mayor valor agregado, como el carbonato de glicerilo es una opción atractiva por ser un sustituto verde de importantes compuestos derivados del petróleo. Para producirlo se propuso la transesterificación entre glicerol y un alquilcarbonato empleando catalizadores sólidos como los óxidos metálicos mixtos derivados de nanoarcillas aniónicas sintéticas porque está comprobado, mediante el método del análisis de ciclo de vida, que disminuye en gran medida el impacto ambiental negativo de la catálisis homogénea. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un proceso sostenible para la revalorización del glicerol, excedente en la producción de biodiesel, a través de la sinergia de trabajo entre investigadores en diferentes estadios de adiestramiento y estudiantes avanzados de la carrera de ingeniería química, mediante vinculación tecnológica, para su formación académica y profesional. Se sintetizaron óxidos metálicos mixtos de Mg, Al y Cu, incorporado en diferentes contenidos, por coprecipitación para ser evaluados en la transesterificación de glicerol y etilencarbonato. Los materiales fueron caracterizados por DRX, MP-AES, área superficial y DTP-CO2. En la evaluación catalítica, los materiales mostraron una elevada actividad durante la transesterificación en condiciones de reacción suaves. El compromiso del grupo de trabajo permitió ponderar cualitativamente su vocación profesional en resolución de problemas mediante conceptos productivos innovadoresItem Estudio de la reacción vía catálisis heterogénea de glicerol a carbonato de glicerilo(2020) Argüello, Dalma Sofía; Mendoza, Sandra; Bálsamo, Nancy Florentina; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieLa producción de biodiesel se considera más segura para el medioambiente debido a la reducción en las emisiones con respecto a la producción de diésel de petróleo, pero ésta se acompaña de un 10% en peso de glicerol como subproducto, que puede ser utilizado como materia prima renovable para favorecer económicamente el proceso. La conversión catalítica de glicerol hacia un producto de mayor valor agregado, como el carbonato de glicerilo es una opción atractiva por ser un sustituto verde de importantes compuestos derivados del petróleo. Para producirlo se propone la transesterificación entre glicerol y un alquilcarbonato empleando catalizadores sólidos como los óxidos metálicos mixtos derivados de nanoarcillas aniónicas sintéticas porque se ha reportado, mediante el método del análisis de ciclo de vida, que disminuye en gran medida el impacto ambiental negativo de los catalizadores homogéneos. Los catalizadores empleados permiten nano-diseño a medida, buena dispersión de sitios activos y muy bajo costo de síntesis. Se sintetizaron óxidos metálicos mixtos de Mg, Al y Cu, incorporado en diferentes contenidos, por coprecipitación para ser evaluados en la transesterificación de glicerol y etilencarbonato. Los materiales fueron caracterizados por DRX, MP-AES, área superficial y DTP-CO2. En la evaluación catalítica mostraron una elevada actividad durante la transesterificación en condiciones de reacción suaves sin utilizar ningún solvente. El mejor desempeño catalítico se observó en el catalizador con un contenido de Cu del 15% a los 90 minutos de reacción con un rendimiento a carbonato de glicerilo del 81,5% atribuido a la fuerte basicidad superficial.Item Síntesis y caracterización de óxidos mixtos a partir de nano arcillas: influencia de la incorporación de cobre(2021) Argüello, Dalma Sofía; Bálsamo, Nancy Florentina; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieLos hidróxidos dobles laminares (HDL) son un tipo de nanoarcillas aniónicas de estructura laminar. Se los denomina hidrotalcita cuando su composición metálica es sólo Mg (M2+) y Al (M3+) y su fórmula general es: [M2+(1-x) M3+x (OH)2] x+∙(An-x/n)∙mH2O. La calcinación a alta temperatura de estos compuestos da lugar a los óxidos metálicos mixtos (OMM) con una gran superficie específica, alta dispersión de los cationes, estabilidad térmica y propiedades básicas superficiales. La incorporación de un tercer metal permite modificar su composición y propiedades. Por consiguiente, se investigó la influencia de distintos contenidos de Cu como metal de transición en las propiedades fisicoquímicas de los OMM provenientes de los HDL. Los HDL se prepararon por el método de coprecipitación con una relación de Mg2+:Al3+ de 3:1, distinto contenido del metal de transición (15%, 20% y 25% moles con respecto al total de moles de cationes divalentes) y se calcinaron a 450 °C por 9 horas, para obtener los OMM correspondientes. Los materiales fueron caracterizados fisicoquímicamente por diversas técnicas: DRX, sorción de N2, MP-AES, espectroscopía UV-vis, TG, DTP-CO2, SEM-EDS, XPS, etc. Estos materiales fueron evaluados catalíticamente en la reacción de transesterificación entre glicerol y etilencarbonato para la obtención de carbonato de glicerilo, atribuible a los sitios básicos fuertes predominantesItem Nanoarcillas sintéticas para ser empleadas en la valorización de glicerol a carbonato de glicerilo(2021) Argüello, Dalma Sofía; Bálsamo, Nancy Florentina; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieEl biodiesel, como una posible alternativa a los combustibles fósiles, genera un 10% en peso de glicerol (Gly) como subproducto inevitable, que debe valorizarse para mejorar la competitividad económica del biodiésel. Por lo tanto, es deseable encontrar nuevas aplicaciones del Gly como materia prima de bajo costo para productos de valor agregado. El carbonato de glicerilo (CG) es un nuevo derivado de glicerol debido a su baja toxicidad, presión de vapor e inflamabilidad, y estructura con grupo bifuncional. CG se ha utilizado para la fabricación de biolubricantes, cosméticos, recubrimientos, glicidol, poliésteres, policarbonatos y poliuretanos. Teniendo en cuenta la fácil operación del proceso de producción, la transesterificación entre glicerol y etilencarbonato, se considera un método prospectivo para la síntesis de CG. Los hidróxidos dobles laminares (HDL) son un tipo de nanoarcillas aniónicas de estructura laminar. Se los denomina hidrotalcita cuando su composición es solo Mg y Al y su fórmula general es: [M2+(1-x) M3+x (OH)2]x+ [Anx/n mH2O]x. La incorporación de un tercer metal en la estructura de los HDL permite modificar su comportamiento catalítico tanto en la actividad como en la selectividad. La calcinación a alta temperatura de compuestos tipo hidrotalcita da lugar a los óxidos metálicos mixtos (OMM) con gran superficie específica, alta dispersión de los cationes, estabilidad térmica y propiedades básicas que permiten un incremento del rendimiento catalítico. Se investigó la influencia de distintos contenidos de un metal de transición (cobre) en las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento catalítico de los OMM provenientes de los HDL. Además, se buscó optimizar los parámetros de reacción y correlacionarlos con el rendimiento del CG. Los HDL de CuMgAl se prepararon por el método de coprecipitación con una relación catiónica de Mg2+: Al3+ de 3:1, distinto contenido de Cu (% de moles de Cu2+ de 15%, 20% y 25% con respecto a los moles de (Mg2+ + Cu2+)) y se calcinaron a 450 °C por 9 h, para obtener los OMM correspondientes. Los materiales se caracterizaron por DRX, sorción de N2, MP-AES, espectroscopia UV-vis, TG, DTP-CO2, SEM- EDS, XPS. En la evaluación catalítica todos los materiales mostraron conversiones de Gly mayores a 80% y se vislumbró una buena correlación de la densidad de sitios básicos con la actividad catalítica hacia carbonato de glicerilo del OMM-Cu25MgAl a los 90 min y a una temperatura de reacción de 70°C con un rendimiento relativo máximo de 88,4%.Item Estudio de óxidos metálicos mixtos modificados con cu en la transesterificación con glicerol(2021-10) Argüello, Dalma Sofía; Peralta, María Florencia; Bálsamo, Nancy Florentina; Eimer, Griselda Alejandra; Crivello, Mónica ElsieLos hidróxidos dobles laminares son nanoarcillas aniónicas de estructura laminar. La calcinación a alta temperatura de estos compuestos genera los óxidos metálicos mixtos con una gran superficie específica, alta dispersión de los cationes, estabilidad térmica y propiedades básicas superficiales; características que le otorgan a los óxidos metálicos mixtos excelentes propiedades para reacciones catalizadas por sitios básicos. La incorporación de un tercer metal en los HDL hidróxidos dobles laminares permite modificar su composición y propiedades. Por consiguiente, se investigó la influencia de distintos contenidos de cobre en las propiedades fisicoquímicas de los óxidos metálicos mixtos. Los hidróxidos dobles laminares se prepararon por el método de coprecipitación con una relación de (Mg2++Cu2+): Al3+ de 3:1 y distinto contenido de Cu. Los precursores se calcinaron a 450 °C por 9 horas, para obtener los óxidos metálicos mixtos correspondientes. Los materiales fueron caracterizados fisicoquímicamente por DRX, sorción de N2, MP-AES, espectroscopía UV-vis, DTP-CO2, SEM y XPS. El 10% en peso de glicerol generado como subproducto en la producción del biodiesel, puede ser utilizado como materia prima renovable para favorecer económicamente el proceso. Los óxidos metálicos mixtos fueron evaluados en la conversión catalítica de glicerol hacia un producto de mayor valor agregado, como el carbonato de glicerilo. Los catalizadores presentaron rendimientos relativos del orden de 80% atribuibles a una adecuada distribución de la basicidad de superficie que promueve sitios activos accesibles para catalizar la reacción de transesterificación.