https://hdl.handle.net/11185/11 2026-06-24T23:19:06Z https://hdl.handle.net/11185/8883 Valorización de ligninas técnicas en matrices de PELBD: desarrollo de materiales funcionales para aplicaciones agrícolas e industriales Chiappero, Lucio Rafael En el contexto actual de creciente conciencia ambiental y necesidad de reducir el uso de materiales derivados del petróleo, se ha intensificado la búsqueda de polímeros más sostenibles y respetuosos con el entorno. En este marco, la lignina —un subproducto abundante y renovable de la industria papelera— ha despertado un interés creciente como aditivo funcional para matrices poliméricas, especialmente en mezclas con poliolefinas como el polietileno lineal de baja densidad (PELBD). El aprovechamiento de ligninas técnicas no solo permitiría reducir el impacto ambiental de los plásticos convencionales, sino también valorizar residuos industriales de bajo costo, favoreciendo el desarrollo de materiales más circulares. En esta tesis se estudia la incorporación de distintas ligninas técnicas, tanto sin modificar como funcionalizadas por esterificación, en formulaciones con PELBD orientadas a dos tipos de aplicaciones: moldeo por inyección y películas agrícolas flexibles. A lo largo del trabajo se analizan tanto las propiedades fundamentales de las ligninas empleadas como el comportamiento térmico, mecánico y estructural de los materiales compuestos obtenidos. Asimismo, se exploran estrategias adicionales como la adición de cargas inorgánicas (cenizas de cascarilla de arroz) y nanocargas (nanoarcillas), así como tratamientos por radiación ionizante, con el fin de mejorar las prestaciones funcionales de los materiales desarrollados.; In the current context of growing environmental awareness and the need to reduce the use of petroleum-based materials, the search for more sustainable and environmentally friendly polymers has intensified. Within this framework, lignin—an abundant and renewable by-product of the pulp and paper industry—has attracted increasing attention as a functional additive for polymer matrices, particularly in blends with linear low-density polyethylene (LLDPE). The utilization of technical lignins not only offers the possibility of reducing the environmental impact of conventional plastics but also enables the valorization of low-cost industrial residues, contributing to the development of more circular materials. This thesis investigates the incorporation of different technical lignins, both unmodified and chemically functionalized through esterification, into LLDPE formulations intended for two application fields: injection-molded products and flexible agricultural films. Throughout the study, the fundamental properties of the selected lignins are examined, together with the thermal, mechanical, and structural behavior of the resulting composite materials. In addition, complementary strategies are explored to enhance material performance, including the incorporation of inorganic fillers derived from rice husk ash and nanofillers based on nanoclays, as well as treatments using ionizing radiation. These approaches are evaluated with the aim of improving the functional characteristics of the developed materials and expanding their potential applications in more sustainable polymeric systems. Fil: Chiappero, Lucio Rafael. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2026-04-08T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/8881 Desarrollo de un laminado biobasado de alta presión mediante el reemplazo parcial del fenol con lignina kraft de madera dura: Diseño, optimización y escalado Peralta, Micaela Belén La creciente demanda de materiales sostenibles ha impulsado la búsqueda de alternativas renovables a materias primas fósiles, posicionando a la lignina como un sustituto potencial del fenol en resinas fenólicas. La lignina kraft de eucalipto, subproducto abundante de la industria papelera, presenta similitudes estructurales con el fenol, aunque su baja reactividad requiere procesos de activación para su incorporación en materiales de alto desempeño. Esta Tesis tuvo como objetivo desarrollar un sistema integrado para la valorización de lignina kraft de eucalipto como sustituto parcial de fenol en resinas resol destinadas a laminados de alta presión, abarcando la activación química, síntesis y optimización de resinas lignina–fenol–formaldehído, escalado industrial y evaluación del desempeño final. La hidroximetilación permitió identificar condiciones óptimas de funcionalización (pH 11 y 50 °C), incrementando la reactividad de la lignina y validando el seguimiento cinético mediante espectroscopía UV diferencial, SEC y RMN de 31P. La incorporación de lignina funcionalizada en resinas con 30 % de sustitución de fenol mostró que la prehidroximetilación favorece la conversión de formaldehído, la formación de redes de curado eficientes y mejores propiedades termomecánicas en los laminados. El escalado industrial alcanzó un nivel de madurez tecnológica TRL 7, demostrando la factibilidad de producir resinas, prepregs y laminados en condiciones reales de fabricación. Los materiales obtenidos presentaron buena calidad superficial, menores emisiones de formaldehído y desempeño mecánico comparable a sistemas convencionales. El estudio de mayores sustituciones indicó que un reemplazo del 50 % de fenol ofrece el mejor equilibrio entre procesabilidad y propiedades finales. Los resultados demuestran la viabilidad de emplear lignina kraft funcionalizada como alternativa sostenible para el desarrollo de laminados fenólicos de alto desempeño.; The increasing demand for sustainable materials has driven the search for renewable alternatives to fossil-based raw materials, positioning lignin as a potential substitute for phenol in phenolic resins. Hardwood kraft lignin, an abundant by-product of the pulp and paper industry, presents structural similarities with phenol; however, its low reactivity requires activation processes for its incorporation into high-performance materials. This Thesis aimed to develop an integrated system for the valorization of hardwood kraft lignin as a partial phenol substitute in resol resins for high-pressure laminates, including chemical activation, synthesis and optimization of lignin–phenol–formaldehyde resins, industrial scale-up, and evaluation of the final material performance. Hydroxymethylation allowed the identification of optimal functionalization conditions (pH 11 and 50 °C), increasing lignin reactivity and validating kinetic monitoring through differential UV spectroscopy, SEC, and 31P NMR. The incorporation of functionalized lignin into resins with 30% phenol substitution showed that pre-hydroxymethylation promotes formaldehyde conversion, efficient curing network formation, and improved thermomechanical properties of the laminates. Industrial scale-up reached a technology readiness level TRL 7, demonstrating the feasibility of producing resins, prepregs, and laminates under real manufacturing conditions. The obtained materials exhibited good surface quality, lower formaldehyde emissions, and mechanical performance comparable to conventional systems. Higher substitution levels indicated that 50% phenol replacement provides the best balance between processability and final properties. The results demonstrate the feasibility of using functionalized hardwood kraft lignin as a sustainable alternative for the development of high-performance phenolic laminates. Fil: Peralta, Micaela Belén. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2026-02-19T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/8849 Producción de H2 a partir de bioetanol mediante el acoplamiento de reacciones de reformado y procesos de purificación Jaramillo Baquero, Marcela Esta tesis doctoral aborda el desarrollo y evaluación de materiales catalíticos para la producción de hidrógeno mediante el reformado de etanol con vapor (SRE) y su acoplamiento con la captura in situ de CO₂ (SESRE). El trabajo se enmarca en la búsqueda de tecnologías energéticas más sostenibles, donde el hidrógeno se perfila como un vector energético clave para la descarbonización de distintos sectores. En este contexto, el reformado de bioetanol constituye una alternativa prometedora por su origen renovable y su potencial integración con procesos de captura que permiten aumentar la pureza del H₂ y disminuir las emisiones. La investigación se centra en catalizadores soportados sobre CeO₂–SiO₂, modificados con etilenglicol (EG) para mejorar la dispersión metálica y la interacción metal–soporte. Esta modificación favorece la formación de nanopartículas altamente dispersas de CeO₂ y metal (≈2–2,5nm). Los catalizadores basados en Co mostraron conversión completa de etanol, altos rendimientos a hidrógeno y buena estabilidad. Por su parte, el sistema Ni/CeO₂–SiO₂(EG) presentó partículas pequeñas y homogéneas, fuerte interacción metal–soporte y excelente estabilidad durante 50h de reacción, con alta selectividad a H₂ y mínima formación de carbón. Además, se evaluaron catalizadores bimetálicos de Ni-Co, en los que los materiales preparados mediante impregnación sucesiva mostraron una mejor dispersión y estabilidad. Finalmente, el proceso SESRE evidenció una fuerte sinergia catalizador–adsorbente. El sistema Ni(EG):Ca–Zr alcanzó purezas de H₂ de 98–99% y excelente estabilidad cíclica, demostrando el potencial del proceso SESRE para producir hidrógeno de alta pureza con menores emisiones.; Esta tesis doctoral aborda el desarrollo y evaluación de materiales catalíticos para la producción de hidrógeno mediante el reformado de etanol con vapor (SRE) y su acoplamiento con la captura in situ de CO₂ (SESRE). El trabajo se enmarca en la búsqueda de tecnologías energéticas más sostenibles, donde el hidrógeno se perfila como un vector energético clave para la descarbonización de distintos sectores. En este contexto, el reformado de bioetanol constituye una alternativa prometedora por su origen renovable y su potencial integración con procesos de captura que permiten aumentar la pureza del H₂ y disminuir las emisiones. La investigación se centra en catalizadores soportados sobre CeO₂–SiO₂, modificados con etilenglicol (EG) para mejorar la dispersión metálica y la interacción metal–soporte. Esta modificación favorece la formación de nanopartículas altamente dispersas de CeO₂ y metal (≈2–2,5nm). Los catalizadores basados en Co mostraron conversión completa de etanol, altos rendimientos a hidrógeno y buena estabilidad. Por su parte, el sistema Ni/CeO₂–SiO₂(EG) presentó partículas pequeñas y homogéneas, fuerte interacción metal–soporte y excelente estabilidad durante 50h de reacción, con alta selectividad a H₂ y mínima formación de carbón. Además, se evaluaron catalizadores bimetálicos de Ni-Co, en los que los materiales preparados mediante impregnación sucesiva mostraron una mejor dispersión y estabilidad. Finalmente, el proceso SESRE evidenció una fuerte sinergia catalizador–adsorbente. El sistema Ni(EG):Ca–Zr alcanzó purezas de H₂ de 98–99% y excelente estabilidad cíclica, demostrando el potencial del proceso SESRE para producir hidrógeno de alta pureza con menores emisiones. Fil: Jaramillo Baquero, Marcela. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2026-03-03T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/8812 Optimización en tiempo real (RTO) de procesos industriales. Aplicaciones a sistemas de energía Serralunga, Fernán José La operación eficiente de los procesos industriales es determinante para reducir el consumo de energía, minimizar el impacto ambiental y maximizar los beneficios de la producción. La optimización en tiempo real (RTO) es una herramienta de la informática aplicada a la ingeniería de procesos, que utiliza las mediciones existentes en la planta para adaptar los modelos disponibles y determinar la forma óptima de operar un proceso. Esta tesis desarrolla formulaciones alternativas de la RTO, con aplicación general pero orientada a sistemas de generación de calor y potencia, que son apropiados para la RTO por su dinámica rápida y la necesidad de responder a cambios en la demanda, precios y condiciones ambientales. La estructura particular de los sistemas de energía se utiliza para obtener una variante de la estrategia de adaptación por modificadores (adaptación por modificadores basada en ecuaciones de eficiencia), que reduce la cantidad de datos necesarios para estimar gradientes y permite su aplicación a sistemas con mayor número de variables de entrada. A partir de esta formulación, se propone una evolución desde la RTO tradicional (no lineal, continua y de un solo período), con la incorporación de decisiones discretas (con modelos de programación disyuntiva) y de formulaciones multiperíodo para integrar la RTO con el scheduling óptimo. Finalmente, se aborda la problemática del uso del tiempo. Se propone una metodología para aprovechar el tiempo máximo disponible para generar soluciones candidatas a ser aplicadas en la planta, y se plantean estrategias para el uso del tiempo ocioso entre ejecuciones de RTO.; The efficient operation of industrial processes is key to reduce energy consumption, minimize environmental impact and maximize benefits. Real-time optimization (RTO) is a tool from process systems engineering which makes use of the existing plant measurements to adapt the available models and calculate the optimal values for the operating variables of a process. This thesis develops alternative formulations of RTO, with general application, but oriented to heat and power generation systems. These systems are appropriate for RTO due to their fast dynamics and the need to react to changes in demand, prices and ambient conditions. The particular structure of energy systems is used to propose an alternative formulation of the modifier adaptation strategy (modifier adaptation based on efficiency equations), which reduces the amount of data required for gradient estimation, and allows the application of modifier adaptation to systems with a greater number of input variables. Starting from this formulation, an evolution is proposed from traditional RTO (nonlinear, continuous, single-period): First, with the inclusion of discrete decisions (through disjunctive programming models); second, with the incorporation of multi-period formulations to integrate RTO with optimal scheduling. Finally, the problem of time is approached. A methodology is proposed to make use of the maximum available time to generate candidate solutions to be applied on the plant. Also, strategies are suggested to utilize the spare time between RTO executions. Fil: Serralunga, Fernán José. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2014-11-10T00:00:00Z