Desarrollo de nuevos catalizadores estructurados para reacciones de interés industrial y ambiental. Un enfoque multidisciplinario.

Abstract

La actual población humana ha impulsado el desarrollo industrial hacia límites donde se hace indispensable buscar procesos que produzcan menor impacto ambiental y mayor eficiencia energética. Para esto se puede actuar, entre otros factores, en la eliminación de contaminantes de los efluentes industriales, tanto gaseosos como líquidos, y en el desarrollo de procesos que consuman menos recursos y contaminen menos, obteniendo productos de la misma calidad o aún mejor que con los procesos convencionales. En este proyecto estudiaremos la viabilidad de la síntesis de catalizadores estructurados utilizando insumos de fácil acceso en la región, especialmente biomateriales de desecho, con el auxilio de la impresión 3D como técnica aditiva, para el desarrollo de nuevas estructuras de diferentes materiales, con el objetivo de disminuir costos y sustituir importaciones. Las aplicaciones de estas estructuras se centrarán en parte en la eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COVs) y partículas de hollín provenientes de fuentes móviles y estacionarias, siendo las industrias que utilizan solventes y las petroquímicas posibles destinatarias de los procesos a desarrollar. Otra aplicación es la eliminación de contaminantes de efluentes líquidos, eligiéndose en este proyecto a la oxidación húmeda de fenol con peróxido de hidrógeno como aplicación de los catalizadores sintetizados. En la rama del uso eficiente de la energía estudiaremos la reacción de deshidrogenación de etano para la obtención de etileno, el cual es una materia prima de gran demanda industrial por ser un bloque de construcción fundamental en la industria química y petroquímica. Una característica importante de este proyecto será el enfoque multidisciplinario, ya que en el grupo responsable confluyen las experiencias de investigadores en áreas de química, ingeniería, materiales y matemáticas, con la idea de diseñar nuevas estructuras a partir de modelos matemáticos que involucren los fenómenos de transporte y la cinética de las reacciones conjuntamente con el desarrollo de nuevos materiales.

The current human population has pushed industrial development towards limits where it is essential to seek for processes that produce less environmental impact and greater energy efficiency. For this, it is possible to act, among other factors, in the elimination of pollutants from industrial effluents, both gaseous and liquid, and in the development of processes that consume less resources and pollution, obtaining products of the same quality or even better than achieved with standard processes. In this project we study the feasibility of the synthesis of structured catalysts using materials easily accessible in the region, especially waste biomaterials, with the help of 3D printing as an additive technique. The development of new structures of different materials will help to decrease costs and replace imports. The applications of these structures will focus in part on the elimination of volatile organic compounds (VOCs) and soot particles from mobile and stationary sources, with industries that use solvents and petrochemicals being the target of the processes under study. Another application is the removal of pollutants from liquid effluents, choosing in this project the wet oxidation of phenol with hydrogen peroxide as the application of the synthesized catalysts. In the line of efficient use of energy, we will study the reaction of ethane dehydrogenation to obtain ethylene, which is a raw material of great industrial demand as it is a fundamental building block in the chemical and petrochemical industry. An important characteristic of this project will be the multidisciplinary approach, since the experiences of researchers in the areas of chemistry, engineering, materials and mathematics come together in the group responsible, with the idea of designing new structures, starting from mathematical models that involve transport phenomena and reaction kinetics, together with the development of new materials.