El miércoles 6 de julio de 2022 a las 15 horas, las doctoras Fabiola Agüero y Flavia Durán brindarán vía Zoom dentro del "Ciclo de Seminarios del INTEQUI", la conferencia " Valorización de CO2 a través del proceso de metanación". Ambas investigadoras pertenecen al área de Catálisis e Ingeniería de Procesos, específicamente integran la Línea de Investigación “Diseño racional de catalizadores másicos y soportados sobre estructuras monolíticas cerámicas y metálicas”.
Resumen científico de divulgación
La valorización sostenible del dióxido de carbono (CO2) en productos de mayor valor es de gran interés en una sociedad donde el uso de combustibles fósiles y el calentamiento global generan una preocupación ambiental importante.
Como un combustible alternativo prometedor para diferentes procesos, el metano es más valioso que el CO2 y puede usarse directamente en las infraestructuras existentes, facilitando la transición a una economía baja en carbono. Esto se puede lograr a través de una reacción catalítica, la metanación de CO2, que utiliza hidrogeno (H2) obtenido desde fuentes renovables.
El mayor desafió en este tema es el desarrollo de sólidos catalíticos que logren alta formación de metano a bajas temperaturas, por lo tanto, es indispensable realizar un diseño de estos sólidos y finalmente depositarlos sobre soportes estructurados para asegurar la disipación del calor generado durante la reacción.
Resumen académico-científico
La reducción de emisiones de dióxido de carbono (CO2) para mitigar el cambio climático es uno de los principales retos en la actualidad. Con este fin, han surgido estrategias para transformar el CO2 en productos de interés. Entre ellas, la metanación de CO2 permite, utilizando hidrógeno (H2) de fuentes renovables, producir de forma sostenible metano (CH4), una forma de energía de fácil transporte y almacenamiento. Esta es una reacción exotérmica y está limitada por el equilibrio. Además, es conocida por ser una reacción sensible a la estructura y dependiendo del mecanismo involucrado, el sitio activo se considerará la superficie metálica o la interface metal soporte. Además, el soporte juega un papel fundamental ya que influye no solo en la dispersión de las partículas metálicas, sino que también actúa como componente activo en la adsorción del CO2. Debido a la naturaleza ácida del CO2, la adsorción se favorece sobre los sitios básicos del soporte. Es por esto que se hace indispensable realizar el diseño de los catalizadores para lograr actividades adecuadas, con conversiones cercanas a las de equilibrio a temperaturas moderadas. Además, debido a la exotermicidad de la reacción, es necesario disipar de manera eficiente ese calor generado durante la misma por lo que se hace indispensable el uso de catalizadores estructurados focalizando el estudio en las variables involucradas durante la deposición de los catalizadores para lograr películas finas de catalizador con una gran adherencia y homogeneidad. Los soportes estructurados pueden ser monolitos tipo panal de abeja (Honeycomb), espumas de poros abiertos, mallas de alambres entrecruzados, esponjas metálicas y fibras.
La Dirección del Instituto de Investigaciones en Tecnología Química (INTEQUI) felicita a los doctores Carlos Alberto López y Carlos Rodolfo Pungitore, quienes fueron promovidos por el Directorio del CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas) con la categoría "Investigador Independiente" de la Carrera del Investigador Científico y Tecnológico (C.I.C.).
Como investigadores del INTEQUI, el Dr. Carlos López se desempeña en el Área de Química inorgánica-Materiales, y el Dr. Carlos Pungitore en Química y actividad de metabolitos secundarios y derivados de semisíntesis.
El Laboratorio de Monitoreo Ambiental (LabMA) del INTEQUI (Instituto de Investigaciones en Tecnología Química) coordina un estudio que se desarrollará en la Villa de Merlo (San Luis), para conocer la calidad del agua del Arroyo Juan Pérez y del aire del centro turístico, enclavado al pie de las Sierras de Comechingones.
Un grupo de expertos elaboró una propuesta conjunta, que fue aprobada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación a través del programa “ImpaCT.AR Ciencia y Tecnología” que tiene como fin promover proyectos de investigación y desarrollo destinados a organismos públicos en todos sus niveles.
Conforman el proyecto de monitoreo ambiental en Merlo, 23 profesionales entre técnicos e investigadores del INTEQUI; del INQUISAL (Instituto de Química San Luis) y de la Universidad Tecnológica Nacional Regional Mendoza.
El proyecto aprobado recibirá un subsidio de 10 millones de pesos, y se ejecutará en dos años y medio a partir de julio de 2022. La entidad administradora será la Fundación InnovaT de CONICET (www.innovat.org.ar/conicet/). El coordinador general es el doctor Luis Cadús del INTEQUI-CONICET-UNSL (especialista en el desarrollo de tecnología catalítica para la eliminación de Compuestos Orgánicos Volátiles), y la responsable por parte del organismo beneficiario es Stella Cuello, Secretaria de Gestión Ambiental y Desarrollo Sustentable de la Municipalidad de la Villa de Merlo (San Luis).
El proyecto denominado “Desafío” tiene como objetivo evaluar la calidad del agua y del aire de un entorno urbano definido -en este caso la Villa de Merlo- y la influencia sobre las actividades naturales y productivas del entorno. “La idea final es tener una serie de puntos de monitoreo, en los cuales en tiempo real la municipalidad acceda a información que les permita tomar medidas correctivas de desviaciones de calidad del aire y del agua por fuera de las recomendadas” explica el doctor Luis Cadús, director del INTEQUI, y coordinador de la investigación.
Dr. Luis Cadús: Coordinador General del monitoreo ambiental
El objetivo general del proyecto apunta a dotar a la Municipalidad de la Villa de Merlo de la capacidad tanto en formación de recursos humanos en la temática, como en la generación de evidencias para elaborar un plan de gestión ambiental que contribuya a la adecuación del código de planeamiento urbano del municipio. También contempla la elaboración de un inventario de contaminación del aire y del curso de agua del Arroyo Juan Pérez (AJP), teniendo en cuenta las fuentes fijas y móviles de emisión no solo del espacio geográfico donde se obtendrán los datos-evidencia sino del entorno cercano que podría aportar contaminantes.
El estudio de alta complejidad científico-tecnológico, le dejará al Municipio de la Villa de Merlo “una serie de indicadores que les permitirá tomar decisiones y poder garantizarles a los turistas y a la población propia que la calidad del aire, y la calidad del río en el trayecto que corresponde al municipio es apto para poder ser utilizado”, concluye el doctor Luis Cadús, coordinador general de la investigación y director del INTEQUI (Instituto de Investigaciones en Tecnología Química).
Grupo interdisciplinario de Trabajo
Coordinación General: Dr. Luis Cadús (INTEQUI-CONICET)
El jueves 16 de junio de 2022 el Licenciado Carlos Darío Miranda, defenderá su tesis doctoral que tiene como título "Síntesis y caracterización de nuevos sistemas oxídicos inorgánicos. Perovskitas diseñadas como conductores iónicos-electrónicos", con la dirección del doctor Carlos A. López, y la co-dirección del doctor José C. Pedregosa.
La defensa para optar por el título de Doctor en Química (F.Q.B.F-UNSL) se desarrollará a partir de las 9 hs. en el Aula 44 de Posgrado de la Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia (F.Q.B.F.), ubicada en el Bloque I del edificio del Rectorado de la Universidad Nacional de San Luis.
Carlos Darío Miranda: es Licenciado en Química (2016 – UNSL), y Jefe de Trabajos Prácticos (J.T.P.) Exclusivo en el Área de Química General e Inorgánica de la FQBF (UNSL).
Dirección
Director: Dr. Carlos A. López Profesor Adjunto Exclusivo en el Área de Química General e Inorgánica de la FQBF (UNSL), Investigador Adjunto INTEQUI-CONICET.
Co-director: Dr. José C. Pedregosa Investigador Principal Jubilado INTEQUI-CONICET.
Jurado
Dra. Marisa A. Frechero: (Universidad Nacional del Sur (UNS) e INQUISUR-CONICET).
Dr. Diego G. Lamas: (Universidad Nacional de San Martin (UNSAM) e ITECA-CONICET).
Dra. M. Noelia Barroso: Universidad Nacional de San Luis e INTEQUI-CONICET.
Resumen científico de divulgación
El presente trabajo de tesis abordó el estudio de materiales conductores (electrolitos de iones óxido) en dispositivos para producir energía eléctrica, celdas de combustible las cuales se asemejan a una batería, pero que puntualmente emplean como fuente de energía un gas como puede ser hidrógeno. Estas sustancias se diseñaron y prepararon, empleando reactivos químicos específicos, en reactores y condiciones adecuados. Luego fueron analizados mediante una serie de técnicas e instrumentos de avanzada con la finalidad de determinar la forma en que la unión entre sus átomos afecta la capacidad mencionada que poseen de mover las cargas eléctricas en su interior bajo un régimen de operación, esto es, a alta temperatura. Se evaluó si al someterlos a altas temperaturas sufren daños mecánicos o modificaciones en su composición, encontrando que son muy estables en esas condiciones. Por último, también se determinó que, al modificar su composición química con algunas sustancias específicas durante la etapa de preparación, la capacidad de mover las cargas eléctricas mejora notablemente. En síntesis, este trabajo dio fruto a nuevos materiales viables para la generación limpia y eficiente de energía eléctrica.
Resumen científico
En el marco de este trabajo de tesis se realizó la síntesis, caracterización y evaluación de propiedades de transporte de una familia de óxidos mixtos nanoestructurados basados en Sr y Mo de fórmula general Sr11Mo4-xMxO23-δ (con M = catión metálico aliovalente, 0 < x ≤ 1, y δ variable) cuya finalidad aplicada es operar como electrolitos en celdas de combustible. Se realizó una caracterización estructural exhaustiva empleando técnicas de difracción avanzadas (sincrotrón y neutrones) y análisis Rietveld y de densidad electrónica, con lo cual fue posible determinar importantes aspectos estructurales relacionados directamente con la conducción de iones óxido. Asimismo, se estudió la estabilidad química y mecánica de las muestras en alta temperatura, simulando condiciones de operación, encontrando resultados alentadores en cuanto a sus propiedades, ya que no sólo son estables, sino que la dilatación que sufren es de leve a moderada. Por último, la propiedad de transporte se estudió mediante espectroscopia de impedancia en temperatura, con lo cual se determinó que las fases con sustituciones aliovalentes muestran mayores valores de conductividad de óxido en el rango de temperaturas de 550-900 ºC. A modo comparativo uno de los mejores materiales presenta una conductividad de ion óxido semejante a la de electrolitos comerciales como YSZ.
Representación esquemática de una celda de combustible tipo SOFC de geometría plana, sus partes, y las sustancias que intervienen en el proceso de generación de energía.
LABORATORIOS DEL INTEQUI Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.)
El Laboratorio de R.M.N. posee un equipamiento (resonador magnético) fabricado en Alemania, único en la región, que permite determinar qué átomos contiene una molécula y cuál es su entorno electrónico en compuestos químicos orgánicos. El resonador trabaja con helio líquido a 269 grados bajo cero.
El Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.) del INTEQUI forma parte del Sistema Nacional de Resonancia Magnética Nuclear del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación. Surge hacia fines de la década del ochenta, vinculado con el Área de Química Orgánica de la Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia de la Universidad Nacional de San Luis. El Laboratorio obtuvo recientemente un subsidio nacional para la actualización tecnológica. Por su alta complejidad están habilitados para su operación los doctores Walter Stege y Guillermo Reta del INTEQUI.
El Laboratorio de R.M.N. (Resonancia Magnética Nuclear) dispone de un potente resonador con características tecnológicas únicas en la región, que permite determinar qué átomos contiene una molécula y el entorno electrónico de esos átomos. Es un Laboratorio que brinda apoyatura a tesistas y proyectos de investigación relacionados con química orgánica. Además son requeridos para servicios académicos en química orgánica desde distintas zonas del país; y servicios a industrias para el control de calidad de ciertas muestras orgánicas.
Dr. Walter Stege
Guillermo Federico Reta coordinador del Consejo Asesor del Laboratorio de R.M.N. del INTEQUI, es Licenciado en Biología Molecular y Doctor en Biología: investigador de CONICET, y docente del Área de Química Orgánica de la Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia.
¿Qué es la Resonancia Magnética Nuclear?
- La R.M.N. es una técnica que se basa en los mismos principios de la resonancia de imágenes, que se utiliza para el diagnóstico por imágenes de enfermedades, que en este caso se utiliza para determinar la estructura de las moléculas orgánicas en compuestos químicos. Determinar la estructura significa saber qué átomos componen las moléculas y de qué manera están unidos entre sí.
Dr. Guillermo Reta
¿Cuáles son las características del resonador?
- Primero, el laboratorio contaba con un espectrómetro de onda continua de 80 Mhz., un equipo que obviamente ya está en desuso. A mediados de los 90 hubo un avance muy grande, cuando se logró adquirir un imán de 200 Mhz. para protones, que funcionó hasta hace cinco años. Ahora contamos con un equipo mucho más avanzado que lleva dos años de funcionamiento: es un equipo de la marca Bruker de 400 Mhz. Es un equipo de rutina para los análisis de compuestos químicos, de química orgánica.
¿El resonador es un imán?
- Este es un imán que nos permite ver los núcleos de átomos que cumplen ciertas características, en particular con este equipo podemos ver hidrógeno, algunos tipos de carbono; podemos ver flúor, nitrógeno. Nos permite determinar qué átomos contiene una molécula y cuál es su entorno electrónico de cada uno de esos átomos.
Resonador Magnético Nuclear
¿Qué tipo de investigaciones se desarrollan en el Laboratorio de R.M.N?
Es un Laboratorio que brinda un fuerte apoyo a tesistas y proyectos de investigación relacionados con química orgánica. Principalmente relacionados al aislamiento de metabolitos secundarios de plantas (son compuestos que tienen las plantas con algún interés farmacológico). Nosotros con el equipo de Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.), colaboramos con los investigadores para que puedan determinar cuál es la estructura química de esos compuestos. También ayudamos a entender las reacciones químicas y los productos que se generan.
¿Están trabajando con alguna técnica innovadora?
- Últimamente estamos desarrollando una técnica de “R.M.N Cuantitativo” -que si bien ya tiene mucho tiempo de desarrollo a nivel mundial-nunca se realizó aquí en San Luis. Esta técnica nos permite evaluar el control de calidad de ciertas sustancias y determinar la pureza de ciertas sustancias que son de interés en la industria de alimentos. En particular también estamos trabajando en la determinación de control de calidad derivado de cannabis, en particular de resinas y de aceites de cannabinoides. Estamos poniendo a punto las técnicas. Si bien esta no es la técnica de elección para el control de calidad de cannabinoides, es la que podemos realizar en este momento debido a que no se cuenta con estándares en el país de cannabinoides porque está prohibida su importación.
¿Realizan servicios a terceros?
- Sí. Realizamos servicios de tipo académico, a grupos de investigación en Química Orgánica de distintas zonas del país que no cuentan con resonadores. Hemos trabajado con investigadores de San Juan, Mar del Plata y Río Cuarto. Y también realizamos algunos servicios a industrias sobre todo relacionados con el control de calidad de ciertas muestras y a la identificación de metabolitos, o de compuestos orgánicos.
¿Contemplan la actualización tecnológica permanente?
- Tenemos la alegría de haber ganado un subsidio del Sistema Nacional de Resonancia Magnética Nuclear. Estos equipos de resonancia con fines académicos de todos el país, están nucleados en un Sistema Nacional, que no solamente hace un control sobre el funcionamiento y mantenimiento de todos los equipos públicos que hay de R.M.N .a nivel país, sino que también colabora en la formación de los operarios y de los responsables de los equipos; y también colabora económicamente con proyectos para el mantenimiento de todos los equipos accesorios que hacen a un resonador. Entonces hemos ganado un proyecto para comprar un nuevo compresor. El resonador nuestro necesita un aire ultra puro para funcionar. Y hemos ganado este proyecto para comprar un compresor que cuesta 18 mil dólares, y un nuevo sistema de server, porque la computadora que maneja el resonador tiene que estar 24/7 prendida, así que es una computadora bastante especial que está preparada para eso. Entonces este proyecto implica la compra de un nuevo server, una UPS (un sistema que evita que se corte la electricidad porque funciona con baterías en caso de un corte general de energía), que tiene un monto de 7 mil dólares. Estamos muy contentos a la espera del desembolso de este dinero para poder ejecutarlo, y esto va a significar una mejora sustancial del Laboratorio.
Equipo de comandos del Resonador
¿Ese subsidio de dónde procede?
- Es del Sistema Nacional de Resonancia Magnética que depende directamente del Ministerio de Ciencia y Tecnología.
¿Qué sentís al integrar el INTEQUI y estar en este Laboratorio?
- (No me esperaba esa pregunta la verdad) Es bueno formar parte del INTEQUI porque es un ámbito de trabajo. Si bien estricto en cuanto a normas y cuestiones de calidad en el cumplimiento de las tareas científico-académicas. Es un ámbito socialmente muy agradable, donde la gran mayoría de las personas tienen una predisposición al trabajo en equipo, y a colaborar desinteresadamente con la persona que tiene al lado trabajando. Hay una calidad humana en el INTEQUI en general, pero en el grupo de Bio-orgánica en particular y al cual pertenezco que está dirigido por la doctora Marcela Kurina. Somos varios investigadores de CONICET que trabajamos día a día de manera conjunta, si bien, cada uno en su tema pero en estrecha colaboración, conociendo bien las fortalezas de cada uno y explotándolas en pos del mejoramiento del equipo de trabajo en general. Así que muy contento de pertenecer, más allá de los dolores de cabeza que por ahí me trae a nivel personal con todo el "tramiterío" y toda la gestión de un equipo de estas características .
Walter Stege es doctor en Química y se desempeña como Personal de Apoyo de CONICET, responsable del Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear del INTEQUI.
¿Cómo está conformado el resonador magnético?
- El Resonador Magnético consta de tres partes: Lo primero que se ve y llama la atención es el imán, que es el que genera las condiciones en la muestra, para poder obtener el espectro, que es lo que se va analizar para saber si obtenemos el compuesto que estamos buscando. O en el caso de un control de calidad, de un reactivo saber si el reactivo es puro o si tiene algún tipo de contaminante. El equipo consta de un imán y que a su vez contiene una sonda que es la encargada de manipular los espines de los compuestos para poder generar el espectro.
¿Cómo funciona el resonador?
- El resonador trabaja generando un campo magnético. En este caso tenemos un resonador de 400 mhz.(se fabrican hasta un 1 ghz). Adentro del resonador hay una bobina superconductora que es la que orienta los espines para después poder manipularlos, esa bobina súper conductora trabaja a la temperatura del helio líquido que son 280 grados bajo cero. Por ende el equipo consta de un termo de helio líquido que se carga cada 8 meses y que lleva aproximadamente unos 100 litros. Después por fuera lleva otro termo que envuelve al anterior y que lleva nitrógeno líquido que está aproximadamente a 200 grados bajo cero, que se carga una vez por semana. Lo que se busca con este termo de nitrógeno es minimizar la pérdida de helio líquido, obviamente a esas temperaturas la evaporación es importante. El equipo es alemán. Es un equipo costoso de mantenimiento y con técnicas de alta complejidad.
Proceso de carga de nitrógeno líquido
¿Qué es el espectro?
- Es la gráfica que se obtiene una vez que se procesó todos los datos que se obtuvieron a través del equipo, una vez de haber realizado el experimento.
Espectro: que registra la información obtenida
¿Para qué trabajos se utiliza el resonador?
- Este equipo tiene varias opciones en la investigación. Por ejemplo los becarios lo usan para determinar si obtuvieron los compuestos deseados, incluso si les quedó reactivos sin reaccionar. Se utiliza para el control de calidad de alimentos por ejemplo, determinar contaminantes y concentraciones. Se está ocupando en este momento el equipo también en el estudio que lleva adelante el doctor Francisco Cecati sobre cannabis; se está utilizando para esa parte experimental, y otras cuestiones siempre referidas a determinación de estructuras orgánicas y en nuestro caso en solución.
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