Aplicación de materiales zeolíticos en el reciclado químico de residuos plásticos

La utilización de los plásticos ha crecido dramáticamente durante los últimos 30 años y en forma paralela también se ha incrementado el volumen de desperdicios provenientes de los mismos. La distribución individual de los mismos en los residuos domiciliarios varía de acuerdo al origen socioeconómico de los grupos sociales, oscilando entre 39-47% de polietileno PE, 27-41% de polietilentereftalato PET, 5-12% de poliestireno PS, 10-15% de polipropileno PP, entre otros; ocupando entre 9-12% de los desperdicios en rellenos sanitarios (expresado en porcentajes en peso). Para el aprovechamiento de los residuos plásticos existen diferentes opciones, de las cuales el reciclado químico aparece como la alternativa más prometedora tanto ambiental como económica. Dentro del reciclado químico de los desechos plásticos, se encuentra el craqueo catalítico, que es un proceso a partir del cual se pueden obtener hidrocarburos líquidos y gaseosos de gran valor agregado, a partir de la adición de catalizadores, lo cual mejora la tecnología puramente térmica, ya que el espectro en la distribución de productos es mucho más reducido, permitiendo alcanzar mayor selectividad hacia ciertos productos en función de las características del catalizador utilizado, reduciendo los tiempos de reacción y las temperaturas del proceso a 350-550°C. En la presente investigación se propone la síntesis de materiales catalíticos a medida con base en materiales microporosos (Zeolitas), para la transformación de residuos plásticos en hidrocarburos de interés para la industria petroquímica o combustibles. Los materiales catalíticos (del tipo ZSM-11, BETA) se prepararán por técnicas hidrotérmicas, a los cuales se les incorporarán funciones activas (H, Zn, Co, Cr, Ni, Mn) empleando tratamientos químicos y térmicos. Se caracterizarán mediante el empleo de diversas técnicas fisicoquímicas, tales como Difracción de rayos X, Absorción Atómica, Análisis Térmicos, Espectroscopía Infrarrojo con transformada de Fourier, BET, Microscopía de barrido electrónico con microsonda y Mediciones de propiedades magnéticas ( a temperatura ambiente con variación de campo y a campo constante con variación de temperatura). Finalmente estos materiales se emplearán en la transformación de residuos plásticos (PEBD, PEAD y mezclas de los mismos) a hidrocarburos aromáticos y cortes de combustibles. Se estudiará de las influencia de condiciones operativas (reactor de lecho fijo a presión atmosférica, temperaturas de reacción, tiempos de reacción, relación polímero/catalizador, etc.), a los fines de optimizar el sistema catalítico. Aquellos catalizadores que presenten mejor comportamiento para el proceso, serán evaluados a bajos tiempos de contacto en un reactor discontinuo de lecho fluidizado, denominado Simulador de Riser.

Mejoramiento del comportamiento térmico de sistemas de calentamiento de agua solares termosifónicos hechos con materiales no convencionales y con tanques de almacenamiento verticales y horizontales Performance improvement of solar thermosyphonic systems for water heating made of non conventional materials and using horizontal and vertical storage tanks

El objeto de estudio de este proyecto son los sistemas de calentamiento de agua mediante energía solar que funcionan termosifónicamente. En particular se tratará con dos diseños particulares generados por fabricantes de la Provincia de Córdoba y que han solicitado el asesoramiento del Grupo de Energía Solar (GES) para el mejoramiento de la performance térmica de dichos equipos. Se trata de dos sistemas que tienen materiales no tradicionales y se diferencian además por tener una distinta disposición del tanque de almacenamiento: uno es en forma vertical y el otro en forma horizontal. Basados en los resultados de un ensayo bajo norma internacional, donde se detectaron algunas puntos factibles de mejora, se propone en este proyecto el análisis en detalle de los equipos, para lo cual se les debe desarmar completos, para realizar un estudio analítico y experimental de los mismos con el objeto de hacer un planteo teórico-analítico del comportamiento de los mismos, con la implementación de propuestas de mejora y chequeo de los resultados. Se propone entonces como objetivo lograr un mejoramiento de la performance térmica de los citados equipos a partir de un estudio experimental y analítico. Asumiendo esta posibilidad de mejora, se plantea la hipótesis de que es posible representar el funcionamiento de estos equipos mediante modelos físico-matemáticos desarrollados a partir de ecuaciones y correlaciones conocidas y procesos a interpretar mediante resoluciones numéricas y softwares específicos de simulación. De esta manera, se plantea el despieze completo de los equipos para estudiar en detalle su estructura y conexiones internas y a partir de la geometría, dimensiones y propiedades termofísicas de materiales constructivos y fluidos de trabajo, realizar modelos físico-matemáticos que permitan realizar variaciones de propiedades y geometría y así buscar las mejores combinaciones que produzcan equipos más eficientes térmicamente. Los modelos físico-matemáticos serán codificados en lenguajes de alto nivel para poder luego de una validación de los modelos, correr simulaciones en un software de reconocimiento internacional que permite sumar dichos modelos mediante un protocolo de comunicación, haciendo que las poderosas prestaciones del software se puedan aplicar a nuestros modelos. Se complementará el estudio con un análisis exergético para identificar los puntos críticos en que se producen las pérdidas de oportunidad de aprovechar la energía disponible, para así analizar cómo solucionar los problemas en dichos puntos. Los materiales a utilizar serán los propios equipos provistos por los fabricantes, que serán modificados convenientemente para operarlos como prototipos Se espera obtener un conocimiento acabado de los procesos y principios de funcionamiento de los equipos, que permita plantear las mejoras, las cuales se implementarán en los prototipos, realizándose una medición mediante norma igual a la inicial para ver en que magnitud se logran las mejoras esperadas. Se pretende además que las mejoras a implementar, en la etapa de transferencia a las empresas involucradas, redunden no sólo en un beneficio técnico, sino que también los sea desde el punto de vista económico. Para ello se trabajará también sobre los procesos y métodos de fabricación para que los equipos mejorados no sean mas caros que los originales y de ser posible sean aún más económicos, todo esto apuntando a la difusión de la energía solar térmica y poner al alcance de todos estos equipos tan convenientes para la propagación de las energías limpias. El proyecto redundará también en un importante beneficio para el conocimiento de la comunidad científica en general, con el aporte de nuevos resultados en diseños novedosos y con nuevos materiales. Además, la institución se beneficiará con la formación que obtendrán los integrantes del proyecto, muchos de ellos en etapa de realización de sus estudios de posgrado y en una etapa importante de su vida como investigadores. The main goal of this project is the improvement of two thermosyphonic solar water heating systems, made of non conventional materials and with different arrangement of their storage tanks: one is vertical and the other one horizontal. The thermosyphonic systems are provided by manufacturers of the Córdoba Province, who came to the Solar Energy Group (GES) of the National University of Río Cuarto looking for help for the design of their products. In an agreement with these manufacturers, it was proposed this project in order to work analytically and experimentally in order to obtain physical-mathematical models of these two systems, which allow for changes to look by means of simulations the best changes to implement on the equipments for the improvement of their thermal performance. Then, the materials to be used are the proper systems provided by the manufacturers, which will be disarmed to be studied in detail. After the analytical study the proposals of improvement will be implemented in a high level language of programming to perform simulations in the environment of a well-known software for energy simulations (TRNSYS). After the simulations, the best modifications will be physically implemented in the prototypes to perform finally the same normalized test of the beginning and check the magnitude of the implemented improvements. The importance of this project is based on the offer of better systems the companies would make, which would benefit the deployment of the thermal solar energy. Another relevant point is to make the new equipments at the same cost of the previous ones or cheaper, in order to achieve a good deployment of the solar water heating systems; then, the manufacture processes and methods must be studied to obtain not only good technical solutions, but also economical equipments. In addition, this project will contribute to the increasing of the knowledge in the area of thermosyphonic solar systems and the training of postgraduate students.

Desarrollo de sistemas nano/micro-particulados con aplicación en la fotodegradación selectiva de contaminantes orgánicos en solución. Development of nano / micro-particles systems with application to selective photodegradation of organic pollutants in solution.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA DE ESTUDIO. Las sustancias orgánicas solubles en agua no biodegradables tales como ciertos herbicidas, colorantes industriales y metabolitos de fármacos de uso masivo son una de las principales fuentes de contaminación en aguas subterráneas de zonas agrícolas y en efluentes industriales y domésticos. Las reacciones fotocatalizadas por irradiación UV-visible y sensitizadores orgánicos e inorgánicos son uno de los métodos más económicos y convenientes para la descomposición de contaminantes en subproductos inocuos y/o biodegradables. En muchas aplicaciones es deseable un alto grado de especificidad, efectividad y velocidad de degradación de un dado agente contaminante que se encuentra presente en una mezcla compleja de sustancias orgánicas en solución. En particular son altamente deseables sistemas nano/micro -particulados que formen suspensiones acuosas estables debido a que estas permiten una fácil aplicación y una eficaz acción descontaminante en grandes volúmenes de fluidos. HIPÓTESIS Y PLANTEO DE LOS OBJETIVOS. El objetivo general de este proyecto es desarrollar sistemas nano/micro particulados formados por polímeros de impresión molecular (PIMs) y foto-sensibilizadores (FS). Un PIMs es un polímero especialmente sintetizado para que sea capaz de reconocer específicamente un analito (molécula plantilla) determinado. La actividad de unión específica de los PIMs en conjunto con la capacidad fotocatalizadora de los sensibilizadores pueden ser usadas para lograr la fotodescomposición específica de moléculas “plantilla” (en este caso un dado contaminante) en soluciones conteniendo mezclas complejas de sustancias orgánicas. MATERIALES Y MÉTODOS A UTILIZAR. Se utilizaran técnicas de polimerización en mini-emulsión para sintetizar los sistemas nano/micro PIM-FS para buscar la degradación de ciertos compuestos de interés. Para caracterizar eficiencias, mecanismos y especificidad de foto-degradación en dichos sistemas se utilizan diversas técnicas espectroscópicas (estacionarias y resueltas en el tiempo) y de cromatografía (HPLC y GC). Así mismo, para medir directamente distribuciones de afinidades de unión y eficiencia de foto-degradación se utilizaran técnicas de fluorescencia de molécula/partícula individual. Estas determinaciones permitirán obtener resultados importantes al momento de analizar los factores que afectan la eficiencia de foto-degradación (nano/micro escala), tales como cantidad y ubicación de foto- sensibilizadores en las matrices poliméricas y eficiencia de unión de la plantilla y los productos de degradación al PIM. RESULTADOS ESPERADOS. Los estudios propuestos apuntan a un mejor entendimiento de procesos foto-iniciados en entornos nano/micro-particulados para aplicar dichos conocimientos al diseño de sistemas optimizados para la foto-destrucción selectiva de contaminantes acuosos de relevancia social; tales como herbicidas, residuos industriales, metabolitos de fármacos de uso masivo, etc. IMPORTANCIA DEL PROYECTO. Los sistemas nano/micro-particulados PIM-FS que se propone desarrollar en este proyecto se presentan como candidatos ideales para tratamientos específicos de efluentes industriales y domésticos en los cuales se desea lograr la degradación selectiva de compuestos orgánicos. Los conocimientos adquiridos serán indispensables para construir una plataforma versátil de sistemas foto-catalíticos específicos para la degradación de diversos contaminantes orgánicos de interés social. En lo referente a la formación de recursos humanos, el proyecto propuesto contribuirá en forma directa a la formación de 3 estudiantes de postgrado y 2 estudiantes de grado. En las capacidades institucionales se contribuirá al acondicionamiento del Laboratorio para Microscopía Óptica Avanzada (LMOA) en el Dpto. de Química de la UNRC y al montaje de un sistema de microscopio de fluorescencia que permitirá la aplicación de técnicas avanzadas de espectroscopia de fluorescencia de molecula individual. Water-soluble organic molecules such as certain non-biodegradable herbicides, industrial dyes and metabolites of widespread use drugs are a major source of pollution in groundwater from agricultural areas and in industrial and domestic effluents. Photo-catalytic reactions by UV-visible irradiation and organic sensitizers are one of the most economical and convenient methods for the decomposition of pollutants into harmless byproducts. In many applications it is highly desirable a high degree of specificity, effectiveness and speed of degradation of specific pollutants present in a complex mixture. In particular nano/micro-particles systems that form stable aqueous suspensions are highly desirable because they allow for easy application and effective decontamination of large volumes of fluids. Herein we propose the development of nano/micro particles composed by molecularly imprinted polymers (MIP) and photo-sensitizers (PS). The specific binding of MIP and the photo-catalytic ability of the sensitizers are used to achieve the photo-decomposition of specific "template" molecules in complex mixtures. Mini-emulsion polymerization techniques will be used to synthesize nano/micro MIP-FS systems. Spectroscopy (steady-state and time resolved) and chromatography (GC and HPLC) will be used to characterize efficiency, mechanisms and specificity of photo-degradation in these systems. In addition single molecule/particle fluorescence spectroscopy techniques will be used to directly measure distributions of binding affinities and photo-degradation efficiency in individual particles. The proposed studies point to a more detailed understanding of the factors affecting the photo-degradation efficiency in nano/micro-particles and to apply that knowledge in the design of optimized systems for photo-selective destruction of socially relevant aqueous pollutants.

Estrategias reproductivas de lagartos del género tupinambis en distintos contextos ecológicos de la Provincia de Córdoba. Reproductive strategies of lizards of genus tupinambis in different ecological contexts of the Cordoba province.

Los caracteres de historia de vida son sensibles a la variación histórica o actual de los factores ambientales. Estudiar dicha variabilidad mediante la realización de estudios comparativos permite obtener evidencias sobre las causas de la evolución de ciertos caracteres. Los lagartos son excelentes modelos para el estudio de selección sexual y evolución del comportamiento social y reproductivo debido a que su relativa baja dispersión podría tener consecuencias evolutivas profundas en el desarrollo de distintas estrategias, ya que las poblaciones, al encontrarse más aisladas, podrían verse influenciadas por las fuerzas selectivas locales, mostrando una alta heterogeneidad espacial y temporal. Por eso nos propusimos realizar este trabajo para evaluar si existen diferentes estrategias reproductivas en los lagartos del género Tupinambis en distintos contextos ecológicos de la provincia de Córdoba. Para ello analizaremos distintas características de la historia de vida en poblaciones de estas especies tales como estructura de tamaño, sexo operativo, frecuencia reproductiva, tamaño de camada, condición corporal reproductiva, tamaño de madurez sexual, características espermáticas, elección de sitios de nidificación, etc. Además analizaremos la estructura genética de las poblaciones para inferir procesos demográficos históricos y patrones actuales de flujo génico y conectividad. The life history traits are sensitive to historical or current variation of environmental factors. Studying this variability by performing comparative studies allows obtaining evidence on the causes of the evolution of certain characters. Lizards are excellent models for studying sexual selection and evolution of social and reproductive behavior because their relatively low dispersal capabilities could have profound evolutionary consequences in the development of different strategies, since isolated populations may be stronger influenced by local selective forces, showing a high spatial and temporal heterogeneity. We decided to perform this study to assess whether there are different reproductive strategies in lizards of the genus Tupinambis in different ecological contexts of the Cordoba province. We will analyze different life history traits in populations of these species such as size structure, operational sex ratio, reproductive frequency, litter size, body condition, size at sexual maturity, sperm characteristics, choice of nesting sites, etc.. We also analyzed the genetic structure of populations to infer historical demographic processes and current patterns of gene flow and connectivity.

Triticales y tricepiros: alternativas para la produccion de pasto y grano. Forage and grain breeding of triticale and tricepiro.

La introducción de nuevos recursos genéticos es esencial en la evolución de la agricultura destinada a la producción de materia prima de alta calidad. La evaluación de nuevo germoplasma, con el objetivo de su difusión comercial o incorporación a programas de mejoramiento, se realiza a través de ensayos comparativos de rendimiento en diferentes ambientes. Las forrajeras anuales de invierno son casi insustituibles para mantener la cadena forrajera en la región pampeana subhúmeda seca y semiárida. En la actualidad tanto triticales como tricepiros son alternativas muy promisorias para su utilización como doble propósito, así como para explorar la posibilidad de producir harinas diferenciadas para uso en la industria de la alimentación humana. En el país, los triticales se han difundido para pastoreo y se requiere de nuevos cultivares. Los tricepiros se trabajan exclusivamente en la Argentina y es necesario desarrollar germoplasma. Se planea identificar germoplasma superior mediante selección en introducciones y cruzamientos propios, ensayos comparativos de pasto y grano, estudiar la estabilidad citológica mediante análisis cromosómicos y genómicos y caracterizar líneas avanzadas por descriptores morfológicos.The introduction of new genetic resources is essential in the agriculture evolution, especially when high quality production is the main objective. New germoplasm must be tested several years in order to be part of breeding programs or to be commercialized due to environmental differences among years. In dry subhumid and semiarid pampeana region, annual winter feed crops are necessary in order to have forage production during winter. Nowadays Triticales and Tricepiros are promising alternatives to be used as double purpose for animal feed and fodder, as well as to obtain differenced flour to human food. In Argentina, Triticale has spread for forage uses and new cultivars are required. Tricepiros are sown only in this country; therefore there is a need to develop Tricepiro germoplasm. The outline includes: identify superior germoplasm in introductions and own crosses through selection; establish comparative forage and grain trials; cytological estability study using chromosomal and genomic analysis and characterize advanced lines through morphological features.

Obtención de genotipos de maní resistentes/ tolerantes a factores bióticos y abióticos.

Argentina, en la última década, se ha consolidado como el primer exportador mundial de maní (Arachis hypogaea L.) para consumo directo o “maní confitería”. Córdoba es la primera provincia productora con un aporte de más del 96% al total nacional. Entre los problemas comerciales más importantes que el maní de origen argentino enfrenta en el mercado internacional se destaca la amplia variación en los volúmenes ofertados anualmente, debido a las oscilaciones en la producción, lo cual dificulta satisfacer plenamente la creciente demanda internacional. Una de las causas relevantes son los cambios en la superficie que se destina al cultivo los que están fuertemente influenciados por los precios del mercado internacional. Además deben tenerse en cuenta las oscilaciones en los rendimientos obtenidos localmente debido a factores abióticos como la calidad de los suelos y el estrés hídrico, y bióticos como las enfermedades fúngicas, foliares y de suelo. Por lo tanto se propone como solución al tema-problema el desarrollo de nuevos genotipos resistentes/tolerantes a estos factores causantes de las limitaciones en la oferta argentina de maní confitería, innovando en el área de la Biotecnología. Se plantea como objetivo general para este proyecto “Caracterizar y evaluar fuentes de resistencia/tolerancia a factores bióticos y abióticos, particularmente de enfermedades fúngicas con énfasis en carbón y viruelas, y sequía, en genotipos cultivados y silvestres, para desarrollar un sistema de marcadores moleculares que asistan a la selección y transferencia de genes de interés mediante técnicas de mejoramiento convencional; y ajustar las condiciones para la regeneración in vitro de variedades elite de maní cultivadas en Argentina”.

Obtención de genotipos de maní resistentes/ tolerantes a factores bióticos y abióticos.

Argentina, en la última década, se ha consolidado como el primer exportador mundial de maní (Arachis hypogaea L.) para consumo directo o “maní confitería”. Córdoba es la primera provincia productora con un aporte de más del 96% al total nacional. Entre los problemas comerciales más importantes que el maní de origen argentino enfrenta en el mercado internacional se destaca la amplia variación en los volúmenes ofertados anualmente, debido a las oscilaciones en la producción, lo cual dificulta satisfacer plenamente la creciente demanda internacional. Una de las causas relevantes son los cambios en la superficie que se destina al cultivo los que están fuertemente influenciados por los precios del mercado internacional. Además deben tenerse en cuenta las oscilaciones en los rendimientos obtenidos localmente debido a factores abióticos como la calidad de los suelos y el estrés hídrico, y bióticos como las enfermedades fúngicas, foliares y de suelo. Por lo tanto se propone como solución al tema-problema el desarrollo de nuevos genotipos resistentes/tolerantes a estos factores causantes de las limitaciones en la oferta argentina de maní confitería, innovando en el área de la Biotecnología. Se plantea como objetivo general para este proyecto “Caracterizar y evaluar fuentes de resistencia/tolerancia a factores bióticos y abióticos, particularmente de enfermedades fúngicas con énfasis en carbón y viruelas, y sequía, en genotipos cultivados y silvestres, para desarrollar un sistema de marcadores moleculares que asistan a la selección y transferencia de genes de interés mediante técnicas de mejoramiento convencional; y ajustar las condiciones para la regeneración in vitro de variedades elite de maní cultivadas en Argentina”.