Síntesis, caracterización y aplicaciones específicas de metalosilicatos cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de nanoestructuras. Synthesis, characterization and specific aplications of crystalline micro and mesoporous metallosilicates with nanostructures.

La síntesis de materiales cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de micro/nano partículas/clusters de especies formadas con entidades propias interaccionando con las redes, como óxidos de metales, cationes de neutralización, especies metálicas, etc., pueden potencialmente ser utilizados como "materiales hospedaje" en óptica, electrónica, sensores, como materiales magnéticos, en estrategias ambientales de control de la contaminación, catálisis en general y procesos de separación. Se sintetizaran y caracterizaran por diversas técnicas fisicoquímicas, zeolitas microporosas de poro medio (ZSM) y poro grande (Y), y materiales mesoporosos (MCM-41). La aplicación de los mismos se orientara, por una parte, a procesos catalíticos tecnológicamente innovadores relacionados con los siguientes campos: a)catálisis ambiental: transformación de desechos plásticos (polietileno, polipropileno, poliestireno o mezclas de los mismos) a hidrocarburos de mayor valor agregado (gasolinas, gasoil, gases licuados de petróleo, hidrocarburos aromáticos); b)química fina: oxidación parcial de hidrocarburos aromáticos hacia la obtención de commodities, fármacos, etc. Por otra parte, se evaluaran las propiedades magnéticas (ferromagnetismo, paramagnetismo, superparamagnetismo, diamagnetismo) que algunos de estos materiales presentan, en busca de su correlación con sus propiedades catalíticas, cuando sea factible. Se estudiaran las condiciones óptimas de síntesis de los materiales, aplicando técnicas hidrotermicas o sol gel, controlando variables como temperaturas y tiempos de síntesis, pH de geles iniciales-intermedios-finales, tipo de fuentes precursoras, etc. La modificación de las matrices con Co, Cr, Mn, H, o Zn, se realizara mediante diversos tratamientos químicos (intercambio, impregnación) a partir de las sales correspondientes, con el objeto de incorporar elementos activos al estado iónico, metálico, clusters, etc.; y la influencia de distintos tratamientos térmicos (oxidantes, inertes o reductores; atmósferas dinámicas o estáticas; temperaturas). La caracterización estructural de los materiales será por: AA (cuantificación elemental de bulk); XRD (determinacion de presencia de especies oxidos o metalicas de Zn, Co, Cr, o Mn; determinacion de cristalinidad y estructura); BET (determinacion de area superficial); DSC-TG-DTA (determinacion de estabilidad de las matrices sintetizadas); FTIR de piridina (determinacion de tipo-fuerza-cantidad de sitios activos); Raman y UV-reflectancia difusa (determinacion de especies ionicas interacturando o depositadas sobre las matrices); TPR (identificacion de especies reducibles); SEM-EDAX (determinacion de tamaño de particulas de especies activas y de las matrices y cuanfiticacion superficial); Magnetómetros SQUID y de muestra vibrante (medición de magnetización y susceptibilidad magnética a temperatura ambiente con variación de campo externo aplicado, y variación de temperaturas (4 a 300 K) con campo externo fijo). En síntesis, se plantean tres grandes áreas de trabajo: No1)Síntesis y caracterización de materiales micro y mesoporosos nanoestructurados; No2) Evaluación de las propiedades catalíticas; No3) Evaluación de las propiedades magnéticas. Estos lineamientos nos permitirán generar nuevos conocimientos científicos-tecnológicos, formando recursos humanos (dos becarios posdoctorales; un becario doctoral; tres becarios alumnos de investigación; aproximadamente 15 pasantes de grado al año) aptos para emprender tales desafíos. Los conocimientos originados son constantemente trabajados en las actividades docentes de grado y posgrado que los integrantes del proyecto poseen. Finalmente serán transmitidos y puestos a consideración de pares evaluadores en presentaciones a congresos nacionales e internacionales y revistas especializadas.

REACCIONES ENZIMATICAS PARA LA OBTENCION DE ACEITES VEGETALES. DISEÑO DE UN EXTRUSOR REACTIVO.

IDENTIFICACION DEL PROBLEMA DE ESTUDIO: La extracción de aceite de soja, de contenido igual o menor al 20% en peso de materia seca, se realiza con solvente. El aceite se encuentra dentro de las células en organellas, por lo tanto las células de la semilla deben ser destruídas para que el aceite se encuentre disponible a la solubilización en el solvente. HIPOTESIS: En trabajos anteriores se ha demostrado que es posible aplicar una hidrólisis multienzimática sobre laminado de soja para aumentar el rendimiento de la extracción de aceite con hexano (Grasso, F. y col, 2002). Si esta operación es adecuada, el proceso puede aumentar la producción de aceite sin aumentar la capacidad de la planta. Utilizando un procedimiento de "extrusión reactiva", el reactor puede funcionar en forma continua con interacción completa de la solución enzimática y el laminado de soja, sin restricciones difusivas. En la convocatoria anterior del PID se desarrolló el plan de trabajo para llegar a la construcción del reactor. En esta convocatoria se plantea continuar con los estudios necesarios PLANTEO DE OBJETIVOS: Modelado y diseño de un Extrusor Reactivo Multienzimático de Tornillo Simple, adaptado a la línea de proceso convencional para la extracción de aceite de soja por solvente, para lograr aumento en el rendimiento de extracción sin modificar la capacidad instalada. MATERIALES Láminas de soja (Aceitera Bunge S. A.). Enzimas: alfa-amilasa, proteasa, celulasa, hemicelulasa, glucoamilasa y pectinasa (Enzyme Development Corporation - NY). Reómetro (Physica MCR 301-Anton Paar). Dispositivo para modelizado. Reactor. METODOS: Construcción de dispositivo para la simulación de la reacción multienzimática dentro del extrusor. Obtención de datos reológicos del material tratado. Modelado del comportamiento y comparación con las muestras sin enzimas. RESULTADOS ESPERADOS: Construcción del dispositivo para el pretratamiento multienzimático de laminado de soja para la extracción de aceite a escala de laboratorio y planteo del escalado industrial. IMPORTANCIA DEL PROYECTO: El aceite y harina de soja han evolucionado favorablemente, adquiriendo mayor importancia la obtención de aceite debido al impulso por la producción de biocombustible y la exportación a países como China, donde grandes empresas han firmado contratos por cantidades de 120mil Tn de aceite. Este tipo de reactor, permite la posibilidad de realizar una modificación química que pueda adaptarse a la línea de proceso ya existente. Se logra además mejorar aspectos operativos como la reducción en la cantidad de solvente utilizado, teniendo en cuenta los intentos actuales por prescindir del uso de estas sustancias, ahorro de energía y mejor calidad del producto final.