Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.

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.

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.

Estudio de las sustancias antimicrobianas producidas por los microorganismos integrantes de la microbiota de terneros jóvenes

El uso desmedido de antibióticos, en especial en los animales que son destinados al consumo humano, produjo la aparición de cepas bacterianas resistentes y favoreció la presencia de residuos de esas sustancias en los alimentos. Esta situación ha sido relacionada con la aparición de alergias, trastornos gastrointestinales y otros problemas que han puesto en riesgo la salud de la población y han promovido una presión creciente de los consumidores y de los entes reguladores para que el sector de la producción de alimentos no utilice antimicrobianos y evite la presencia de sus residuos. El objetivo del trabajo es evaluar la capacidad de las sustancias con actividad antimicrobiana, producida por la microbiota natural, para inhibir el desarrollo de bacterias patógenas responsables de causar enfermedades en terneros jóvenes. Se utilizarán bacterias ácido lácticas autóctonas aisladas a partir de intestinos (duodeno, yeyuno, íleon, colon y ciego), cavidad bucal de terneros de crianza artificial y de vagina de vacas en la etapa pre-parto y que forman parte del cepario del Laboratorio de Análisis de Alimentos, DSPV. Los microorganismos que demuestren capacidad para producir sustancias antimicrobianas serán identificados utilizando técnicas moleculares (amplificación del 16S rRNA, secuenciación y comparación en bases de datos). Las sustancias producidas por los microorganismos serán purificadas antes de analizar su capacidad inhibitoria. Posteriormente, se evaluará el efecto de los agentes físicos (temperatura) y químicos (solventes orgánicos, ácidos, tripsina, proteinasa K y pepsina) sobre dicha capacidad.

Control de Mastitis y de residuos de antimicrobianos en leche de cabra

En la provincia de Córdoba hay un fuerte incentivo, desde las áreas gubernamentales como de otras organizaciones, a establecimientos de tambos de cabras y su posterior industrialización, con el fin de desarrollar áreas rurales muy deprimidas. Los productos y subproductos lácteos derivados de estas explotaciones son comercializados para la población con intolerancia a la lactosa bovina, generalmente infantes, y a consumidores de alto poder adquisitivo; en ambos casos la exigencia de la calidad del producto es fundamental. La progresiva intensificación de la producción láctea caprina, debido a los planes gubernamentales, ha dado como resultado una creciente detección de problemas sanitarios en los rodeos, con alta incidencia de mastitis. Esto lleva a un uso indiscriminado e irracional de antimicrobianos, con fracasos terapéuticos, aparición de residuos y sin control de tiempos de retiro, existiendo un riesgo real de enviar leche al consumo o a la industrialización con concentraciones importantes de antibióticos. Por todo ello, con este proyecto nos planteamos como objetivos: identificar las principales especies bacterianas que infectan a nuestros rodeos caprinos; describir los antimicrobianos que se utilizan; realizar un estudio farmacocinético de los mismos, en particular su disposición plasmática y su excreción en leche; determinar su eficacia y posibles cepas resistentes; establecer un tratamiento efectivo y adaptado a las realidades de la producción caprina cordobesa; fijar tiempos de retiro seguros para el consumidor y la industria láctea.

Determinación de residuos en leche de antimicrobianos de uso frecuente en bovinos

La presencia de antimicrobianos en leche ocasiona una serie de trastornos en la salud humana, como inducción de alergias, resistencia bacteriana y a otro nivel, y pueden afectar los procesos de industrialización de la misma. Existen métodos de determinación de antibióticos cuantitativos y cualitativos, siendo los primeros los más apropiados por su exactitud aunque resulten más complejos y costosos. Entre los segundos se utilizan numerosas técnicas microbiológicas simples y económicas que garantizan determinaciones por debajo de los límites máximos de residuos fijados por distintos bloques comerciales. No obstante, al no cuantificar y por basarse en inhibiciones de crecimiento bacteriano resulta muy controvertida su utilización en la fijación de tiempos de retirada. Estudiaremos fármacos de dos grupos de antimicrobianos utilizados frecuentemente en la terapéutica actual en bovinos productores de leche, estos son los betalactámicos y los macrólidos. Para cada droga se realizarán determinaciones en leche de animales sanos y enfermos con métodos microbiológicos cuantitativos y cualitativos . Se determinarán los tiempos de retirada correspondientes y se compararán estadísticamente estableciendo las diferencias. Los resultados obtenidos en este proyecto plantearán una reformulación de los períodos de retirada que tendrán que fijar los laboratorios productores de medicamentos veterinarios, recomendar los profesionales veterinarios e industrias lácteas y respetar los productores lecheros.

Fluoroquinolonas: Estudio farmacocinético, toxicogenético y de residuos en aves, productos y subproductos destinados al consumo humano

Este trabajo de investigación consistirá en caracterizar el perfil cinético de los antibióticos enrofloxacina y ciprofloxacina mediante el estudio de sus niveles sanguíneos y tisulares en aves, así como estudiar el nivel de sus residuos y permanencia en carne de aves destinadas a consumo humano, huevo y subproducto. Se estudiará, además, el efecto genotóxico de ambas sustancias en el hombre y en aves, por niveles alcanzados con dosis terapéuticas convencionales. Objetivos Generales: Estudiar las drogas enrofloxacina y ciprofloxacina desde tres enfoques diferentes: A) Determinar su perfil farmacocinético en aves. B) Valorar la farmacogenotoxicidad en más de un sistema de prueba. C) Determinar la presencia de residuos en carnes y otros productos de origen animal destinados al consumo humano. Enfoque A. Estudio farmacocinético de enrofloxacina y ciprofloxacina en aves. Objetivos Específicos: Determinar parámetros farmacocinéticos en base a la cuantificación de niveles sanguíneos y tisulares de enrofloxacina y ciprofloxacina en función del tiempo. Enfoque B. Estudio farmacocinético de enrofloxacina y ciprofloxacina en el ensayo de aberraciones cromosómicas. Objetivos Específicos: Valorar la farmacogenotoxicidad de enrofloxacina y ciprofloxacinaen el ensayo de aberraciones cromosómicas en cultivos celulares de linfocitos humanos y aves. Enfoque C. Estudio de residuos de enrofloxacina y ciprofloxacina en carne de aves, huevos y mayonesa. Objetivos Específicos: Identificar y cuantificar la presencia de residuos de enrofloxacina y ciprofloxacina en carne de aves, huevos y mayonesa.