Optimización de operaciones unitarias utilizando líquidos iónicos como agentes materiales de separación

En este trabajo se estudia la modelización y optimización de procesos industriales de separación mediante el empleo de mezclas de líquidos iónicos como disolventes. Los disolventes habitualmente empleados en procesos de absorción o extracción suelen ser componentes orgánicos muy volátiles y dañinos para la salud humana. Las innovadoras propiedades que presentan los líquidos iónicos, los convierten en alternativas adecuadas para solucionar estos problemas. La presión de vapor de estos compuestos es muy baja y apenas varía con la temperatura. Por tanto, estos compuestos apenas se evaporan incluso a temperaturas altas. Esto supone una gran ventaja en cuanto al empleo de estos compuestos como disolventes industriales ya que permite el reciclaje continuo del disolvente al final del proceso sin necesidad de introducir disolvente fresco debido a la evaporación del mismo. Además, al no evaporarse, estos compuestos no suponen un peligro para la salud humana por inhalación; al contrario que otros disolventes como el benceno. El único peligro para la salud que tienen estos compuestos es por tanto el de contacto directo o ingesta, aunque de hecho muchos Líquidos Iónicos son inocuos con lo cual no existe peligro para la salud ni siquiera a través de estas vías. Los procesos de separación estudiados en este trabajo, se rigen por la termodinámica de fases, concretamente el equilibrio líquido-vapor. Para la predicción de los equilibrios se ha optado por el empleo de modelos COSMO (COnductor-like Screening MOdel). Estos modelos tienen su origen en el empleo de la termodinámica de solvatación y en la mecánica cuántica. En el desarrollo de procesos y productos, químicos e ingenieros frecuentemente precisan de la realización de cálculos de predicción de equilibrios de fase. Previamente al desarrollo de los modelos COSMO, se usaban métodos de contribución de grupos como UNIFAC o modelos de coeficientes de actividad como NRTL.La desventaja de estos métodos, es que requieren parámetros de interacción binaria que únicamente pueden obtenerse mediante ajustes por regresión a partir de resultados experimentales. Debido a esto, estos métodos apenas tienen aplicabilidad para compuestos con grupos funcionales novedosos debido a que no se dispone de datos experimentales para llevar a cabo los ajustes por regresión correspondientes. Una alternativa a estos métodos, es el empleo de modelos de solvatación basados en la química cuántica para caracterizar las interacciones moleculares y tener en cuenta la no idealidad de la fase líquida. Los modelos COSMO, permiten la predicción de equilibrios sin la necesidad de ajustes por regresión a partir de resultados experimentales. Debido a la falta de resultados experimentales de equilibrios líquido-vapor de mezclas en las que se ven involucrados los líquidos iónicos, el empleo de modelos COSMO es una buena alternativa para la predicción de equilibrios de mezclas con este tipo de materiales. Los modelos COSMO emplean las distribuciones superficiales de carga polarizada (sigma profiles) de los compuestos involucrados en la mezcla estudiada para la predicción de los coeficientes de actividad de la misma, definiéndose el sigma profile de una molécula como la distribución de probabilidad de densidad de carga superficial de dicha molécula. Dos de estos modelos son COSMO-RS (Realistic Solvation) y COSMO-SAC (Segment Activity Coefficient). El modelo COSMO-RS fue la primera extensión de los modelos de solvatación basados en continuos dieléctricos a la termodinámica de fases líquidas mientras que el modelo COSMO-SAC es una variación de este modelo, tal y como se explicará posteriormente. Concretamente en este trabajo se ha empleado el modelo COSMO-SAC para el cálculo de los coeficientes de actividad de las mezclas estudiadas. Los sigma profiles de los líquidos iónicos se han obtenido mediante el empleo del software de química computacional Turbomole y el paquete químico-cuántico COSMOtherm. El software Turbomole permite optimizar la geometría de la molécula para hallar la configuración más estable mientras que el paquete COSMOtherm permite la obtención del perfil sigma del compuesto mediante el empleo de los datos proporcionados por Turbomole. Por otra parte, los sigma profiles del resto de componentes se han obtenido de la base de datos Virginia Tech-2005 Sigma Profile Database. Para la predicción del equilibrio a partir de los coeficientes de actividad se ha empleado la Ley de Raoult modificada. Se ha supuesto por tanto que la fracción de cada componente en el vapor es proporcional a la fracción del mismo componente en el líquido, dónde la constante de proporcionalidad es el coeficiente de actividad del componente en la mezcla multiplicado por la presión de vapor del componente y dividido por la presión del sistema. Las presiones de vapor de los componentes se han obtenido aplicando la Ley de Antoine. Esta ecuación describe la relación entre la temperatura y la presión de vapor y se deduce a partir de la ecuación de Clausius-Clapeyron. Todos estos datos se han empleado para la modelización de una separación flash usando el algoritmo de Rachford-Rice. El valor de este modelo reside en la deducción de una función que relaciona las constantes de equilibrio, composición total y fracción de vapor. Para llevar a cabo la implementación del modelado matemático descrito, se ha programado un código empleando el software MATLAB de análisis numérico. Para comprobar la fiabilidad del código programado, se compararon los resultados obtenidos en la predicción de equilibrios de mezclas mediante el código con los resultados obtenidos mediante el simulador ASPEN PLUS de procesos químicos. Debido a la falta de datos relativos a líquidos iónicos en la base de datos de ASPEN PLUS, se han introducido estos componentes como pseudocomponentes, de manera que se han introducido únicamente los datos necesarios de estos componentes para realizar las simulaciones. El modelo COSMO-SAC se encuentra implementado en ASPEN PLUS, de manera que introduciendo los sigma profiles, los volúmenes de la cavidad y las presiones de vapor de los líquidos iónicos, es posible predecir equilibrios líquido-vapor en los que se ven implicados este tipo de materiales. De esta manera pueden compararse los resultados obtenidos con ASPEN PLUS y como el código programado en MATLAB y comprobar la fiabilidad del mismo. El objetivo principal del presente Trabajo Fin de Máster es la optimización de mezclas multicomponente de líquidos iónicos para maximizar la eficiencia de procesos de separación y minimizar los costes de los mismos. La estructura de este problema es la de un problema de optimización no lineal con variables discretas y continuas, es decir, un problema de optimización MINLP (Mixed Integer Non-Linear Programming). Tal y como se verá posteriormente, el modelo matemático de este problema es no lineal. Por otra parte, las variables del mismo son tanto continuas como binarias. Las variables continuas se corresponden con las fracciones molares de los líquidos iónicos presentes en las mezclas y con el caudal de la mezcla de líquidos iónicos. Por otra parte, también se ha introducido un número de variables binarias igual al número de líquidos iónicos presentes en la mezcla. Cada una de estas variables multiplican a las fracciones molares de sus correspondientes líquidos iónicos, de manera que cuando dicha variable es igual a 1, el líquido se encuentra en la mezcla mientras que cuando dicha variable es igual a 0, el líquido iónico no se encuentra presente en dicha mezcla. El empleo de este tipo de variables obliga por tanto a emplear algoritmos para la resolución de problemas de optimización MINLP ya que si todas las variables fueran continuas, bastaría con el empleo de algoritmos para la resolución de problemas de optimización NLP (Non-Linear Programming). Se han probado por tanto diversos algoritmos presentes en el paquete OPTI Toolbox de MATLAB para comprobar cuál es el más adecuado para abordar este problema. Finalmente, una vez validado el código programado, se han optimizado diversas mezclas de líquidos iónicos para lograr la máxima recuperación de compuestos aromáticos en un proceso de absorción de mezclas orgánicas. También se ha usado este código para la minimización del coste correspondiente a la compra de los líquidos iónicos de la mezcla de disolventes empleada en la operación de absorción. En este caso ha sido necesaria la introducción de restricciones relativas a la recuperación de aromáticos en la fase líquida o a la pureza de la mezcla obtenida una vez separada la mezcla de líquidos iónicos. Se han modelizado los dos problemas descritos previamente (maximización de la recuperación de Benceno y minimización del coste de operación) empleando tanto únicamente variables continuas (correspondientes a las fracciones o cantidades molares de los líquidos iónicos) como variables continuas y binarias (correspondientes a cada uno de los líquidos iónicos implicados en las mezclas).

Diseño y síntesis de semiconductores orgánicos con capacidad de organización, alta movilidad de portadores de carga y bajo band gap

Desde hace ya algunos años la búsqueda de energías alternativas a los combustibles fósiles es uno de los grandes retos a nivel mundial. Según los datos de la Agencia Estadounidense de Información sobre la Energía (EIA), el consumo energético en el mundo fue de 18 TW en 2015 y se espera que este consumo se dispare hasta alcanzar los 25 TW en 2035 y los 30 TW en 2050. Parece, por tanto, necesario dar respuesta a esta demanda creciente, y no solo considerar de dónde va a proceder esta energía sino también cuáles van a ser las consecuencias derivadas de este aumento en el consumo energético. Ya en el año 2007 la Academia Sueca reconoció, con la concesión del Premio Nobel de la Paz al ex vicepresidente de Estados Unidos Al Gore y al Grupo Intergubernamental de expertos sobre Cambio Climático (IPCC) de Naciones Unidas, la necesidad de concienciación de que el modelo de desarrollo que tenemos es ecológicamente insostenible. En este contexto, las energías renovables en general y, la energía solar en particular, tienen mucho que ofrecer. Una de las mayores ventajas de la energía solar respecto a las otras fuentes de energía es su enorme potencial, que los investigadores que trabajan en este campo resumen con la siguiente afirmación: la cantidad de energía solar que la Tierra recibe en una hora es mayor que el consumo mundial en el planeta durante todo un año. Al hablar de energía solar se suele distinguir entre energía solar térmica y energía solar fotovoltaica; la primera consiste en aprovechar la energía del sol para convertirla en calor, mientras que la segunda pretende transformar la radiación solar en electricidad por medio de unos dispositivos llamados células fotovoltaicas. Y es precisamente en este campo donde se centra este proyecto. El fundamento científico en el que se basan las células fotovoltaicas es el efecto fotoeléctrico, descubierto por Becquerel en 1839. No obstante, tendrían que pasar más de cien años hasta que investigadores de los laboratorios Bell en 1954 desarrollaran una célula de silicio monocristalino con un rendimiento del 6%. Y en 1958, con el lanzamiento del satélite Vangard I equipado con paneles solares se pudo demostrar la viabilidad de esta tecnología. Desde entonces, la investigación en esta área ha permitido desarrollar dispositivos con eficiencias superiores al 20%. No obstante, la fotovoltaica tradicional basada en elementos semiconductores tipo silicio presenta algunos inconvenientes como el impacto visual de los parques solares, los costes elevados o los rendimientos no muy altos. El descubrimiento de materiales orgánicos semiconductores, reconocido con el Premio Nobel de Química a Heeger, MacDiarmid y Shirakawa en 1976, ha permitido ampliar el campo de la fotovoltaica, ofreciendo la posibilidad de desarrollar células solares orgánicas frente a las células tradicionales inorgánicas. Las células fotovoltaicas orgánicas resultan atractivas ya que, en principio, presentan ventajas como reducción de costes y facilidad de procesado: los materiales orgánicos se pueden elaborar mediante procesos de impresión y recubrimiento de alta velocidad, aerosoles o impresión por inyección y se podrían aplicar como una pintura sobre superficies, tejados o edificios. La transformación de la energía solar en corriente eléctrica es un proceso que transcurre en varias etapas: 1. Absorción del fotón por parte del material orgánico. 2. Formación de un excitón (par electrón-hueco), donde el electrón, al absorber el fotón, es promovido a un nivel energético superior dejando un hueco en el nivel energético en el que se encontraba inicialmente. 3. Difusión del excitón, siendo muy decisiva la morfología del dispositivo. 4. Disociación del excitón y transporte de cargas, lo que requiere movilidades altas de los portadores de cargas. 5. Recolección de cargas en los electrodos. En el diseño de las células solares orgánicas, análogamente a los semiconductores tipo p y tipo n inorgánicos, se suelen combinar dos tipos de materiales orgánicos: un material orgánico denominado dador, que absorbe el fotón y que a continuación deberá ceder el electrón a un segundo material orgánico, denominado aceptor. Para que la célula resulte eficaz es necesario que se cumplan simultáneamente varios requisitos: 1. La energía del fotón incidente debe ser superior a la diferencia de energía entre los orbitales frontera del material orgánico, el HOMO (orbital molecular ocupado de más alta energía) y el LUMO (orbital desocupado de menor energía). Para ello, se necesitan materiales orgánicos semiconductores que presenten una diferencia de energía entre los orbitales frontera (ELUMO-EHOMO= band gap) menor de 2 eV. Materiales orgánicos con estas características son los polímeros conjugados, donde alternan dobles enlaces carbono-carbono con enlaces sencillos carbono-carbono. Uno de los polímeros orgánicos más utilizados como material dador es el P3HT (poli-3-hexiltiofeno). 2. Tanto el material orgánico aceptor como el material orgánico dador deben presentar movilidades altas para los portadores de carga, ya sean electrones o huecos. Este es uno de los campos en los que los materiales orgánicos se encuentran en clara desventaja frente a los materiales inorgánicos: la movilidad de electrones en el silicio monocristalino es 1500 cm2V-1s-1 y en el politiofeno tan solo 10-5 cm2V-1s-1. La movilidad de los portadores de carga aparece muy relacionada con la estructura del material, cuanto más cristalino sea el material, es decir, cuanto mayor sea su grado de organización, mejor será la movilidad. Este proyecto se centra en la búsqueda de materiales orgánicos que puedan funcionar como dadores en el dispositivo fotovoltaico. Y en lugar de centrarse en materiales de tipo polimérico, se ha preferido explorar otra vía: materiales orgánicos semiconductores pero con estructura de moléculas pequeñas. Hay varias razones para intentar sustituir los materiales poliméricos por moléculas pequeñas como, por ejemplo, la difícil reproducibilidad de resultados que se encuentra con los materiales poliméricos y su baja cristalinidad, en general. Entre las moléculas orgánicas sencillas que pudieran ser utilizadas como el material dador en una célula fotovoltaica orgánica llama la atención el atractivo de las moléculas de epindolidiona y quinacridona. En los dos casos se trata de moléculas planas, con enlaces conjugados y que presentan anillos condensados, cuatro en el caso de la epindolidiona y cinco en el caso de la quinacridona. Además ambos compuestos aparecen doblemente funcionalizados con grupos dadores de enlace de hidrógeno (NH) y aceptores (grupos carbonilo C=O). Por su estructura, estas moléculas podrían organizarse tanto en el plano, mediante la formación de varios enlaces de hidrógeno intermoleculares, como en apilamientos verticales tipo columnar, por las interacciones entre las superficies de los anillos aromáticos que forman parte de su estructura (tres en el caso de la quinacridona) y dos (en el caso de la epindolidiona). Esta organización debería traducirse en una mayor movilidad de portadores de carga, cumpliendo así con uno de los requisitos de un material orgánico para su aplicación en fotovoltaica. De estas dos moléculas, en este trabajo se profundiza en las moléculas tipo quinacridona, ya que el desarrollo de las moléculas tipo epindolidiona se llevó a cabo en un proyecto de investigación financiado por una beca Repsol y concedida a Guillermo Menéndez, alumno del Grado en Tecnologías Industriales de esta escuela. La quinacridona es uno de los pigmentos más utilizados y se estima que la venta anual de los mismos alcanza las 4.000 toneladas por año. Son compuestos muy estables tanto desde el punto de vista térmico como fotoquímico y su síntesis no resulta excesivamente compleja. Son además compuestos no tóxicos y la legislación autoriza su empleo en cosméticos y juguetes para niños. El inconveniente principal de la quinacridona es su elevada insolubilidad (soluble en ácido sulfúrico concentrado), por lo que aunque resulta un material muy atractivo para su aplicación en fotovoltaica, resulta difícil su implementación. De hecho, solo es posible su incorporación en dispositivos fotovoltaicos funcionalizando la quinacridona con algún grupo lábil que le proporcione la suficiente solubilidad para poder ser aplicado y posteriormente eliminar dicho grupo lábil. La propuesta inicial de este proyecto es intentar desarrollar quinacridonas que sean solubles en los disolventes orgánicos más habituales tipo cloruro de metileno o cloroformo, para de este modo poder cumplir con una de las ventajas que, a priori, ofrecen las células fotovoltaicas orgánicas frente a las inorgánicas, como es la facilidad de su procesado. El objetivo se centra, por lo tanto, en la preparación de quinacridonas solubles pero sin renunciar a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno ni a su capacidad de apilamiento π-π, ya que se quiere mantener los valores de movilidad de portadores para la quinacridona (movilidad de huecos 0,2 cm2V-1s-1). En primer lugar se intenta la preparación de una quinacridona que presenta la ventaja de que los materiales de partida para su síntesis son comerciales: a partir del succinato de dimetilo y de 4-tetradecilanilina se podía acceder, en una síntesis de cuatro etapas, a la molécula deseada. La elección de la amina aromática con la sustitución en posición 4 presenta la ventaja de que en la etapa de doble ciclación necesaria en la síntesis, solo se forma uno de los regioisómeros posibles; este hecho es de gran relevancia para conseguir compuestos con altas movilidades, ya que la presencia de mezcla de regioisómeros, como se ha demostrado con otros compuestos como el P3HT, reduce considerablemente la movilidad de los portadores. Se obtiene así una quinacridona funcionalizada con dos cadenas lineales de 14 carbonos cada una en posiciones simétricas sobre los anillos aromáticos de los extremos. Se espera que la presencia de la superficie aromática plana y las dos cadenas lineales largas pueda conducir a una organización del material similar a la de un cristal líquido discótico. Sin embargo, el producto obtenido resulta ser tremendamente insoluble, no siendo suficiente las dos cadenas de 14 carbonos para aumentar su solubilidad respecto a la quinacridona sin funcionalizar. Se prepara entonces un derivado de esta quinacridona por alquilación de los nitrógenos. Este derivado, incapaz de formar enlaces de hidrógeno, resulta ser fácilmente soluble lo que proporciona una idea de la importancia de los enlaces de hidrógeno en la organización del compuesto. La idea inicial es conseguir, con una síntesis lo más sencilla posible, una quinacridona soluble, por lo que se decide utilizar la 4-t-butilanilina, también comercial, en lugar de la 4-tetradecilanilina. La cadena de t-butilo solo aporta cuatro átomos de carbono, pero su disposición (tres grupos metilo sobre un mismo átomo de carbono) suele conducir a resultados muy buenos en términos de solubilidad. Otra vez, la incorporación de los dos grupos t-butilo resulta insuficiente en términos de solubilidad del material. En estos momentos, y antes de explorar otro tipo de modificaciones sobre el esqueleto de quinacridona, en principio más complejos, se piensa en utilizar una amina aromática funcionalizada en la posición adyacente a la amina, de manera que el grupo funcional cumpliera una doble misión: por una parte, proporcionar solubilidad y por otra parte, perturbar ligeramente la formación de enlaces de hidrógeno, que han evidenciado ser una de las causas fundamentales para la insolubilidad del compuesto. Se realiza un análisis sobre cuáles podrían ser los grupos funcionales más idóneos en esta posición, valorando dos aspectos: el impedimento estérico que dificultaría la formación de enlaces de hidrógeno y la facilidad en su preparación. Ello conduce a optar por un grupo tioéter como candidato, ya que el 2-aminobencenotiol es un compuesto comercial y su adecuada funcionalización conduciría a una anilina con las propiedades deseadas. Se realiza simultáneamente la preparación de una quinacridona con una cadena de 18 átomos de carbono y otra quinacridona de cadena corta pero ramificada. Y finalmente, con estas quinacridonas se logra obtener compuestos solubles. Por último, se realiza el estudio de sus propiedades ópticas, mediante espectroscopia UV-Visible y fluorescencia, y se determinan experimentalmente los band gap, que se aproximan bastante a los resultados teóricos, en torno a 2,2 eV en disolución. No obstante, y aun cuando el band gap pueda parecer algo elevado, se sabe que en disolución las barreras energéticas son más elevadas que cuando el material se deposita en film. Por otra parte, todas las quinacridonas sintetizadas han demostrado una elevada estabilidad térmica. Como resumen final, el trabajo que aquí se presenta, ha permitido desarrollar una ruta sintética hacia derivados de quinacridona solubles con buenas perspectivas para su aplicación en dispositivos fotovoltaicos.

Detección y análisis de contaminantes en diversos ambientes

Presentación realizada para Química Fusión, Valencia, 29 septiembre-1 octubre 2011.

Estudio de la descomposición térmica de tetrabromobisfenol A

Resumen de la comunicación presentada en el XIII Congreso Nacional de Ingeniería Química, Madrid, 18-20 noviembre 2010.

Extracción de carotenoides mediante el uso de mezclas ternarias

Se ha desarrollado una mezcla extractante para la separación de carotenoides, aplicable a cualquier materia prima, basado en disolventes biocompatibles. La invención consiste en la utilización de una mezcla ternaria de disolventes en una única fase, que puesta en contacto con la materia prima de forma adecuada, extrae de forma cuantitativa los carotenoides presentes en la misma. La invención propuesta resuelve el problema del uso de complejos sistemas de extracción para la recuperación de carotenoides de biomasa animal y/o vegetal, tales como extracción con hexano en contacto múltiple en contracorriente. Los disolventes utilizados actualmente para el fin planteado muestran baja solubilidad de los compuestos de interés por lo que hacen necesario el manejo de elevadas cantidades de disolvente y equipos de gran tamaño por unidad de producto debido a la baja eficiencia de los disolventes utilizados.

Los óleos alquídicos Griffin : Composición, propiedades y aplicación

Uno de los principales inconvenientes que tiene la pintura al óleo es su lento secado. Dicho esto, cabe preguntarse si existe algún tipo de pintura que tenga las cualidades de los óleos pero que sequen más rápido que estos. La respuesta, afirmativa, la encontramos en los óleos alquídicos, que en nuestro país únicamente se comercializan bajo la marca Griffin de Winsor & Newton. Se trata de unas pinturas relativamente recientes, poco conocidas por los pintores y muy poco estudiadas. Con el objetivo de paliar estas carencias, el presente artículo contiene las principales conclusiones de un trabajo en el que se ha estudiado la composición de las pinturas Griffin, sus principales características (viscosidad, brillo, flexibilidad, textura, opacidad, secado que es lo que más nos interesa, estabilidad etc.), su aplicación práctica mediante el arte pictórico (soportes, disolventes, reglas para pintar, correcciones, veladuras, barnizado, etc.) y su mezcla con otro tipo de procedimientos pictóricos como el óleo, el acrílico, la cera encáustica y diversos temples (huevo, cola y caseína).

Acilquinolina y acilfosfina complejos de Rodio (III). Síntesis, caracterización y actividad catalítica

338 p.+ anexos

Studies on terpenes solubility in water and deep eutectic solvents diagrams for biomedical applications

The main objectives of this work are the measurement of terpenes solubility in water at different temperatures, and the formulation of Deep Eutectic Solvents based on choline chloride and polycarboxylic acids, that can be used as hydrotropes of aqueous solutions in terpenes, replacing conventional organic solvents. In this work a new experimental methodology was implemented, using dialysis membranes, for the measurement of terpenes solubility in water. Concerning the deep eutectic diagrams formulation, the determination of the melting points of the eutectic mixtures was performed using a visual method. The method used for determining solubilities was previously validated using a well-studied model compound, toluene. The experimental results of terpenes solubilities in water resulted in a very satisfactory coefficients of variation, always below 6%. The experimental solubility data were analysed and the temperature dependence is also studied in a thermodynamic perspective. The compound with the largest solubility dependence with the temperature is geraniol, while thymol presents the smallest. The phase diagrams of DES formulated were quite satisfactory, presenting always eutectic points below to 373.15 K. For some compositions, the systems composed by choline chloride and lactic, or malonic, or myristic acid were liquid at room temperature. In the case of monocarboxylic acids, eutectic is formed at 60% mol of the acid, to dicarboxylic acid is formed at 50% mol of the acid and for tricarboxylic acid these point is formed at 30% mol of the acid. In the future, it will be important to study the effect of DES as hydrotropes in aqueous solutions of terpenes. Furthermore, it would be interesting to study more terpenes in order to assess the effect of the size of the alkyl chain and the structures of the compounds.

Evaluación de la producción de pintura a partir de los residuos de Poliestireno expandido utilizando un solvente amigable con el ambiente

Con la evaluación de la producción de pintura a partir de los residuos de poliestireno expandido (EPS) utilizando un solvente amigable con el ambiente, se pretende dar uso post industrial a los desechos de poliestireno expandido que cada vez se acumulan más en los rellenos sanitarios, lo que genera un descontento debido a su volumen -- Además de darle un trato más amigable a la fabricación de pintura buscando un solvente que no resulte tan tóxico para el trato humano y para el ambiente -- El desarrollo del proyecto se lleva a cabo planteando una metodología de investigación que sugiere inicialmente pruebas de caracterización al residuo de poliestireno expandido, que permiten saber características propias del material -- Luego de esto, se realiza un diseño de experimentos multifactorial con dos factores y tres niveles, donde se analiza el efecto de la temperatura en la fase de mezclado y la relación que tiene la concentración de poliestireno expandido como vehículo en la elaboración de pintura -- En el diseño se evalúan cuatro variables de respuesta: adhesión, viscosidad, tiempo de secado y poder de cubrimiento, comparando luego estas mismas propiedades con las realizadas en una pintura comercial -- El estudio muestra un alto grado de influencia de la concentración de poliestireno expandido sobre las propiedades de la pintura obtenida, mejorando cada una de ellas a medida que se aumenta la cantidad de poliestireno expandido -- Se observó también que la temperatura influyó en el tiempo de secado, es decir a mayor temperatura en la fase de mezclado mayor fue el tiempo que se demoró la pintura en secar -- Por último, al comparar el producto obtenido con uno comercial, se encuentra que el producto obtenido tiene menor tiempo de secado, una adhesión similar, posee mayor poder de cobertura y una viscosidad más alta, además de ser una pintura no toxica y amigable con el ambiente

Development of advanced catalytic systems for the selective hydrogenolysis of biomass-derived polyols

195 p.

Nuevos procedimientos de extracción y determinación de plaguicidas en muestras medioambientales

La agricultura ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de la civilización humana. Se trata de una práctica antigua que raramente ha sido cuestionada debido a la necesidad de alimentar a la creciente población mundial. Las técnicas agrícolas modernas incluyen el uso masivo de fertilizantes y plaguicidas que han incrementado intensamente el rendimiento de la producción, pero que liberan al medioambiente residuos que pueden ser perjudiciales. Por ello, es de especial importancia desarrollar metodologías eficaces que, integrando una preparación de muestra eficiente con una técnica de separación sensible y robusta, sean capaces de determinar residuos de estos compuestos, así como de sus metabolitos, en muestras medioambientales a los bajos niveles demandados. En la presente Tesis Doctoral, se han desarrollado metodologías para el análisis de plaguicidas y, en algunos casos, de sus metabolitos, en muestras de aguas y suelos de diferente procedencia y distintas características fisicoquímicas. Para ello, se han utilizado técnicas de separación como la cromatografía de gases, la cromatografía líquida de alta resolución, la nanocromatografía líquida y la electroforesis capilar. Las dos últimas se han combinado con técnicas de preconcentración en línea, y todas ellas con técnicas de extracción y preconcentración fuera de línea como la extracción asistida por ultrasonidos, la extracción en fase sólida, el método QuEChERS, la microextracción líquido-líquido dispersiva y la microextracción en fase líquida con fibra hueca. Además, se ha demostrado la utilidad y efectividad del uso de nuevos materiales como los nanotubos de carbono como fases estacionarias en extracción en fase sólida, así como de los líquidos iónicos como disolventes de extracción en la microextracción líquido-líquido dispersiva. Las metodologías desarrolladas se han validado eficazmente mediante estudios de calibración, repetibilidad, precisión y exactitud, y permitieron alcanzar límites de detección adecuados para el análisis de residuos de plaguicidas y de sus metabolitos en aguas, a niveles inferiores a los límites máximos de residuos establecidos por la Unión Europea (0,1 µg/L), así como en suelos a niveles de ng/g.

Métodos no convencionales para la preparación de polímeros de coordinación porosos. Una aproximación económica, medioambientalmente amigable y escalable

293 p. El contenido del capítulo 5 está sujeto a confidencialidad

Relación de biomarcadores de dosis interna con síntomas neurológicos y de conducta en pintores de carros de la ciudad de Bogotá, 2015

Introducción: El uso de solventes orgánicos es muy frecuente en diferentes industrias y sectores económicos a nivel mundial, estos generan una importante exposición ocupacional asociándose con efectos mutagénicos, carcinógenos, teratogénicos y otros trastornos principalmente de tipo neurológico y de conducta. Objetivo: Determinar la relación entre la presencia de biomarcadores de dosis interna para solventes orgánicos y la existencia de síntomas neurológicos y de conducta en pintores de carros de la ciudad de Bogotá. Materiales y Métodos: Estudio de corte transversal una muestra de 122 individuos, 62 expuestos y 60 en el grupo control. Se incluyeron variables sociodemográficas, ocupacionales, clínicas y los resultados de biomarcadores en orina para benceno, tolueno y xileno (ácido S-fenilmercapturico, ácido hipúrico y orto, para y meta-metilhipúrico respectivamente). Para el análisis de la información se obtuvieron medidas de tendencia central y dispersión. Se utilizó análisis de correlación de Spearman y la prueba Chi cuadrado de asociación para establecer la relación entre la exposición ocupacional y los síntomas presentes obtenidos de la aplicación del cuestionario Q 16. El nivel de significación para las pruebas fue 0.05. Resultados: Los valores del ácido hipúrico estuvieron por encima de los límites permisibles en 17,74% (11) de los trabajadores y los de ácido p-metilhipúrico en el 12,90% (8) de ellos. No se registraron valores de ácido fenil-mercaptúrico por fuera del límite permitido. El 25% (15) de la población expuesta manifestó síntomas neurológicos. Se encontró una relación significativa entre los siguientes síntomas y la presencia de biomarcadores: ácido hipúrico y somnolencia (p=0.009), perdida del deseo sexual (p= 0 .019); ácido metilhipúrico y olvida hacer cosas importantes (p=0 .019), pérdida de fuerza en brazos o piernas (p= 0.013) e insomnio (p= 0.028); ácido fenil-mercaptúrico y alucinaciones (p= 0.000). Dos síntomas tuvieron una relación significativa tanto para el ácido hipúrico como para el ácido metilhipúrico: anormalmente cansado (p= 0.001 y 0.046) y dificultad para abotonarse (p= 0.045 y 0.002). Conclusiones. La presencia de síntomas neurológicos y de conducta son indicadores importantes de la exposición a solventes orgánicos. La aparición y detección temprana de estos permitirán establecer medidas de promoción y prevención al igual que programas de vigilancia epidemiológica.