http://hdl.handle.net/123456789/275 2026-04-18T20:37:35Z 2026-04-18T20:37:35Z Franco Faria, Yhosmary Luisa http://hdl.handle.net/123456789/10668 2026-01-07T06:02:05Z 2025-08-01T00:00:00Z

Título : Espumas cerámicas de nanopartículas de sílice biogénica y dióxido de titanio dopado con cobre, para la degradación fotocatalítica en el espectro visible, de contaminantes emergentes Autor : Franco Faria, Yhosmary Luisa Resumen : Los contaminantes emergentes en el agua representan un desafío ambiental debido a la limitada eficiencia de las plantas de tratamiento convencionales. En este contexto, la fotocatálisis, como proceso de oxidación avanzada, surge como una alternativa eficaz. En esta investigación se evaluó el desempeño de espumas cerámicas fotocatalíticas elaboradas a partir de sílice biogénica (cascarilla de arroz) y nanopartículas de dióxido de titanio modificadas superficialmente con cobre (NP Cu-TiO2). Las NP Cu-TiO2 se sintetizaron por molienda mecánica e impregnación húmeda, mientras que las espumas cerámicas se obtuvieron mediante espumación directa con CO2, empleando un proceso ecoamigable. La caracterización de las NP Cu-TiO2 incluyó DLS, MEB, EDX, FTIR, DRX, XPS y UV-Vis, confirmando la fase anatasa, la presencia de Cu2+ como CuO, tamaños entre 16–19 nm y una reducción del bandgap (3,16 a 2,84 eV). Las espumas se analizaron por DRX, MEB-EDX, FTIR, BET y porosimetría de mercurio, identificándose macroporos interconectados. La eficiencia fotocatalítica se probó en la degradación de acetaminofén (10 ppm, pH 8), evaluando espumas EC0 (0% Cu), EC0.1 (0,1% Cu), EC0.5 (0,5% Cu) y EC1 (1% Cu), con cargas de 0,5–1,5 g/L, bajo radiación solar artificial y natural. Con irradiación artificial (200 kJ/m2, 83 min) se alcanzó 86,5% de degradación empleando EC1 a 1,5 g/L, mientras que bajo radiación solar natural se logró hasta 91%. Los datos experimentales se ajustaron satisfactoriamente al modelo cinético de Langmuir-Hinshelwood. El cobre favoreció la absorción en el rango visible y la separación de cargas, mientras que la mayor carga de fotocatalizador incrementó los sitios activos disponibles. Estos resultados evidencian el potencial de las espumas cerámicas basadas en sílice biogénica y NP Cu-TiO2 como materiales sostenibles y eficientes para la eliminación de contaminantes farmacéuticos en agua, alineados con principios de economía circular y uso de energías renovables.

2025-08-01T00:00:00Z Villanueva Sequera, Iván José http://hdl.handle.net/123456789/10601 2025-12-30T08:39:10Z 2024-03-01T00:00:00Z

Título : Materiales carboxilados a base de celulosa: obtención y evaluación funcional Autor : Villanueva Sequera, Iván José Resumen : El creciente interés por generar y/o consumir insumos obtenidos con tecnologías amigables al ambiente, donde se empleen materias primas provenientes de recursos renovables hace dirigir la mirada hacia fuentes de biomasa, residual y no aprovechada, para transformarlas en materiales lignocelulósicos. El Megathyrsus maximus, una biomasa abundante y no aprovechada, muy difundida en nuestro país, marcó el objetivo central de esta investigación, el cual es la obtención de derivados carboxilados base celulosa. Para ello, se sometió la biomasa por diversas etapas físicas y químicas, que comprendieron procesos de corte, secado, molienda, tamizado, deslipidificación, deslignificación y blanqueo para finalmente obtener la celulosa base sobre la cual se realizaron las modificaciones químicas previstas. Se encontró que el proceso de secado a 60°C durante 4h es equivalente a 1 mes de secado al aire libre bajo condiciones ambientales. Después del proceso de refinación se obtuvo 13,8 % de celulosa sobre base húmeda de biomasa alimentada, lo que representó entre 1,7 ton y 3,3 ton de celulosa por Ha de terreno sembrado de Megathyrsus maximus. La celulosa y sus derivados fueron caracterizados por espectroscopía de infrarrojo, microscopía electrónica de barrido, microscopía óptica de luz polarizada y análisis termogravimétrico en forma comparativa con una celulosa comercial. Se evidenció que la celulosa está conformada por estructuras fibrilares, desagregadas y apiladas al azar, y con luz polarizada se reveló su birrefrigencia debido a la cristalinidad que posee. La carboximetilcelulosa (CMC) y la 2,3 dicarboxílcelulosa (2,3 DCC) fueron los materiales carboxilados que se obtuvieron a través de la transformación de la celulosa. Ambos procesos se realizaron sobre celulosa comercial empleada como referencia. La carboximetilcelulosa se obtuvo haciendo reaccionar la celulosa con ácido monocloroacético en medio alcalino con un rendimiento másico de 83,30 % y 44,14%, cruda y purificada, respectivamente. La espectroscopía de infrarrojo corroboró la presencia del grupo carboxílico correspondiente. Mediante valoraciones conductimétricas y potenciométricas, los grados de sustitución alcanzados fueron de 0,7 en CMC de Megathyrsus maximus y 0,8 en CMC de celulosa comercial, obteniéndose materiales carboxilados hidrosolubles con alto potencial para ser empleados como gelantes, quelantes y materiales de encapsulamiento. Estas propiedades se probaron al mezclar soluciones de CMC con iones metálicos (Ag+, Cu2+, Al3+ y Fe3+) en solución, obteniéndose distintos agregados coloridos poliméricos, que se ovillaron en medio acuoso formando estructuras estables e insolubles. El 2,3 DCC se obtuvo a través de la oxidación secuencial con NaIO4 seguida de NaClO2, ambas en medio ácido. De igual forma que, para la CMC, se obtuvo contenido de carboxilo en 2,23 DCC de 2,6 mmol/g, independientemente de la fuente de celulosa empleada. Adicionalmente, se obtuvo “perlas de celulosa” combinando mezclas de CMC en butanol, las cuales, actualmente gozan de gran impulso en el ámbito de la investigación. Con una variante del proceso de obtención de la 2,3 DCC se obtuvo “escarcha de celulosa”, un material particulado brillante conformado por películas planas apiladas vistas por microscopía óptica las cuales estuvieron constituidas por fibras a las que se le evidenció la naturaleza cristalina por microscopía de luz polarizada. Las celulosas carboxiladas (CMC y 2,3 DCC) tuvieron menor estabilidad térmica que las celulosas de partida. Cabe destacar que fue tratado un efluente industrial bajo un protocolo que incluyó la CMC obtenida y se logró clarificar de forma efectiva el agua, haciendo este procedimiento una alternativa con amplias ventajas técnicas y económicas para este tipo de aplicación.Como punto final, el Megathyrsus maximus fue una biomasa efectiva para la obtención de celulosa (entre otros productos) y los materiales carboxilados de celulosa obtenidos contribuyeron a dar valor a esta propuesta, emplear esta biomasa, como materia prima para la obtención de sustratos lignocelulósicos y sus derivados.

2024-03-01T00:00:00Z Naranjo Coa, Edwars Aliomar http://hdl.handle.net/123456789/10493 2025-11-05T19:55:08Z 2025-02-01T00:00:00Z

Título : Evaluación de la nanocelulosa fibrilada obtenida a partir del raquis del plátano para su aplicación en la recuperación mejorada de hidrocarburos Autor : Naranjo Coa, Edwars Aliomar Resumen : La celulosa, biopolímero abundante en la biomasa vegetal, es una materia prima renovable de interés industrial. Esta investigación se centró en optimizar su extracción del raquis de plátano (Musa paradisiaca), un residuo de la industria bananera, mediante un enfoque experimental-estadístico y pretratamiento solvotermal empleando disolvente eutéctico profundo (DEPs). Se investigó la extracción y la modificación de nanocelulosa a partir de raquis de plátano, para su aplicación en la recuperación mejorada de petróleo. Para ello, el raquis de plátano se recolectó, limpió, secó, molió y tamizó. Los componentes de baja masa molecular se extrajeron usando la técnica de extracción Soxhlet. Se optimizó la extracción de nanocelulosa mediante un pretratamiento solvotermal con solvente eutéctico profundo (DEPs), es decir, la biomasa restante se pretrató con un DEPs de cloruro de colina: urea (1:2). Se realizaron 15 experimentos variando la concentración de DEPs, temperatura y tiempo de reacción. Seguidamente, la biomasa pretratada se lavó, se hidrolizó con NaOH y la celulosa resultante se blanqueó, homogenizó, ultrasonicó y liofilizó. La celulosa extraída del raquis del plátano se utilizó para obtener la celulosa fibrilada (CF) y la nanocelulosa fibrilada (NCF), mediante una transformación química/mecánica. Posteriormente, la NCF fue derivatizada para obtener la carboximetilnanocelulosa (CMNC), las muestras de CF, NCF, CMNC y carboximetilcelulosa (CMC) comercial fueron caracterizadas. La CMNC, al ser un biopolímero funcionalizado de bajo costo, ofrece una alternativa sostenible a los polímeros comerciales utilizados en la industria petrolera, para mejorar la recuperación de petróleo residual. En esta investigación, se evaluó el desempeño de la CMNC en la recuperación mejorada de petróleo a escala de laboratorio. Se diseñaron disoluciones de CMNC y se realizaron pruebas de desplazamiento, en un modelo bidimensional para visualizar su interacción con el medio poroso. La viscosidad de las soluciones de CMNC se midió con un viscosímetro rotativo. Los resultados demostraron que la optimización del proceso, alcanzando condiciones de 140°C durante 90 min y un 100% de DEPs, condujo a un rendimiento máximo del 75 ± 0,5%. La caracterización de la celulosa obtenida mediante Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos X (DRX) y análisis termogravimétrico (TGA), confirmó la naturaleza celulósica de las muestras. El análisis DRX reveló diferencias significativas en el índice de cristalinidad (IC) entre la NCF (81,53 ± 2,91%) y la CMNC (60,13 ± 2,38%), evidenciando el impacto del tratamiento químico en la estructura de la celulosa. Un mayor IC, como en la NCF, implica una estructura más ordenada y compacta, lo que se traduce en una mayor resistencia mecánica pero una menor capacidad de interacción debido a su reducida área superficial disponible. Por otro lado, el menor IC de la CMNC, aunque implica una menor resistencia mecánica, favorece una mayor interacción con otros materiales. Su estructura menos ordenada y mayor superficie específica proporciona más "sitios activos" donde otros materiales pueden adsorberse, adherirse o reaccionar. El análisis TGA determinó que el intervalo óptimo de estabilidad térmica de la CMNC para su uso en yacimientos petroleros se encuentra entre 120 y 215°C, destacando su potencial en aplicaciones específicas. Finalmente, la microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) revelaron diferencias morfológicas y dimensionales entre las muestras, corroborando el impacto del tratamiento químico en las propiedades de la celulosa. En la evaluación del derivado de la celulosa sintetizada CMNC, se obtuvo un mayor rendimiento en la recuperación de petróleo con CMNC al 0,1% (11 ± 0,5% de factor de recobro) en comparación con CMC comercial a la misma concentración (4,8 ± 0,5%). Este hallazgo demostró la viabilidad de utilizar subproductos agrícolas para desarrollar materiales sostenibles y de alto valor agregado en la industria energética, destacando el potencial de la CMNC como un agente de recuperación mejorada de petróleo rentable.

2025-02-01T00:00:00Z Romero Serrano, Alied José http://hdl.handle.net/123456789/10001 2025-12-31T13:29:59Z 2024-02-01T00:00:00Z

Título : Evaluación de las propiedades funcionales del α y β quitosano, como un bioadhesivo aplicable sobre un soporte celulósico Autor : Romero Serrano, Alied José Resumen : En esta investigación se realizó el estudio de las fuerzas de adhesión entre dos tipos de quitosanos α y β puros y funcionalizados, aplicados sobre un soporte de grado industrial, fabricado a partir de fibras de alfa celulosa. El quitosano es el segundo biopolímero más abundante en la naturaleza luego de celulosa, y las estructuras moleculares de sus isómeros, se distinguen únicamente por el carbono anomérico C1 de la unidad de glucosa (D-glucopiranosa). Ambos polisacáridos de alta pureza y elevado grado de desacetilación >93%, son de bajos pesos moleculares, además, possen una alta amorficidad, la cual fue confirmada por la técnica de difracción de RX. Estos polisacáridos mostraron diferencias significativas en la cuantificación de su poder bioadhesivo. El quitosano es el derivado desacetilado de la quitina y es una molécula compuesta por múltiples grupos hidroxilo primarios y secundarios (-OH) y grupos amino funcionales (-RNH2). Se realizaron dos reacciones químicas para modular las fuerzas de adhesión evidenciadas en los quitosanos α y β puros. Las fuerzas de adhesión se cuantificaron mediante una máquina de tracción universal, aplicando el método de resistencia al pelado en conformación T. Además, para profundizar la comprensión molecular de este fenómeno de adhesión, se empleó la técnica de microscopía de fuerza atómica bajo modo intermitente. Se logró demostrar la existencia de una fuerza de atracción punta-muestra, así como se identificaron los patrones de topografía superficial. Los quitosanos α y β fueron irradiados bajo luz ultravioleta y sometidos a una fotoreacción tipo injerto con el polímero polivinilpirrolidona. Las muestras se expusieron a diferentes tiempos de irradiación y luego se determinaron los cambios en las fuerzas de adhesión y la humectabilidad. Luego de 15 minutos de irradiación, se evidenciaron los valores más altos de fuerza de adhesión para ambos polisacáridos. Los cambios de humectabilidad sobre la superficie del soporte de alfa celulosa, se evidenciaron mediante mediciones del ángulo de contacto utilizando la técnica de la gota sésil. Estos resultados confirmaron las evaluaciones físico-mecánicas obtenidas con la máquina de tracción universal. La segunda reacción de funcionalización se llevó a cabo entre α- y β-quitosano con glutaraldehído como agente reticulante. La formación de enlaces covalentes relacionados con la presencia de una base de Schiff (banda imina C=N) la cual fue confirmada mediante espectros IR-TF, incrementó la fuerza adhesiva de ambos quitosanos en más de un 25%. Por otro lado, se realizó una comparación de propiedades adhesivas entre ambos quitosanos y una muestra de almidón comercial. Los resultados indicaron valores similares entre este último y el α-quitosano, mientras que el β-quitosano los duplicó. En términos de dosificación y preparación, el β-quitosano mostró un mejor desempeño. Los resultados de esta tesis doctoral profundizan en el desarrollo de nuevas formulaciones basadas en el conocimiento de la modulación de la fuerza de adhesión de estos biopolímeros, para contribuir al desarrollo tecnológico de este campo de aplicación.

2024-02-01T00:00:00Z