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El furfural es una de las moléculas plataforma derivada de la biomasa residual más prometedoras como materia prima alternativa para la fabricación de combustibles y productos químicos.
Uno de los mayores desafíos científicos para el aprovechamiento de la biomasa residual como materia prima para la producción sustentable de combustibles y productos químicos de mayor valor podría estar más cerca de hallar una solución gracias a los resultados obtenidos en la investigación de Carla Herrera como parte de su tesis del Doctorado en Química de la UC.
A pesar de que los derivados de la biomasa han atraído creciente atención como alternativa sustentable al petróleo, científicos de todo el mundo aún enfrentan importantes desafíos para su transformación debido a sus propiedades químicas y fisícoquímicas, en particular la dificultad para separar los productos claves en un medio de reacción.
La investigación de Carla Herrera es el primer trabajo científico que utiliza el concepto de sistemas en emulsión para la transformación de moléculas derivadas de la hemicelulosa, como lo es el furfural y se enfocó en la hidrogenación catalítica de furfural sobre catalizadores nanohíbridos en la interfase de emulsiones water/oil.
Carla Herrera destaca que la investigación demostró “el rol clave que juegan las propiedades humectantes (balance hidrofílico/hidrofóbico de la superficie) de los catalizadores nanohíbridos Ni/CNTox en el aumento de la actividad catalítica en la conversión de furfural y formación de gotas de emulsiones estables”.
Asimismo, la investigadora señala que el estudio reveló que “existe relación directa entre el grado de funcionalización del catalizador híbrido con diversos parámetros de la emulsión (tamaño de las gotas de emulsión, fracción de emulsión y tipo de emulsión). La conversión de furfural sobre estos sistemas catalíticos favoreció la formación de Ciclopentanona, el cual es un intermediario relevante en los procesos de síntesis de elaboración de gomas, pesticidas, fragancias y en la industria farmacéutica. Finalmente, logramos obtener altas concentraciones del producto clave de la reacción y su separación desde el medio reaccionante”.
Para realizar el estudio, los catalizadores fueron preparados mediante impregnación incipiente y caracterizados mediante diferentes técnicas fisicoquímicas, tales como HRTEM, He-TPD/MS, H2-TPR, NH3-TPD/MS, Fisisorción de N2, Quimisorción de CO, XRD, XPS, ángulo de contacto y microscopía óptica/fluorescente. Las reacciones de conversión catalítica fueron llevadas a cabo en un reactor batch, variando la temperatura de reacción (150-250 °C), presión de H2 (2-5 MPa) y razón de solvente orgánico/acuoso.
Durante la investigación Carla Herrera realizó una estadía de 6 meses en The University of Oklahoma en Estados Unidos, donde contó con la colaboración del Professor Daniel Resasco, uno de los más destacados científicos del área de Catálisis Heterogénea. Dicha experiencia señala Carla Herrera, “fortaleció mis conocimientos de síntesis de materiales híbridos y su aplicación en el área de catálisis y procesamiento de moléculas derivadas de la biomasa. Durante este periodo estudiamos la reacción de Hidroalquilación entre m-cresol y ciclopentanona sobre zeolitas hidrofobizadas mediante funcionalización con organosilanos”.
Los principales resultados de la investigación se encuentran en cuatro artículos publicados en las revistas Fuel y Catalysis Communications (Ver sección Publicaciones).
Actualmente, Carla Herrera es investigadora postdoctoral del Núcleo Milenio CSC donde forma parte del equipo del Laboratorio de Nanomateriales dirigido por la Dra. Gina Pecchi en la UdeC.
Información: Ana María Abraham, periodista del Núcleo Milenio CSC en Santiago.