Autor: Ana María Abraham

La conferencia ESAT 2021 se realizó entre el 5 y 9 de julio de manera 100% virtual desde Francia.

Roberto Canales, investigador joven del Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (Núcleo Milenio CSC) y académico de la Universidad Católica participó el pasado 9 de julio en la 31.º Edición del European Symposium on Applied Thermodynamics (ESAT 2021) el más importante encuentro científico en termodinámica aplicada de Europa.

La conferencia reunió a representantes de la academia y la industria de diferentes áreas dentro de la termodinámica, entre ellas la termofísica de sistemas complejos, termodinámica molecular y estadística, modelación y simulación de dinámica molecular, y quimioinformática, todas ellas con enfoque en aplicaciones prácticas.

La presentación del investigador del Núcleo Milenio CSC, titulada “Thermodynamic Study of the Separation of Guaiacol from Solvents Used in the Bio-Oil Catalytic Upgrade to Fuels” abordó la extracción del guaiacol, una molécula derivada de la biomasa, desde compuestos orgánicos (dodecano y hexadecano) con solventes polares. Dichos resultados corresponden a la tesis del Magíster en Ciencias de la Ingeniería UC de Matías Campos, supervisada por  Roberto Canales y Néstor Escalona, Director del Núcleo Milenio CSC, y que fueron publicados en la revista Fuel. Por último, el investigador también dio a conocer nuevos resultados dentro de la línea de investigación en termodinámica que muestran el potencial de un tipo particular de solventes para extraer moléculas derivadas de la biomasa.

Al respecto Roberto Canales detalló: ”…mostramos que el metanol, etanol y acetona no son buenos solventes de extracción desde alfiáticos de cadena corta como el hexano, debido a que son más miscibles con ese compuesto que el dodecano o el hexadecano. Por lo tanto, para extraer guaiacol desde hexano, los glicoles, como el etilenglicol aparecen como mejor alternativa. Mejor aún, también sirven para extraer desde alifáticos de cadena larga como dodecano o hexadecano. Además, al agregar cloruro de colina al etilenglicol, se forma un solvente eutéctico profundo, con el cual mejoramos la selectividad de guaiacol comparado con el etilenglicol puro. En consecuencia, los solventes eutécticos profundos tienen potencialidad para extraer moléculas provenientes de la biomasa lignocelulósica desde fases alifáticas”.

Se trata del Dr. Oscar Gómez Cápiro, cuya investigación busca diseñar catalizadores que permitan obtener altos rendimientos de anhídrido maleico.

Una beca de manutención por un periodo de dos años fue otorgada por la Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo de la Universidad de Concepción, al postdoctorado de Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (NM CSC), Dr. Oscar Gómez Cápiro.

La adjudicación de la beca, explicó el Dr. Gómez, “permitirá concentrarme completamente en la ejecución del proyecto y seguir trabajando bajo la supervisión del Profesor Alejandro Karelovic, con  acceso a los equipos e instalaciones de la Universidad de Concepción que son imprescindibles para cumplir los objetivos planteados”.

En efecto el proyecto del Dr. Gómez, pretende diseñar catalizadores que a partir de la oxidación parcial de furfural permitan conseguir altos rendimientos de anhídrido maleico, “un compuesto químico utilizado desde la industria farmacéutica hasta la de pinturas. Esta investigación, se enfoca en lograr un producto de elevado interés comercial a partir de furfural, obtenido de la biomasa y evitar utilizar derivados del petróleo, una forma de disminuir la huella de carbono de los productos que se alcanzan a partir del anhídrido maleico”, expresó el investigador.

Además, este proyecto, explicó el Dr. Gómez, “está directamente vinculado al objetivo principal del Núcleo Milenio CSC que es utilizar catalizadores para obtener productos químicos estratégicos de manera sustentable y utilizando derivados de la biomasa, como es el caso del anhídrido maleico, imprescindible en la industria química mundial. El uso de furfural de origen vegetal como materia prima permite integrar completamente mi proyecto en el marco del Núcleo”.

En ese sentido, contar con esta beca, “se complementa perfectamente con mi preparación durante el doctorado y es muy importante en mi carrera profesional dado que puedo consolidarme como investigador en un tema de alto interés científico. Mi desafío es poder establecer una línea de investigación propia con el respaldo de los resultados y conocimientos adquiridos en esta etapa”, destacó el Dr. Oscar Gómez.

Información: Monserrat Chávez, periodista del Núcleo Milenio CSC en Concepción.

El Ingeniero Civil Químico Matías Campos, obtuvo el reconocimiento por su tesis del Magíster en Ciencias de la Ingeniería de la UC donde abordó la extracción del guaiacol desde compuestos orgánicos con solventes polares.

En abril de 2020 Matías Campos defendió su tesis dirigida por los doctores Néstor Escalona y Roberto Canales, ambos investigadores del Núcleo Milenio CSC y académicos de la UC, y hace pocas semanas recibió el Premio a la Mejor Tesis de Magíster de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Católica de Chile.

El reconocimiento es otorgado anualmente al mejor trabajo de tesis del programa de Magíster en Ciencias de la Ingeniería UC con el propósito de estimular la innovación científica y el rigor del trabajo de investigación de sus estudiantes.

El objetivo de la investigación fue entender y modelar la extracción del guaiacol desde compuestos orgánicos (dodecano y hexadecano) con solventes polares. Matías comenta que el primer paso fue realizar “un estudio de los compuestos puros, donde se les midió densidad y viscosidad para entender su comportamiento. Luego, se estudiaron las mezclas de compuestos miscibles, midiéndoles la densidad y viscosidad de mezcla, en este caso fueron las mezclas de guaiacol + metanol, etanol o acetona. A partir de esta primera etapa se logró probar que los solventes interactuaban de excelente forma con el guaiacol.”

La segunda etapa de la investigación consistió en “medir el equilibrio líquido-líquido entre el guaiacol y hexadecano o dodecano, concluyendo que no existe gran afinidad, por lo que es factible realizar la extracción. Finalmente, se realizó el estudio del equilibrio ternario donde se concluyó que para realizar la extracción del guaiacol desde dodecano o hexadecano, el mejor solvente es el metanol, ya que presenta altas selectividades y comportamiento idóneo según los potenciales sigmas”, detalló el ingeniero.

Roberto Canales, co-tutor de la tesis señaló que se trata de “un estudio muy novedoso que provee nuevos datos a la literatura de la extracción de guaiacol desde compuestos alifáticos de cadena larga. Esto es un paso inicial muy importante para comprender detalladamente los procesos de purificación de la fracción orgánica del bio oil.”

Profesional y docente en tecnologías renovables

Durante el Magíster, Matías viajó a Finlandia para realizar una estadía en el Johan Gadolin Process Chemistry Centre de la Åbo Akademi University de Finlandia. Allí, colaboró con la investigación que el Laboratorio de la Dra Mäki-Arvela realiza para recuperar los componentes fenólicos del Abedul para la producción de biocombustible.

El profesor Canales destacó que fruto de la estadía se logró “concretar un nuevo estudio para extraer guaiacol desde alifáticos de cadena más corta como hexano usando solventes eutécticos profundos, datos que han sido útiles para analizar la purificación de jet fuel producido por la plataforma de la biomasa”.

Actualmente Matías es Ingeniero de Planificación y Estrategia en COPPTECH, donde está a cargo de realizar el encapsulamiento de la tecnología de la empresa en un programa inteligente que permita ordenar las formulaciones existentes y sugerir nuevas para potenciales clientes. Además, participa en la optimización de procesos internos y realiza seguimiento de las distintas áreas para buscar nuevas oportunidades de mejora.

Matías también combina su carrera con la docencia, pues desde el año 2020 es Profesor Instructor del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos de la UC, donde enseña termodinámica, un área directamente relacionada con su tesis.

Los resultados de la investigación están publicados en un artículo de la revista Fuel.

Información: Ana María Abraham, periodista del Núcleo Milenio CSC en Santiago.

El proyecto de título busca conseguir producir productos de mayor valor agregado a partir de moléculas derivadas de la biomasa, contribuyendo a procesos más sustentables.

Muy contento se encuentra Edgardo Leal Villarroel, estudiante de postgrado de Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (Núcleo Milenio CSC), al obtener recientemente su grado de Magíster en Ciencias con Mención en Química en la Universidad de Concepción.

El proyecto, explicó Edgardo, titulado “Conversión catalítica de ácido levulínico sobre catalizadores de Ru/BaZrO₃ y Ru/SrZrO₃”, consistió en estudiar las propiedades básicas de los catalizadores y su influencia en la conversión catalítica del ácido levulínico. Se encontró que a una temperatura de reacción menor que <200°C influye la cantidad de sitios básicos, mientras que sobre 200°C es más importante la fuerza de los sitios básicos. Además, se complementó el estudio con determinación de parámetros cinéticos”.

En este contexto, “el proyecto estuvo muy relacionado con el Núcleo Milenio CSC, ya que busca conseguir producir productos de mayor valor agregado a partir de moléculas derivadas de la biomasa, contribuyendo a procesos más sustentables en la búsqueda de sustitutos a los derivados de la explotación de los combustibles fósiles”.

“Haber obtenido el Magíster en la Universidad de Concepción, fue un logro muy importante, ya que conseguir mejorar mi formación en catálisis ya que conté con la valiosa contribución de mis profesoras guías, la Dra. Catherine Sepúlveda y Dra. Gina Pecchi, ambas destacadas investigadoras en el área. También profundicé mis habilidades en investigación, preparándome de mejor forma para los desafíos a futuro como investigador”.

En ese sentido, “me siento satisfecho y feliz, fue un trabajo muy completo que a pesar de las restricciones por la situación sanitaria se logró llevar a término en muy buena forma y con muy buenos resultados. En esa línea, me gustaría seguir estudiando hasta obtener el grado de Doctor en Química, para continuar la carrera de investigador, que es que me apasiona mucho”, destacó Edgardo Leal.

Información: Monserrat Chávez, periodista del Núcleo Milenio CSC en Concepción.