Autor: Néstor Escalona Burgos

Ahora fue el turno del Dr. Felipe Toledo Carrasco, quien cursó el Programa de Doctorado en Ciencias mención en Química que imparte la Universidad de Concepción.

Un gran logro en su carrera como investigador consiguió el ahora ex estudiante de postgrado del Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (NM CSC), Felipe Toledo Carrasco, al obtener su grado de Doctor en Ciencias con Mención en Química en la Universidad de Concepción.

El proyecto de tesis doctoral del Dr. Toledo “se basó en el estudio de la adsorción de furfural, un derivado de la biomasa lignocelulósica, sobre la estructura tipo perovskita de SrTiO₃ y parcialmente sustituidas SrM_xTi_1-xO₃ (M: Co, Cu), mediante las metodologías de cálculos basadas en la teoría del funcional de la densidad (DFT), empleando modelos de clúster y en condiciones de borde periódico (slabs). De ahí, que el nombre de su investigación fuera: “Estudio teórico de la adsorción de furfural sobre estructura tipo perovskita de SrTiO₃ y parcialmente sustituidas SrM_xTi_1-XO₃ (M: Co, Cu)”.

Al respecto, el Dr. Toledo expresó que “el objetivo del estudio fue aportar antecedentes teóricos de la adsorción a los investigadores experimentales, y constituir una guía para futuras síntesis de estos materiales, medidas de actividad catalítica para la obtención de productos de alto valor añadido y luego llevar a cabo estudios de mecanismos de reacción (por DFT)”.

En ese sentido, y “considerando que uno de los objetivos del NM CSC, es diseñar nuevos materiales para su potencial aplicación en un proceso catalítico heterogéneo, esta tesis doctoral se focalizó en el modelamiento (por DFT) de materiales basados en óxidos mixtos con estructura tipo perovskitas, con el fin de investigar su comportamiento en la adsorción para derivados de la biomasa lignocelulósica como lo es el furfural”, sostuvo el investigador.

Por ello, “haber obtenido mi grado de Doctor con concepto de sobresaliente, significó una gran satisfacción. Lo anterior, fue validado por mis profesores de Pregrado, Postgrado y Directores de Tesis: Profesor guía, Dr. Eduardo Delgado Ramírez de la Universidad de Concepción y Profesora co-guía, Dra. Ximena Zárate Bonilla de la Universidad Autónoma de Chile, quienes destacaron mi responsabilidad, prolijidad, compromiso con el Programa de Doctorado y el desarrollo de mi tesis doctoral”.

Además, sobre pertenecer al NM CSC, el Dr. Toledo, explicó que “es un gran orgullo y oportunidad para mi crecimiento personal y profesional, ya que me permite trabajar con equipos multidisciplinarios, aprendiendo nuevos conocimientos y estableciendo redes de investigación nacionales e internacionales”.

Finalmente, al consultarle sobre sus próximos desafíos, indicó: “Espero reinsertarme en el sector productivo a través de un grupo de Investigación y Desarrollo en el área industrial, y seguir con las colaboraciones con los miembros del Núcleo Milenio CSC”.

Se trata de Sebastián Ormazábal, estudiante del Doctorado en Ciencias de la Ingeniería área Ingeniería Química y Bioprocesos de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

El estudiante de doctorado y miembro del Núcleo Milenio CSC, Sebastián Ormazabal, asistió al congreso “32nd European Symposium on Applied Thermodynmics 2022” que se celebró en Graz, Austria.

En el congreso, Ormazabal presentó un póster con su trabajo “Liquid-liquid separation of guaiacol from n-hexane using glycols and their choline chloride-baed eutectic mixtures”, el cual trata sobre la separación de guaiacol desde un medio orgánico (hexano) utilizando solventes convencionales (glicoles como etilenglicol, 1,2-propanodiol y 1,4-butanodiol) y solventes eutécticos profundos (DESs por su sigla en inglés) basados en cloruro de colina.

Sobre su trabajo, el estudiante indicó que “lo que hicimos fue hacer un estudio de equilibrio líquido-líquido para encontrar el solvente más adecuado para el sistema en cuestión, encontrando que en términos generales los DESs son más selectivos por el guaiacol que los solventes convencionales. También medimos las densidades y viscosidades de las diferentes mezclas estudiadas, debido a la relevancia de estas propiedades en la implementación a nivel industrial. Finalmente, todos los datos experimentales obtenidos fueron modelados a través de distintas ecuaciones termodinámicas como PC-SAFT (ecuación de estado).

La importancia del estudio radica en que la remoción de guaiacol, una molécula perteneciente a la familia de los metoxifenoles, es de gran interés para la obtención de los compuestos químicos “BTX” (utilizados en la obtención de combustibles y plásticos) vía catálisis. Además, el estudio se enmarca en mi tesis doctoral en la que se apunta a la remoción de metoxifenoles (familia a la que pertenece el guaiacol) que se encuentran presentes en el bio-oil, un líquido resultante del pirólisis de la biomasa alta en lignina, lo cual lo vuelve importante para el desarrollo de biorrefinerías.

El estudiante también señaló que “considero que fue una experiencia muy importante y enriquecedora, no sólo por la información que allí se comparte, sino también por las personas que uno puede conocer (gente experta en distintas áreas) y de las cuales se puede aprender mucho. En mi opinión, creo que esta instancia es clave para la generación de redes de colaboración, ya sea con otros estudiantes de doctorado o bien derechamente con sus supervisores, lo cual lo considero relevante para mi formación como estudiante de doctorado”.

Claudio Contreras se encuentra en Madrid trabajando con un grupo de investigación destacado en el área de la ciencia de los materiales.

El estudiante del Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (Núcleo Milenio CSC), Claudio Contreras, realiza actualmente una estadía en Madrid en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). El doctorando en Ciencias de la Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile (UC) se encuentra desarrollando una investigación en el laboratorio de la profesora Ana Belén Dongil de Pedro, para su tesis titulada “Síntesis del Jet-fuel a partir de derivados de la biomasa utilizando carburos de renio y molibdeno”.

Claudio Contreras forma parte del equipo de trabajo del Laboratorio de Materiales Catalíticos, a cargo del director del Núcleo Milenio CSC y académico de la Facultad de Química y de Farmacia y de la Escuela de Ingeniería UC, Dr. Néstor Escalona.

El estudiante explica que su investigación “se enfoca en buscar la síntesis de combustibles de aviación a partir de compuestos derivados de la biomasa (para combatir el uso de combustibles fósiles y poder disminuir la cantidad de CO₂ emitido), utilizando moléculas plataforma, en mi caso furfural y acetona, las cuales pueden ser obtenidas de material vegetal. Esto es relevante debido a que es una revalorización del material vegetal, el cual es de mucha abundancia en el planeta”.

Dentro de su investigación en Madrid trabajando con catalizadores heterogéneos, Claudio notó “que el utilizar hidrotalcitas con metales de transición para realizar condensaciones aldólicas da resultados notables, especialmente la hidrotalcita de Cobre, la cual ha resultado ser bastante activa. Aunque no hidrogena completamente el producto principal de la condensación como se anticipaba, esperamos que, si la modificamos de alguna manera, ya sea impregnándoles algún otro metal o modificando su estructura con algún tratamiento, pueda generar los productos esperados”, indica.

Claudio valora positivamente su experiencia de investigación adquirida en Madrid, ya que, “es una oportunidad única el viajar a otro continente y poder desarrollar mi tesis de doctorado, especialmente con un grupo interdisciplinario con una amplia cantidad de técnicas de caracterización. Además, es una oportunidad para conocer distintas realidades y gente para realizar colaboraciones a futuro”.

El reconocimiento fue otorgado por la División de Catálisis y Adsorción de la Sociedad Chilena de Química.

Motivada y contenta, se siente la académica de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Concepción e investigadora de Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (NM CSC), Dra. Carla Herrera Hernández, luego que la División de Catálisis y Adsorción de la Sociedad Chilena de Química, la reconociera con el Premio a la Mejor Tesis Doctoral en Catálisis del país.

La Dra. Herrera, también es editor revisor y miembro del consejo editorial de la revista Nanoscience-Frontier in Chemistry e Investigador Responsable del proyecto Fondecyt Postdoctoral ANID titulado Catalytic conversion of biomass-derived furans to value-added acid anhydrides and dicarboxylic acids over new perovskite/carbon hybrid catalysts. “Mi área de especialización incluye reacciones de hidrogenación y oxidación parcial de moléculas derivadas de la biomasa, para la obtención de productos químicos de mayor valor agregado sobre catalizadores a base de carbono”.

Este contexto, fue distinguida con su tesis: “Hidrogenación catalítica de furfural sobre catalizadores nanohíbridos en la interfase de emulsiones water-oil”. “Mi tesis consistió en el estudio del 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”.

Para obtener esta distinción, agregó la investigadora: “Debí pasar por un proceso de postulación, por lo que el reconocimiento me enorgullece y me motiva a continuar trabajando arduamente en la disciplina”.

Respecto a su vínculo con NM CSC, la Dra. Herrera indicó: “Mi tesis de doctorado fue un aporte en el fortalecimiento de la línea de hidrogenación catalítica de Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (Núcleo Milenio CSC)”.

Dentro de sus próximos desafíos y puesto que el premio consiste en realizar una Keynote en el congreso de la Federación Iberoamericana de Sociedades de Catálisis (FISOCAT), la Dra. Carla Herrera expondrá el tema: “Valorización de furfural en la interfase de emulsiones acuoso-orgánica en presencia de catalizadores híbridos funcionalizados Ni-CNTs”. Este evento se realizará online por el contexto de la pandemia y es organizado por el directorio de SBcat junto con la Universidad de Rio Grande do Norte (Brasil).

La investigación se centra en el diseño de catalizadores del tipo «single-atom» y «single-site» para catalizar transformaciones de interés en valorización de biomasa y química fina.

Muy contenta, está la investigadora de Núcleo Milenio sobre Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (CSC) y académica de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Concepción, Dra. Carla Herrera Hernández, al ser parte del equipo que adjudica proyecto ECOS-ANID convocatoria 2021, llamado: “Noble metal single site and nanoparticle hydrogenation catalysts on titania nanotubes”.

Este proyecto de investigación, explicó la Dra. Herrera, “nace gracias a un trabajo colaborativo, entre el grupo de investigación liderado por el Dr. Philippe Serp de Université Toulouse III – Paul Sabatier experto en catálisis por metales y un equipo de académicos chilenos: desde la Universidad Andrés Bello la Dra. Cecilia Torres (Investigadora principal), y representando a la Universidad de Concepción, el Dr. Cristian Campos y yo, ambos de la Facultad de Ciencias Químicas”.

En palabras simples explicó la Dra. Herrera, “la investigación se centra en el diseño de catalizadores del tipo «single-atom» y «single-site» empleando como soporte nanotubos de TiO2 para catalizar transformaciones de interés en química fina y valorización de biomasa”.

En este contexto, haber adjudicado, significa “poder expandir nuestra red de colaboraciones con un grupo de investigación del más alto nivel en Francia. Además, esta adjudicación abre la puerta al estudio de valorización de moléculas derivadas de la biomasa sobre una nueva y novedosa clase de sistemas catalíticos”.

Otro aspecto a destacar, expresó la Dra. Herrera, es que este proyecto, “nos dará acceso a equipamiento de última generación para la caracterización de los nanomateriales, además de permitir la movilidad de equipos de trabajo entre un país y otro, por lo que estamos muy contentos y expectantes”, destacó la Dra. Herrera.