Proyectos
Estudio de la relación entre la estructura y las propiedades de catalizadores obtenidos a partir de minerales arcillosos.
Resumen
Actualmente la obtención de sólidos es parcialmente comprendida a nivel atómico y, como en el desarrollo de los catalizadores, la síntesis de materiales con estructura y propiedades controladas posee aun un importante ingrediente empírico. Esto plantea la necesidad de trazar estrategias específicas para analizar los pasos que llevan a la formación del sólido y su comprensión a escala atómica (1-3). La búsqueda de nuevas estrategias de síntesis controlada de catalizadores sólidos tiene grandes implicaciones en otros campos de la ciencia de materiales, donde la relación entre la estructura y las propiedades son la esencia. El desarrollo sistemático de nuevos sólidos ha tenido una considerable expansión durante los últimos años como consecuencia de la necesidad de suministrar al sector productivo alternativas de alta calidad tecnológica con viabilidad económica y que garantice procesos ecológicamente limpios. Este proyecto se enmarca dentro de la línea de investigación del grupo Estado Sólido y Catálisis Ambiental (ESCA), orientada principalmente a la identificación y desarrollo potencial tecnológico de arcillas expandibles (tipo 2: 1) colombianas, incrementando su débil valor agregado mediante modificaciones a nivel molecular aplicando conocimiento básico proveniente de la química del estado sólido y orientando sus aplicaciones tecnológicas principalmente hacía la generación de nuevos procesos ambientales o de soluciones a algunos de los problemas de polución de gran incidencia en nuestro medio. Grandes esfuerzos se han venido desarrollando a nivel mundial con el objetivo de hacer viable y extendido el uso de catalizadores obtenidos a partir de minerales arcillosos. En efecto, procedimientos de pilarización o delaminación de las arcillas naturales permiten obtener sistemas promisorios en el desarrollo de soportes catalíticos y/o directamente catalizadores con comportamientos potencialmente controlables que son función de la estructura porosa y las propiedades químicas superficiales del material. Numerosos estudios sobre síntesis de arcillas pilarizadas (PILCs, por sus siglas en inglés: Pilared Interlayered Clay) aparecen citados en la literatura, destacando diversas aplicaciones en catálisis; sin embargo, su uso como catalizadores comerciales es muy limitado debido a que el proceso de síntesis desarrollado a nivel de laboratorio es aún difícil de extender a escala industrial. El método de laboratorio está basado esencialmente en la mezcla de una suspensión diluida de arcilla con la solución pilarizante diluida, proceso que involucra gran tiempo y elevados volúmenes de agua (4) Para que el proceso de pilarización pueda ser escalado a nivel industrial se requiere una simplificación de los procedimientos y una optimización de las operaciones unitarias involucradas. Desde el punto de vista técnico y económico, las condiciones óptimas para el escalamiento de la síntesis de PILCs, supone el uso de suspensiones concentradas de arcillas y en lo posible, el empleo de la arcilla en polvo con mínimos pretratamientos; igualmente, el uso de soluciones concentradas del agente pilarizante y una reducción en el tiempo de contacto entre la arcilla y la solución pilarizante(5). La aplicabilidad y extensión tanto del procedimiento de pilarización como de delaminación de arcillas implica un estudio de la estructura y su relación con la actividad catalítica. Adicionalmente, la elaboración de extrusados basados en arcillas pilarizadas facilitaría su implementación en sistemas de tratamiento de compuestos orgánicos industriales. Acogiendo el objetivo general de la presente convocatoria de garantizar la continuidad y dinámica investigativa de los grupos consolidados, este proyecto apunta a centrar esfuerzos en la consolidación de los procesos generales de síntesis de catalizadores utilizando minerales arcillosos colombianos. Así, la necesidad de reunir en forma sistemática los mejores resultados de las diferentes etapas en la síntesis de dichos catalizadores se convierte en el eje central del presente proyecto, el cual se orienta a establecer metodologías básicas y viables de síntesis de arcillas pilarizadas hasta prototipo de 0.5Kg como etapa fundamental para su futura extensión a la síntesis industrial y, de otro lado, a establecer algunos de los principales parámetros, a nivel de laboratorio, para el uso de arcillas delaminadas como soporte catalítico en reacciones de oxidación.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:II CONVOCATORIA DE REFINANCIACIÓN A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN. DIB - 2008
Modalidad:II CONVOCATORIA DE REFINANCIACIÓN A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN. DIB - 2008
Responsable