Posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales

Separación adsortiva de etano y etileno

Resumen

El etileno es una de las materias primas más importantes de la industria química. Su empleo requiere una gran pureza, lo provoca que gran parte de la energía que se consume en el proceso productivo se utilice en la purificación del etileno. La separación de etano y etileno es particularmente compleja debido a las similitudes entre las dos moléculas. Actualmente, el etano y el etileno se separan por destilación criogénica, un proceso que consume grandes cantidades de energía y, por lo tanto, con gran impacto ambiental. Una alternativa a la destilación criogénica es la separación adsortiva, utilizando tamices moleculares selectivos. En este proyecto se sintetizan y caracterizan tamices moleculares potencialmente útiles en la separación de mesclas de etano y etileno.

Objetivo
  1. Desarrollo de tamices moleculares selectivos a etano o etileno.
Actividades
  1. Síntesis de tamices moleculares con distribuciones controladas de tamaños de cristales.
  2. Registrar curvas experimentales de desorción de etano etileno y sus mezclas en muestras compuestas por monocristales. Las curvas de desorción se registran en un cromatografo de columnas de longitud cero y a partir de ellas se determinan: isotermas de adsorción de componentes puros, isotermas de adsorción de mezclas y coeficientes de difusión.
  3. Implementar algoritmos numéricos para obtener las isotermas de adsorción y los coeficientes de difusión de las curvas experimentales de desorción.
  4. Realizar simulaciones moleculares de los procesos de adsorción y transporte de etano, etileno y sus mezclas.

 

 

Cosecha de agua atmosférica utilizando desecantes
Resumen

El calentamiento global ha provocado escases de agua en vastas regiones del planeta. La mitigación de las causas del calentamiento global es un proceso a largo plazo que requiere de soluciones paliativas temporales. Es aquí donde la cosecha de agua atmosférica puede jugar un rol decisivo. Sin embargo, los procesos de condensación de agua atmosférica generan un gran impacto ambiental debido a su gran consumo energético. Una forma de reducirlo es introducir materiales que adsorban las moléculas de agua presentes en el aire y luego las devuelvan aumentando la humedad relativa. Esta concentración del agua reduce el costo energético del proceso de cosecha de agua. Se requiere, por lo tanto, el desarrollo de materiales desecantes capaces de adsorber selectivamente y desorber el agua atmosférica con un consumo de energía mínimo.

Objetivo
  1. Desarrollo de adsorbentes selectivos a agua, con mínimas entalpías molares de adsorción.
Actividades
  1. Síntesis y caracterización de desecantes con interacciones adsorbato-adsorbente débiles.
  2. Registrar curvas experimentales de transporte de agua en presencia de gradientes de temperatura.
  3. Implementar algoritmos numéricos para describir el transporte de agua a través de una cama de desecante.
  4. Realizar simulaciones moleculares de los procesos de adsorción y transporte de agua en los desecantes objeto de estudio.
  5. Implementación de un dispositivo de cosecha de agua del aire.

 

Implementación de una librería en python de cálculos de isoconversión para cinética anisotérmica
Resumen

Los métodos de isoconversión se han utilizado con éxito para determinar: el tiempo de vida de cierto material ante un prolongado estrés térmico, la viabilidad de aprovechar residuos orgánicos como biocombustible, la posibilidad de generar materias primas a partir de pirólisis, las condiciones de almacenamiento de material inflamable, el tiempo de caducidad de medicamentos, así como las condiciones óptimas de síntesis de determinadas reacciones que involucran procesos térmicos. Sin embargo, estos métodos son muy laboriosos ya que involucran: integración numérica, optimización de funciones y regresiones lineales, en repetidas ocasiones. Es por ello que se requiere un software especializado para el procesamiento de los datos experimentales.

Objetivos
  1. Ampliar las funcionalidades del módulo en Python pICNIK.
  2. Describir la cinética de procesos de desorción de agua mediante métodos de isoconversión y establecer condiciones óptimas de desgasificación.
  3. Describir la cinética de procesos pirolíticos de polímeros para obtención de carbón activado mediante métodos de isoconversión.
Actividades
  1. Síntesis de tamices moleculares.
  2. Síntesis de polímeros.
  3. Realizar experimentos de análisis térmico que permitan realizar estudios de isoconversión.
  4. Implementar en Python funciones para adquisición y procesamiento de datos con métodos de isoconversión.