Diseño molecular de solventes para la optimización de la conversión de reacciones en medios bifásicos

Autores
Arias Martin, Nicolás Alejandro; Ferro Guzmán, Emmanuel
Año de publicación
2022
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis de grado
Estado
versión publicada
Colaborador/a o director/a de tesis
Scilipoti, José Antonio
Vélez, Alexis Rafael
Descripción
Proyecto Integrador (IQ)--FCEFN-UNC, 2022
Fil: Arias Martin, Nicolás Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Ferro Guzmán, Emmanuel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Las reacciones de esterificación permiten obtener una gran variedad de productos relevantes para la industria. Sin embargo, la producción tradicional de estos compuestos (catálisis ácida a altas temperaturas) presenta desventajas asociadas a altos costos de producción, corrosión y complejos procesos de recuperación. Frente a este panorama, se han investigado nuevos sistemas de reacción que permitan alcanzar condiciones más seguras, económicas y sustentables. Entre estas nuevas alternativas, se destacan las reacciones enzimáticas en medios bifásicos. La fase no acuosa puede ser un solvente orgánico, un solvente supercrítico o un líquido iónico. En estos sistemas, reactivos y enzimas pueden coexistir en distintas fases líquidas, permitiendo nuevos caminos de síntesis, así como también un amplio margen para mejorar selectividades y conversiones en el equilibrio. Desde el punto de vista de la ingeniería, la maximización de la conversión en el equilibrio químico, constituye un criterio importante a la hora de optimizar una reacción enzimática. No obstante, la evaluación de los parámetros de proceso (como el tipo de solvente a utilizar, temperatura, volúmenes de fases y alimentación de sustratos) demanda una gran cantidad de tiempo y recursos. En este proyecto integrador, se enfrentó el problema de maximizar la conversión de equilibrio, a través del estudio de los factores que la afectan y del diseño molecular de solventes. Debido a la gran cantidad de compuestos que pueden actuar como solventes en este tipo de reacciones, se utilizó el modelo termodinámico a contribución grupal UNIFAC para calcular las constantes de equilibrio de las reacciones estudiadas. Dichas constantes, se emplearon para validar un algoritmo, capaz de calcular las conversiones de equilibrio mediante un análisis de estabilidad de fases. Una vez validado el algoritmo, este se integró al software ECOFAS, el cual se utilizó para el diseño molecular y la selección de aquellos solventes capaces de maximizar la conversión de una reacción dada.
Fil: Arias Martin, Nicolás Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Ferro Guzmán, Emmanuel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Materia
Proyecto Integrador IQ
Ingeniería química
Termodinámica
Catálisis
Equilibrio químico
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Repositorio
Repositorio Digital Universitario (UNC)
Institución
Universidad Nacional de Córdoba
OAI Identificador
oai:rdu.unc.edu.ar:11086/553055
Acceder
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Las reacciones de esterificación permiten obtener una gran variedad de productos relevantes para la industria. Sin embargo, la producción tradicional de estos compuestos (catálisis ácida a altas temperaturas) presenta desventajas asociadas a altos costos de producción, corrosión y complejos procesos de recuperación. Frente a este panorama, se han investigado nuevos sistemas de reacción que permitan alcanzar condiciones más seguras, económicas y sustentables. Entre estas nuevas alternativas, se destacan las reacciones enzimáticas en medios bifásicos. La fase no acuosa puede ser un solvente orgánico, un solvente supercrítico o un líquido iónico. En estos sistemas, reactivos y enzimas pueden coexistir en distintas fases líquidas, permitiendo nuevos caminos de síntesis, así como también un amplio margen para mejorar selectividades y conversiones en el equilibrio. Desde el punto de vista de la ingeniería, la maximización de la conversión en el equilibrio químico, constituye un criterio importante a la hora de optimizar una reacción enzimática. No obstante, la evaluación de los parámetros de proceso (como el tipo de solvente a utilizar, temperatura, volúmenes de fases y alimentación de sustratos) demanda una gran cantidad de tiempo y recursos. En este proyecto integrador, se enfrentó el problema de maximizar la conversión de equilibrio, a través del estudio de los factores que la afectan y del diseño molecular de solventes. Debido a la gran cantidad de compuestos que pueden actuar como solventes en este tipo de reacciones, se utilizó el modelo termodinámico a contribución grupal UNIFAC para calcular las constantes de equilibrio de las reacciones estudiadas. Dichas constantes, se emplearon para validar un algoritmo, capaz de calcular las conversiones de equilibrio mediante un análisis de estabilidad de fases. Una vez validado el algoritmo, este se integró al software ECOFAS, el cual se utilizó para el diseño molecular y la selección de aquellos solventes capaces de maximizar la conversión de una reacción dada.
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