El catalizador elimina totalmente el material particulado y otros gases tóxicos emitidos por motores diesel. Continue reading Invento mexicano reduce totalmente los contaminantes de los automóviles
• El proceso mejora la calidad de los hidrocarburos mexicanos y reduce las emisiones contaminantes al ambiente, dijo Sergio Fuentes Moyado, director del Centro de Nanociencias y Nanotecnología
• Protegido con una patente, el desarrollo cuenta con prototipos y pruebas a escalas experimental y piloto; espera la aprobación de Petróleos Mexicanos para avanzar a escala industrial en una refinería de la paraestatal
Para generar combustibles “ultralimpios” con bajo contenido de azufre y menos emisiones contaminantes al ambiente, Sergio Fuentes Moyado, director del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, encabeza un proyecto multi institucional para llevar a la industria petrolera un nanocatalizador que separa el azufre del petróleo.
Luego de tres años de investigación a escalas experimental y piloto, el desarrollo tecnológico cuenta con prototipos, una patente nacional y está listo para probarse en la industria, en alguna refinería.
En la actualidad, en los países desarrollados se admiten menos de 30 partes por millón de azufre en las gasolinas y menos de 15 en el diésel. “En principio los petróleos se clasifican en ligeros y pesados, según la densidad y el número de impurezas que contiene”, el problema es que el petróleo mexicano tipo Maya, agrupado entre los crudos pesados, tiene hasta 30 mil partes por millón de ese elemento químico, muy contaminante para el ambiente.
“Con el nanocatalizador logramos bajar el diésel a 10 ó 15 partes de azufre por millón durante el proceso de refinación llamado hidrodesulfuración o eliminación del azufre”, destacó Fuentes Moyado, ingeniero químico y doctor de Estado en ciencias físicas.
Además del grupo del CNyN, en el proyecto participan, por parte de la UNAM, los institutos de Física y de Investigaciones en Materiales, así como el Centro de Ciencias Aplicadas y de Desarrollo Tecnológico. Interinstitucionalmente, las universidades Veracruzana, Autónoma Metropolitana, Autónoma de Baja California, del Papaloapan, de Texas en San Antonio, Estados Unidos y el Instituto de Investigación sobre Catálisis y Medio Ambiente (IRCELYON, por sus siglas en francés) de Lyon, Francia.
“Es un proyecto en el que llevamos el liderazgo, pero es una colaboración entre varias instituciones. Lo sometimos al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología en la convocatoria Sener-Hidrocarburos y en los últimos tres años hemos obtenido resultados satisfactorios que cumplen los requerimientos que Petróleos Mexicanos (Pemex) marca, pues la paraestatal hace un esfuerzo para generar esos combustibles ultralimpios dentro de las refinerías.
“Llegamos a obtener diésel bajo las condiciones que ellos usan en la planta y logramos catalizadores que obtienen menos de 10 partes por millón de azufre”, explicó.
Eficiencia a escala nano
El funcionamiento de este proceso se realiza con catalizadores a nivel nanométrico. “Eso lo hace eficiente y con las cantidades o volúmenes que se requieren”, detalló.
En el proceso de hidrodesulfuración, los nanocatalizadores logran quitar azufre. “El catalizador lo elimina de las moléculas de la gasolina y del diésel, pues éstas se depositan sobre pequeños arreglos a nivel de cuatro a cinco nanómetros y ahí ocurre la reacción y se suprime el azufre en presencia de hidrógeno. Así, a la salida del proceso se obtienen moléculas limpias, que se utilizan en los combustibles”, destacó.
La parte más importante del desarrollo, que es la síntesis del catalizador, se realizó en Ensenada, Baja California, en el Laboratorio de Procesamiento de Hidrocarburos, creado a raíz de la autorización de este proyecto.
“Tenemos patente, proyectos en planta piloto y prototipos. Ahora hacemos el estudio para saber si se puede escalar a nivel industrial, producir toneladas en vez de kilogramos e instalar el proceso en una refinería”, acotó.
En estos tres años de trabajo han pasado de la fase experimental en el CNyN en Ensenada, a la planta piloto del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), en el Distrito Federal.
Para avanzar, Pemex debe aprobar que el proyecto pase a la escala de producción de toneladas. “Hemos presentado un avance de los resultados, están interesados y falta una reunión para decidir las posibilidades de que se realice a escala industrial”, relató.
De ser así, los nanocatalizadores se fabricarían en Estados Unidos, pues en nuestro país no existen empresas que los hagan.
“Se requiere gran infraestructura. El diseño que hemos hecho partió desde lo más fundamental, que es entender cómo se unen las moléculas a los catalizadores y cómo podemos lograr que los sitios activos del catalizador tengan más contacto con el fluido, sea gasolina o diésel. Hay un diseño involucrado con aplicación del conocimiento”. Ojalá en un futuro podamos producirlos totalmente en México, concluyó.
09 de Agosto de 2012
Un investigador de la UN usa un modelo para determinar las zonas más afectadas por la contaminación en Bogotá. La simulación es hecha a partir de los cambios del viento y la temperatura.
A través de un modelo meteorológico por computador, Miguel Rincón, físico y magíster en Meteorología de la UN, simuló los patrones de viento y temperatura para Bogotá. Y, de acuerdo con un modelo de dispersión, logró establecer los niveles de material particulado TM10 (partículas del aire altamente contaminantes) en la ciudad.
De esta manera, identificó a Puente Aranda, Kennedy y Fontibón como las zonas con mayor concentración del contaminante que se emite en la zona industrial de Bogotá (precisamente en Puente Aranda).
“Este programa matemático resuelve ecuaciones diferenciales parciales a través de métodos numéricos. Las ecuaciones permiten calcular las variables de la dinámica atmosférica, tanto la velocidad como la temperatura. Y, al introducir los datos con ciertos valores, se encarga de simular cuáles zonas presentan mayor concentración de TM10”, afirma Rincón.
De esta manera, el físico examinó para dónde se mueve el material particulado que transporta el viento y en qué zonas se concentra más, a través del programa de simulación meteorológica WRF y el modelo de dispersión CALPUFF.
La investigación, dirigida por el profesor de la UN Néstor Rojas, tardó cerca de un año y medio, y sirvió para acoplar un modelo meteorológico con uno de dispersión, un método nunca antes utilizado en Colombia para esta tipo de mediciones.
La contribución al mundo científico consiste en poner a disposición de cualquier persona la posibilidad de medir niveles de contaminación de cualquier lugar del mundo: “Nosotros ya desarrollamos la metodología inicial para que cualquiera pueda en el futuro hacer una predicción de TM10. Los resultados que logramos son muy satisfactorios”, concluye Rincón.
Finalmente, la proyección de esta investigación no solo se limitaría a mediciones independientes. Para el físico, organismos como la Secretaría del Medioambiente y Desarrollo Rural podrían aplicar esta metodología para hacer predicciones operacionales de material particulado (TM10).
Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co
31 de Julio de 2012
Un equipo de investigación de la Facultad de Química (FQ), encabezado por Araceli Peña Álvarez, desarrolla un método de identificación y determinación de contaminantes emergentes en vegetales como la lechuga, el perejil o la espinaca.
Se trata de un proceso con múltiples ventajas sobre los que ya se usan. Entre ellas, la considerable reducción del tiempo de análisis, la sensibilidad y la realización simultánea del estudio de todos los compuestos, aunque sean de diferente naturaleza o polaridad.
La científica explicó que un contaminante emergente es cualquier producto antropogénico y genobiótico utilizado por las personas para cubrir necesidades generales de la vida diaria, de cuidado personal o con motivos cosméticos, que se desechan y se hallan principalmente en aguas residuales.
A diferencia de los desechos tóxicos, que sí están regulados, los emergentes se tiran sin control: fármacos, cosméticos caducos y fragancias, entre otros, que a la larga, podrían generar daños a la salud, aunque eso no se ha probado; además se liberan a través de la orina, aclaró la experta.
Las plantas de tratamiento están diseñadas para remover otros compuestos, pero no los de este tipo. En México, el agua residual tiene diferentes usos después de ser tratada; entre ellos, la recarga de lagos artificiales y el riego de cultivos. De ese modo, los vegetales comestibles podrían contaminarse.
En agua y sedimentos de plantas de tratamiento, Peña Álvarez y su equipo hallaron fármacos y desinfectantes como ibuprofeno, naproxeno, diclofenaco, carbamazepina e, incluso, estrógenos como estrona. De éstos, los identificados en las muestras vegetales provenientes de cultivos de Xochimilco fueron el bisfenol, y en mayores concentraciones, el triclosán, desinfectante de uso común en dentríficos, jabones y talcos.
La universitaria aclaró que es el primer trabajo que hacen al respecto, y que aún se requiere llevar a cabo un muestreo representativo. “El análisis es preliminar, pero sí encontramos este compuesto en concentraciones muy bajas”, del orden de 0.5 nanogramos por gramo, es decir, partes por billón.
Ante la importancia del problema, se requiere no sólo el desarrollo de métodos para identificación, sino de cuantificación y, posteriormente, para determinar los efectos tóxicos.
Para llegar a esos resultados, “propusimos el método de extracción con barra magnética (SBSE, por sus siglas en inglés), que consiste en colocarla recubierta con una sustancia que absorbe ese tipo de compuestos. Después, ya concentrados, se desorben y se inyectan en el sistema de identificación, que en este caso es cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (CG-EM)”.
A diferencia de otros métodos, como cromatografía de líquidos, éste tiene ventajas, como el tiempo de análisis (de hasta más de 16 horas de acuerdo con el tipo de compuesto, a sólo una) y los pasos mínimos de preparación de las muestras.
Las matrices vegetales elegidas fueron lechuga, perejil y espinaca, que primero requieren ser liofilizadas, es decir, deshidratadas. De ahí se pasa al análisis, se toma una cantidad de miligramos y se adiciona una mezcla de disolvente para hacer una extracción previa con ayuda de una sonda ultrasónica. Después, se coloca la barra magnética, se ajusta el pH y se hace la extracción por alrededor de media hora.
Luego, abundó, se retira la barra y se adiciona un disolvente, en este caso acetona, y se desorben los analitos (compuestos contaminantes).
Antes de inyectarlos en el equipo de gases-masas, se derivatizan, es decir, se modifica su estructura química con una reacción para que sean volátiles. Todo el proceso hasta la obtención de resultados dura alrededor de dos horas.
Peña reconoció que se pudieron identificar los compuestos, pero no cuantificarlos de manera adecuada, porque están a una concentración muy baja, “lo que indica que tenemos que bajar los límites. La precisión debe ser mayor, con un coeficiente de variación menor, para que sea confiable”.
Esa meta no se ha alcanzado porque no se entienden bien a bien las interacciones existentes entre las matrices vegetales y los analitos. “No hemos encontrado cómo resolver esas relaciones y que nuestro método sea más preciso. Falta mucho por mejorar”.
Los primeros resultados de esta investigación ya fueron presentados en el XXV Congreso Nacional de Química Analítica. Además de ser parte de una tesis de maestría, será dada a conocer en artículos de revistas especializadas en cromatografía o preparación de muestras, finalizó la científica.
Boletín UNAM-DGCS-472
Ciudad Universitaria.
• Toma de muestras, análisis de cromatografía de gases, gráficas por computadora y diagnósticos in situ, se realizan a bordo de una camioneta con equipo científico
• El vehículo está a cargo de Marcos Adrián Ortega Guerrero, del Centro de Geociencias de la UNAM, quien caracterizó el subsuelo de la ex refinería de Azcapotzalco
Una camioneta larga, tipo panel, aguarda en un área techada del estacionamiento del Centro de Geociencias de la UNAM, en Juriquilla, el próximo viaje de Marcos Adrián Ortega Guerrero, para evaluar el subsuelo contaminado en alguna región del país.
A simple vista, el vehículo parece convencional, pero al abordarlo se descubre que el espacio de los asientos traseros está ocupado por tubos metálicos, equipos de análisis químico, una computadora y una máquina hidráulica que, con solo mover tres palancas, se desplaza por la puerta trasera para luego levantarse tres metros fuera del vehículo e iniciar la toma de muestras a profundidades que van de 10 a 15 metros bajo tierra.
Se llama Laboratorio Móvil de Rastreo de Contaminantes del Subsuelo y es, desde 2005, una herramienta de trabajo de Ortega Guerrero y sus colaboradores, quienes dentro de esa camioneta pueden hacer análisis completos, que van del registro de muestras al diagnóstico de un sitio.
“El equipo cuenta con 10 tubos, cuya función es bajar varios metros al subsuelo con un electrodo adentro para tomar las muestras. La parte vital es el electrodo, que tiene una celda por la que entran los gases del subsuelo, y una placa que calienta a 120 grados, volatiliza los gases, y éstos entran al tubo por difusión molecular”, explicó el investigador.
Dentro del tubo, los gases suben y llegan a un cromatógrafo, donde se caracterizan químicamente.
En el cromatógrafo se analiza la muestra previamente volatilizada, y se detectan sus componentes, que se separan de acuerdo a su peso molecular. Así, los especialistas identifican los contaminantes y comprueban, por ejemplo, la presencia de hidrocarburos en el subsuelo.
Con este sistema se puede detectar la presencia de hidrocarburos en agua, suelo y en su fase de vapor.
“Con ayuda del equipo hidráulico, los tubos bajan entre 10 y 15 metros bajo tierra, pero solamente funcionan en sedimentos muy suaves; desgraciadamente, no en suelos duros ni en roca”, aclaró el ingeniero geólogo, con maestría en aguas subterráneas y doctorado en contaminación de acuíferos.
El investigador del Centro de Geociencias comentó que con el equipo del Laboratorio Móvil caracterizó, junto con sus colaboradores, el subsuelo de la ex refinería 18 de Marzo, ubicada en Azcapotzalco.
“Estuvimos tres o cuatro años allí, para detectar la presencia de hidrocarburos en el subsuelo”, señaló.
En su próxima salida, la camioneta se utilizará para hacer una evaluación del subsuelo en la capital de Zacatecas, que ha sufrido un derrame de gasolina.
“En esa entidad hay una fuga de gasolina muy importante, y van a solicitar a la UNAM apoyo para ver si podemos identificar la fuente y proponer algunas medidas de restauración”, finalizó Ortega Guerrero.
Fuente:
Boletín UNAM-DGCS-120
dgcs.unam.mx
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