Preparación y caracterización de zeolitas modificadas con cationes de transición. Medición de propiedades dieléctricas y magnéticas y su aplicación en la síntesis de compuestos químicos bajo radiación microondas.

FEDERICO AZZOLINA JURY, ISABELLE POLAERT, LILIANA PIERELLA, LIONEL ESTEL.

Jornada; 1º Jornadas de Intercambio y difusión de los resultados de investigaciones de los doctorandos en ingeniería; 2010

Los materiales microporosos del tipo zeolitas se utilizan como adsorbentes, intercambiadores iónicos, catalizadores selectivos y anfitriones moleculares. Las estructuras bien definidas y uniformes de sus poros inducen al control de tamaño, forma y químico. Las nanopartículas de elementos de transición, tanto de óxidos de metal como de especies formadas con entidades propias interaccionando con la red, pueden potencialmente ser utilizados como “materiales hospedaje” con aplicaciones en la transmisión de radiación electromagnética o posibles emisiones moleculares: óptica, electrónica, sensores, materiales magnéticos; control de la contaminación, catálisis en general y procesos de separación.El requerimiento de procesos tecnológicos ambientalmente más limpios, ha ejercido presión para el desarrollo de novedosos catalizadores industriales que cumplan con estos requisitos. La tecnología con aplicación de microondas es de gran interés para procesos de intensificación. Para sistemas de reacción catalíticos polifásicos, las velocidades de reacción son aceleradas y la selectividad a productos puede ser modificada cuando la radiación microonda es utilizada en lugar de los métodos tradicionales de calentamiento. Se busca un rápido calentamiento, un control selectivo de calentamiento, un incremento en la producción (mayor selectividad y pureza) de los productos buscados, favoreciendo por lo tanto el ahorro energético.Las zeolitas dotadas de metales de transición podrán presentar propiedades iónicas y magnéticas que contribuirán igualmente a cierta actividad bajo microondas. La respuesta en términos de conversión de energía y de selectividad bajo microondas se examinará en función de la naturaleza y cantidad de metal introducido, además de la posición de los contraiones en las cavidades, supercavidades y canales.Existen varias reacciones candidatas a ser estudiadas en el presente plan de trabajo: las reacciones de oxidación cuyo interés es evidente en síntesis orgánica y las reacciones de transesterificación empleadas en síntesis clásica y más particularmente en la valorización de la biomasa.La oxidación selectiva de alcoholes primarios y secundarios a aldehídos y cetonas respectivamente, constituye una importante transformación en síntesis orgánica.Ciertos catalizadores que posean propiedades ácido-base podrán ser utilizados para la transesterificación de ésteres y ácidos grasos a partir de la biomasa. Se trata de sintetizar moléculas sustituyendo el glicerol (C3) por el sorbitol (C6) con el fin de obtener biolubricantes altamente biodegradables. Estos productos ya fueron estudiados en los laboratorios del grupo francés y presentaron propiedades muy interesantes, con una ausencia total de toxicidad para el ser humano y el medioambiente. Por otro lado, se ha estudiado la reacción de transesterificación con el uso de zeolitas como catalizadores, sin embargo, no hay bibliografía acerca de este tipo de reacción, catalizada por zeolitas bajo microondas.En el presente plan de trabajo se propone el estudio de la regeneración de los materiales zeolíticos empleados en actividad catalítica (particularmente zeolitas ZSM o BEA), con el empleo de radiación microondas. Así también, se plantea estudiar el efecto de esta radiación, en el proceso de eliminación del agente plantilla de alguna de las dos zeolitas mencionadas, esperando disminuir los tiempos empleados en la desorción de la molécula orgánica. De tal forma, la preparación de materiales zeolíticos y su aplicación en sistemas catalíticos de reacción con calentamiento convencional sería parte del aporte del grupo argentino, además de estudiar el comportamiento magnético de alguno de los materiales. En el grupo francés, se estudiaría el comportamiento dieléctrico y catalítico de las mismas reacciones pero bajo el efecto microondas, e inclusive también algún comportamiento magnético en los últimos años de la Tesis. En ambos grupos se realizarían ensayos de caracterización fisicoquímica de los materiales zeolíticos.