Libro Sinopsis 1° Workshop Polímeros y Nanomateriales para la Energía 2022

1° Workshop de polimeros y nanomateriales : libro de resúmenes. - 1a edBerisso : Y-TEC Editor, 2023.

Libro digital, PDF

Archivo Digital: descarga y online

ISBN 978-631-90416-0-6

1. Nanotecnología. 2. Polímero. 3. Petróleo. I. Título.

CDD 620.192

Estimadolector,

El1erWorkshopdePolímerosyNanomaterialesparalaIndustriaEnergéticaestádirigidoacompartirideas,experiencias y nuevos desafíos en el desarrollo e implementación de tecnologías con polímeros y nanomateriales enlaindustriaEnergética,Oil&Gas,nuevasEnergíasyAgro.

EleventocubrecasosdeestudioenOil&Gas,nuevosdesarrollos,pilotosrecientesymasificaciones,tendientesa reducircostos;asícomomejorarlaeficienciadelosprocesosyoperaciones.Ydadoquelatransiciónenergética esunarealidad,otrogranobjetivodelencuentroeslaexploracióndeideassobrenuevosmaterialespotenciales quefacilitenelcambiodelamatrizenergética.

Entrelosobjetivosparticularesdeleventosemencionan:

·Evaluarnuevosdesafíosdelsectorenergéticoactualyfuturo.

·Ampliarconocimientoseidentificartecnologíaspotenciales.

· Intercambiar experiencias entre YPF, Y-TEC y el sistema científico que permitan encontrar puntos de colaboraciónconjunta.

Lastemáticasinvolucradasson:

-Polímeros:

·PolímerosparaOil&Gas(EOR,FracturaHidráulica,Producción)

·PolímerosparalatransiciónenergéticayAgro

·Métodosdecaracterizaciónyevaluacióndeperformancedepolímeros

·DiseñoySíntesisdepoliméricosalacarta

-Nanomateriales:

·NanomaterialesmetálicosynometálicosparaOil&Gas

·EstrategiasInnovadorasparalasíntesisycaracterizacióndenanomateriales

·Aplicacionesindustrialesyperspectivasfuturas

·AplicacionesinnovadorasenelsectordelOil&Gasynuevasenergías Esperamos y deseamos que este sea el primero de muchos Workshops de Polímeros y Nanomateriales para la IndustriaEnergética,quenosbrindelaoportunidaddecompartirexperienciaseintercambiarconocimientosrespectodelosdesafíospresentesyfuturosquetendremosenelsector.

Muchasgraciasatodosytodasporserparte

Comité Organizador

Juan M. Giussi

Albert Saavedra

Gerardo Marnez Delfa

Isabel Vega

Adrian Pasquini

ÍNDICE DE CONTENIDO

Programa

Agenda Jueves 27

Agenda Viernes 28

Lista de Contribuciones

Plenarias ..........................................................................................................................................................................

Invitadas ..........................................................................................................................................................................

Presentaciones Orales

PresentacionesenPosters

Resúmenes

Ÿ Uso de la nanotecnología en la industria del petróleo y gas: un pequeño gigante

Ÿ Innovave Polymers for Next-Generaon Baeries

Ÿ Materiales Mesoporosos: usando el nanoespacio para transporte, confinamiento y catálisis

Ÿ Polymerizaon in Porous Nanomaterials: A Sustainable Manufacturing Process

Ÿ Desarrollo de nanoinsumos sostenibles para la agroindustria

Ÿ Nanomedicina y Nanoagricultura

Ÿ Polímeros usados en Upstream

Ÿ Polímeros para fluidos de fractura. Desde el laboratorio hasta Vaca Muerta

Ÿ Perspecvas de estructuras y redes especiales en polímeros aplicados a EOR

Ÿ Almidones modificados con aplicaciones en EOR

Ÿ Algunos desaos cienficos-tecnológicos

Ÿ Sólidos Nanoporosos aplicados en la Industria Energéca

Ÿ Integración de Nanomateriales y Polímeros Conductores para el Almacenamiento de Energía

Ÿ Desaos de la Inyección de Polímeros en la Cuenca del Golfo San Jorge

Ÿ Análisis de falla en liner (encamisado) termoplásco para Tubings

Ÿ Resonancia Magnéca Nuclear como herramienta para el estudio de polímeros con aplicaciones en EOR

Ÿ Ensamblados poliméricos con Metal Organic Frameworks (MOFs): materiales porosos de diseño con novedosas aplicaciones […]

Ÿ Polímeros para aislación efecva de pozos de hidrocarburo y almacenamiento de gases

Ÿ ¿Cómo podés vincularte con Y-TEC?

Ÿ Banco de ensayos para evaluación experimental del desempeño hidráulico de fluidos de interés industrial

Ÿ Oportunidades de la aplicación de la nanotecnologia en la industrial O&G

Ÿ Biopolímeros como absorbentes de derivados de petróleo

Ÿ Nanocompuestos de carbono: Fabricación y aplicaciones en la industria energéca

Ÿ Valorización de un residuo industrial por medio de la recuperación de micro y nanoparculas de Ni por reducción química […]

Ÿ CO2: una alternava de síntesis de polímeros para la industria petrolera

Ÿ Diseño eficiente de fluidos de perforación en base agua para formaciones shale argennas: Estudio de nuevos adivos poliméricos

Ÿ Desarrollo de compositos de puntos cuáncos de carbono y apatas soportados sobre membranas poliméricas […]

Ÿ Caracterización del crecimiento de un hidrogel confinado

Ÿ Bases moleculares para entender las transformaciones morfológicas sufridas por micelas de surfactantes debido a la incorporación […]

Ÿ Hidrogeles para control de perdida por circulación

Ÿ Migación de la microfisuración en materiales compuestos empleados para la fabricación de tanques de almacenamiento de hidrógeno

Ÿ Seguimiento de la composición química de poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas en estudios de estabilidad térmica

Ÿ Recuperación de carbonato de lio en el marco de una economía circular a parr de salmueras de la Puna

Ÿ Polieleno de uso agrícola reulizado como material sorbente para derrames de combusble

Ÿ Comportamiento mecánico de productos obtenidos por manufactura adiva

Ÿ Flujo de calor a través de una interfase líquido-vapor en un nano-canal: el efecto de fijar polímeros en una pared

Ÿ Infiltración de nanomateriales con elastómeros: aplicaciones en absorción de solventes y emulsiones y propiedades eléctricas

Ÿ Escalado de la síntesis de una resina del po resol por reemplazo parcial de fenol con lignina y su uso en la producción […]

Ÿ Estructuras metalorgánicas de Fe y Ti: materiales para aplicaciones fotovoltaicas

Ÿ Electro-Oxidación de Metanol sobre Pt soportado en Nanofibras de Carbón. Evaluación combinando Electroquímica […]

Ÿ Desarrollo de membranas para su uso en almacenamiento de energía: síntesis y caracterización de membranas poliméricas […]

Ÿ Diseño de Matrices Termoestables de Alta Performance basadas en Polibenzoxazinas Híbridas y Renovables

Ÿ Síntesis y acvidad anoxidante de derivados poliméricos azufrados

Ÿ Estudio de degradación de películas de perovskitas con ácido 2-aminoterealico como adivo por espectroscopia UV-Vis

Ÿ Espesantes en frío en base a almidones solubles en agua

Ÿ Análisis de la posibilidad de ulización de un proceso de electrodiálisis en el tratamiento de aguas de producción petrolera

Ÿ Fluidos Nanohíbridos

Ÿ Estudios reológicos de mezclas de polímeros lineales y asociavos para su aplicación en la recuperación mejorada de petróleo

Ÿ Análisis del comportamiento reológico y conformacional de un polímero asociavo

Ÿ Estudio de la capacidad de adsorción de petróleo de emulsiones empleando nanoparculas de magneta desnudas […]

Ÿ Influencia del caudal de inyección y la concentración de nanoparculas magnécas funcionalizadas covalentemente […]

Ÿ Modificación química de quitosano: desarrollo de materiales sensibles a esmulos para la industria del Oil & Gas

Ÿ Copolimeros anfilicos a parr de la biomasa como potenciales inhibidores de asfaltenos

Ÿ Superficies MOFs-Polímeros: Adsorción de Gases e Hidrocarburos

Ÿ Desarrollo de nuevos compuestos ternarios usados como cátodos en baterías de Li-S

Ÿ Avances en la fabricación y estudio de celdas solares de perovskitas

Ÿ Geles poliméricos supramoleculares a parr de compuestos naturales y su potencial aplicación como electrolitos para baterías de lio

Ÿ Nuevas estrategias sintécas en la obtención de nano/micro materiales de carbono para aplicaciones en disposivos […]

Ÿ Mallado electroesrado de PVA modificado para soportar ambientes ácidos

Ÿ Opmización del comportamiento termo-mecánico de tanques para almacenamiento de hidrógeno mediante […]

Ÿ Coacervatos poliméricos redox como materiales de electroacvos para baterías

Ÿ Desarrollo y fabricación de agentes de sostén resinados trazables en Argenna

Ÿ Hidrogeles: síntesis, caracterización y aplicaciones

Ÿ Nanotensioacvos para la industria del Oil & Gas

Ÿ Soldadura de polímeros termopláscos vía mallas calefactoras: su aplicación a piezas de geometría extensa y compleja

Ÿ Materiales absorbentes para aplicación en remoción de aceites y desalinización

Ÿ Electrificación por contacto en la interface agua/polímeros: modificación por tratamiento químico de las superficies poliméricas

Ÿ Desarrollo de Polímeros Orgánicos Conductores. Aplicación en Disposivos Electrónicos y Optoelectrónicos

Ÿ Mallas de Nanofibras de Carbono Ultramicroporosas con alta capacidad de adsorción de H2 a parr de materiales y procesos verdes

Ÿ Obtención de sistemas fotopolimerizables para la protección y reparación de tuberías en el campo

Ÿ Producción de hidrógeno en celdas de electrólisis microbianas de dos comparmientos usando membranas biodegradables

Ÿ Carbono nanoestructurado: Una plataforma de detección de microorganismos asociados a MIC

Ÿ Diseño y Síntesis de Polímeros de alta performance para fluidos de Fractura en Esmulación NOC

Ÿ Modificación de asfaltos con polímeros naturales y arcillas como mejoradores de su vida úl

Ÿ Formulación de membranas cargadas con nanoparculas basadas en óxidos de manganeso con aplicaciones […] Ÿ

Ÿ Avances para la fabricación de celdas basadas en perovskitas en el laboratorio de bionanotecnología de la UNQ

Ÿ Hacia el desarrollo de híbridos nanoparcula-polímero como adivos depresores del punto de fluidez de petróleos […]

Ÿ Desarrollo de Polímeros para EOR

Ÿ Síntesis Electroquímica de un poli-Tiofeno Conteniendo Unidades de Naalendimida. Aplicación en Disposivos Supercapacitores

Ÿ Aplicación de herramientas computacionales para diseño y evaluación de integridad de instalaciones de FRP

Ÿ Herramientas para la Gesón de Integridad de Instalaciones de Polímeros y Compuestos

AGENDA

JUEVES27

08:00 Acreditación

09:00 Bienvenida

09:20 FaridCortez-Usodelananotecnologíaenlaindustriadelpetróleoygas:unpequeñogigante.

10:00 MarcelaMucci-Polímerosusadosenperforaciónyterminacióndepozos.

10:30 CoffeeBreak-Posters

10:50 DiegoPerez-DesaosdelaInyeccióndePolímerosenlaCuencadelGolfoSanJorge.

11:20 ManuelVelasco -ResonanciaMagnécaNuclearcomoherramientaparaelestudiodepolímerosconaplicacionesenEOR.

11:40 SoaRivelli,LucianaGarciaEiler -Polímerosparaaislaciónefecvadepozosdehidrocarburoyalmacenamientodegases.

12:00 MercedesMessina-Nanocompuestosdecarbono:Fabricaciónyaplicacionesenlaindustriaenergéca

12:20 Y Villada,E.Taverna,N.Casis,Cortés,D Estenoz -Diseñoeficientedefluidosdeperforaciónenbaseagua (WBMs)paraformacionesshaledeArgenna:Estudiodenuevosadivospoliméricos.

12:40 MiriamStrumia-PerspecvasdeestructurasyredesespecialesenpolímerosaplicadosaEOR.

13:10 Almuerzo

13:40 DavidMecerreyes-InnovavePolymersforNext-GeneraonBaeries.

14:20 WaldemarMarmisollé -IntegracióndeNanomaterialesyPolímerosConductoresparaelAlmacenamientodeEnergía.

14:50 LilaArias,JuanLesbegueris,RodrigoMedina-Polímerosparafluidosdefractura.DesdeellaboratoriohastaVacaMuerta.

15:20 N.A. Gañán, M. Bracco, E.E. Reyna, N. Alasino - Banco de ensayos para evaluación experimental del desempeñohidráulicodefluidosdeinterésindustrial.

15:40 Maas Rai - Ensamblados poliméricos con Metal Organic Frameworks (MOFs): materiales porosos de diseñoconnovedosasaplicacionesendisposivosparaalmacenamientoyconversióndeenergía.

16:00 G.Zaldivar,M.Conda-Sheridan,M.Tagliazucchi -Basesmolecularesparaentenderlastransformaciones morfológicassufridaspormicelasdesurfactantesdebidoalaincorporacióndeadivosnopolares.

16:20 NormaB.D'Accorso-Algunosdesaoscienficos-tecnológicos.

16:50 CoffeeBreak-Posters

17:10 LilianaRabal-¿CómopodesvincularteconY-TEC?

17:30 MesaRedonda-Acvidades

18:10 S.Falcioni,Y.L.Roht,L.Binda,G.Drazer,I.Ippolito-Caracterizacióndelcrecimientodeunhidrogelconfinado.

18:30 M.J Churruca,J Morán,E.Rodriguez -Migacióndelamicrofisuraciónenmaterialescompuestosempleadosparalafabricacióndetanquesdealmacenamientodehidrógeno.

18:50 F.Medina,A. Donadelli,C.Ruzzante,F.PorceldelPeralta,I.Roschztardtz,A. Campomenosi,J.M.Padró,G. Marnez Delfa - Seguimiento de la composición química de poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas en estudiosdeestabilidadtérmica.

19:10 Coctel

VIERNES28

08:00 Acreditación

09:00 Bienvenida

09:10 GaloSolerIllia-MaterialesMesoporosos:usandoelnanoespacioparatransporte,confinamientoycatálisis

09:50 CarmenMijangos-PolymerizaoninPorousNanomaterials:ASustainableManufacturingProcess

10:30 CoffeeBreak-Posters

10:50 MarceloVillar-AlmidonesmodificadosconaplicacionesenEOR

11:20 AlbertSaavedra-OportunidadesdelaaplicacióndelananotecnologíaenlaindustrialO&G

11:40 A. Farioli, M.V. Marnez, C. Barbero, E.Yslas, D. Acevedo - Biopolímeros como absorbentes de derivados de petróleo

12:00 Marnez Stagnaro S, Alvian Yañez R B, Fernández L, Zysler R, Ramos S B - Valorización de un residuo industrialpormediodelarecuperacióndemicroynanoparculasdeNiporreducciónquímica.Funcionalizacióny caracterizacióndelasparculasobtenidas

12:20 A. Vergel-Rangel, M.L. Dell'Arciprete, D. Fabio Mercado - Desarrollode compositos de puntos cuáncos de carbonoyapatassoportadossobremembranaspoliméricasparaprocesosfotocatalícosdedesulfuración

12:40 KarimSapag-SólidosNanoporososaplicadosenlaIndustriaEnergéca

13:10 Almuerzo

13:40 VeraAlvarez-Desarrollodenanoinsumossosteniblesparalaagroindustria

14:20 SergioMoya-Nanomateriales:Delamedicinaalaagricultura

14:50 MarceloMarino-Análisisdefallaenliner(encamisado)termopláscoparaTubings

15:20 PabloRaffo-Hidrogelesparacontroldeperdidaporcirculación

15:40 R Meleán, J Pinzon, M. Strumia, F Maea, J.M. Milanesio - CO2: una alternava de síntesis de polímeros paralaindustriapetrolera

16:00 W R Torres,C.H.DíazNieto,N.A.Palacios,M.L.Vera,C.J O Palacios,M.A.Mata,V Flexer -Recuperación decarbonatodelioenelmarcodeunaeconomíacircularaparrdesalmuerasdelaPuna

16:20 CoffeeBreak-Posters

17:30 Premiosycierre

CONTRIBUCIONES ORALES

PLENARIAS

•Usodelananotecnologíaenlaindustriadelpetróleoygas:unpequeñogigante//FaridCortez-UniversidadNacionaldeColombia

•InnovativePolymersforNext-GenerationBatteries//DavidMecerreyes-POLYMAT,UniversidaddelPaísVasco

•MaterialesMesoporosos:usandoelnanoespacioparatransporte,confinamientoycatálisis//GaloSoler-InstitutodeNanosistemas(INS)

• Polymerization in Porous Nanomaterials: A Sustainable Manufacturing Process // Carmen Mijangos - Instituto dePolímerosdeMadrid(ICTP)

• Desarrollo de nanoinsumos sostenibles para la agroindustria // Vera Alvarez - Instituto de Investigaciones en CienciayTecnologíadeMateriales(INTEMA)

INVITADAS

• Nanomedicina y nanoagricultura // Sergio Moya - Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias (CICBIOMAGUNE)

•Polímerosusadosenupstream//MarcelaMucci-YPFTecnología(Y-TEC)

•Polímerosparafluidosdefractura.DesdeellaboratoriohastaVacaMuerta//LilaArias,JuanLesbegueris,RodrigoMedina-Y-TEC+YPFQuímica+YPFUpstreamNOC

• Perspectivas de estructuras y redes especiales en polímeros aplicados a EOR // Miriam Strumia - Instituto de InvestigaciónyDesarrolloenIngenieríadeProcesosyQuímicaAplicada

• Almidones modificados con aplicaciones en EOR // Marcelo Villar - Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI)

•Algunosdesafíoscientíficos-tecnológicos//NormaB.D'Accorso-CentrodeInvestigaciónenHidratosdeCarbono(CIHIDECAR)

• Sólidos Nanoporosos aplicados en la Industria Energética // Karim Sapag - Lab de Sólidos Porosos, CONICETUniversidadNacionaldeSanLuis

•IntegracióndeNanomaterialesyPolímerosConductoresparaelAlmacenamientodeEnergía//WaldemarMarmisollé-InstitutodeInvestigacionesFisicoquímicasyAplicadas(INIFTA)

•DesafíosdelaInyeccióndePolímerosenlaCuencadelGolfoSanJorge//DiegoPerez-YPFGerenciaDesarrollo SCZOeste

• Análisis de falla en liner (encamisado) termoplástico para Tubings // Marcelo Marino - YPF Ingeniería de Integridad

ORALES

•ResonanciaMagnéticaNuclearcomoherramientaparaelestudiodepolímerosconaplicacionesenEOR//ManuelVelasco-InstitutodeFísicaEnriqueGaviola(IFEG)

• Ensamblados poliméricos con Metal Organic Frameworks (MOFs): materiales porosos de diseño con novedosas aplicaciones en dispositivos para almacenamiento y conversión de energía // Matías Rafti - Instituto de InvestigacionesFisicoquímicasyAplicadas(INIFTA)

•Polímerosparaaislaciónefectivadepozosdehidrocarburoyalmacenamientodegases//SofíaRivelli,Luciana GarciaEiler-YPFTecnología(Y-TEC)

•¿CómopodésvincularteconY-TEC?//LilianaRabal-YPFTecnología(Y-TEC)

• Banco de ensayos para evaluación experimental del desempeño hidráulico de fluidos de interés industrial // N.A.Gañán -FacultaddeCienciasExactas,FísicasyNaturales,UNC

• Oportunidades de la aplicación de la nanotecnologia en la industrial O&G // Albert Saavedra - YPF Tecnología (Y-TEC)

•Biopolímeroscomoabsorbentesdederivadosdepetróleo//A.Farioli -IITEMA(CONICET-UNRC)

•Nanocompuestosdecarbono:Fabricaciónyaplicacionesenlaindustriaenergética//MercedesMessina-YPF Tecnología(Y-TEC)

•ValorizacióndeunresiduoindustrialpormediodelarecuperacióndemicroynanopartículasdeNiporreducción química. Funcionalización y caracterización de las partículas obtenidas // Martinez Stagnaro S, Alvian YañezRB,FernándezL,ZyslerR,RamosSB-FAINyPROBIEN-CONICET,UNCo

•CO₂:Unaalternativadesíntesisdepolímerosparalaindustriapetrolera//R Meleán-IPQA(UNC-CONICET)

•DiseñoEficientedeFluidosdePerforaciónenBaseAgua(WBMs)ParaFormacionesShaledeArgentina:Estudio deNuevosAditivosPoliméricos//D Estenoz-INTEC(UNL-CONICET)

•Desarrollodecompositosdepuntoscuánticosdecarbonoyapatitassoportadossobremembranaspoliméricas paraprocesosfotocatalíticosdedesulfuración//A.Vergel-Rangel-UNLP

•Caracterizacióndelcrecimientodeunhidrogelconfinado//S Falcioni-GrupodeMediosPorosos,Facultadde Ingeniería,UBA

•Basesmolecularesparaentenderlastransformacionesmorfológicassufridaspormicelasdesurfactantesdebidoalaincorporacióndeaditivosnopolares//G.Zaldivar-INQUIMAE-CONICET/UBA

•Hidrogelesparacontroldeperdidaporcirculación//PabloRaffo-YPFTecnología(Y-TEC)

•Mitigacióndelamicrofisuraciónenmaterialescompuestosempleadosparalafabricacióndetanquesdealmacenamientodehidrógeno//E.Rodriguez-INTEMA

• Seguimiento de la composición química de poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas en estudios de estabilidadtérmica//G.MartinezDelfa- YPFTecnología(Y-TEC)

• Recuperación de carbonato de litio en el marco de una economía circular a partir de salmueras de la Puna // V Flexer-CIDMEJu

PRESENTACIONES EN PÓSTERS

• Polietileno de uso agrícola reutilizado como material sorbente para derrames de combustible // PA. Flores, J Montserrat

•Comportamientomecánicodeproductosobtenidospormanufacturaaditiva//E.Pérez

•Flujodecaloratravésdeunainterfaselíquido-vaporenunnano-canal:elefectodefijarpolímerosenunapared //C.Pastorino,I.Urrutia,M.Fiora,F Condado

•Infiltracióndenanomaterialesconelastómeros:aplicacionesenabsorcióndesolventesyemulsionesypropiedadeseléctricas//I.K.Levy,L.SalehMedina,R.M.Negri

•Escaladodelasíntesisdeunaresinadeltiporesolporreemplazoparcialdefenolconligninaysuusoenlaproducciónindustrialdelaminadosdealtapresión//M.B.Peralta,V.V.Nicolau

•EstructurasmetalorgánicasdeFeyTi:materialesparaaplicacionesfotovoltaicas//V A.GómezAndrade,W O Herrera,F Redondo,N.Correa,F Roncaroli,M.D Perez

• Electro-Oxidación de Metanol sobre Pt soportado en Nanofibras de Carbón. Evaluación combinando Electroquímica y Microscopía de Fluorescencia // P S. Cappellari, R Varela, R Ponzio, R Coneo Rodríguez, R.E. Palacios,G.A.Planes

•Desarrollodemembranasparasuusoenalmacenamientodeenergía:síntesisycaracterizacióndemembranas poliméricascongruposamoniocuaternario//R Coppola,G.Abuin,N.D´Accorso

• Diseño de Matrices Termoestables de Alta Performance basadas en Polibenzoxazinas Híbridas y Renovables // A.ForchettiCasarino,M.E.Spontón,D A.Estenoz

•Síntesisyactividadantioxidantedederivadospoliméricosazufrados//C.A.ColmenarezLobo,M.L.Fascio,N.B. D'Accorso

•Estudiodedegradacióndepelículasdeperovskitasconácido2-aminotereftalicocomoaditivoporespectroscopiaUV-Vis//A.MPayánAristizábal,V.A.GómezAndrade,N.CorreaGuerrero,M.D Pérez

•Espesantesenfríoenbaseaalmidonessolublesenagua//S.N.Vigliano,M.V TupaValencia,Y Villada,M.Barella,M.A.Schiapparello,F Cortes,D Estenoz,S.Goyanes,M.L.Foresti.

• Análisis de la posibilidad de utilización de un proceso de electrodiálisis en el tratamiento de aguas de producción petrolera // C.J Espinoza, J C. Aphesteguy, J Rukavina Mikusic, F.D Reina, F Molinari, M. Arno, N. Muñoz, A.Varacalli,E.Ventura

•FluidosNanohíbridos//L.Fernández,E.Ferraris,P Hormazabal

•Estudiosreológicosdemezclasdepolímeroslinealesyasociativosparasuaplicaciónenlarecuperaciónmejoradadepetróleo//L.Fernández,G.Cofré,F Toschi,S.Abrigo,E.González

•Análisisdelcomportamientoreológicoyconformacionaldeunpolímeroasociativo//L,Fernández,S.Abrigo,E. González

•Estudiodelacapacidaddeadsorcióndepetróleodeemulsionesempleandonanopartículasdemagnetitadesnudasyfuncionalizadascovalentemente//A.B.Fossati,M.L.Tubio,A.V.Russo,S.E.Jacobo

•Influenciadelcaudaldeinyecciónylaconcentracióndenanopartículasmagnéticasfuncionalizadascovalentementeeneldesplazamientodepetróleoenunmedioporoso2D//A.B.Fossati,Y.L.Roht,M.L.Tubio,A.V.Russo, I.Ippolito,S.E.Jacobo

• Modificación química de quitosano: desarrollo de materiales sensibles a estímulos para la industria del Oil & Gas//G.Lombardo,J.M.Giussi,NormaB.D´Accorso,M.I.Errea

• Copolimeros anfilicos a partir de la biomasa como potenciales inhibidores de asfaltenos // C.A. RodríguezRamírez,V.E.Manzano,N.L.Garcia,N.B.D'Accorso

• Superficies MOFs-Polímeros: Adsorción de Gases e Hidrocarburos // M.D. Sosa, G. Zabala, N.B. D´Accorso, C. Alvares,R Semino,M.Negri.

• Desarrollo de nuevos compuestos ternariosusadoscomo cátodosen baterías de Li-S // A.L. PáezJerez,A.Y Tesio,V.Flexer

• Avances en la fabricación y estudio de celdas solares de perovskitas // M. D Perez, V A. Gómez Andrade,W O HerreraMartínez,N.CorreaGuerrero,A.PayánAristizábal

•Gelespoliméricossupramolecularesapartirdecompuestosnaturalesysupotencialaplicacióncomoelectrolitosparabateríasdelitio//L.I.Ronco,G.C.Luque,C.A.Calderón,E.M.Euti,E.RufeilFiori,D E.Barraco,E.P.M. Leiva,D.Mecerreyes,R.J.Minari,M.L.Picchio

•Nuevasestrategiassintéticasenlaobtencióndenano/micromaterialesdecarbonoparaaplicacionesendispositivosdealmacenamientodeenergía/supercapacitores//R A.Ponzio,T M.Mondino,S.Moreno,R ConeoRodríguez,G.A.Planes

•MalladoelectroestiradodePVAmodificadoparasoportarambientesácidos//L.Ribba,A.VergaraRubio,D Picón,R Candal,S.Goyanes

•Optimizacióndelcomportamientotermo-mecánicodetanquesparaalmacenamientodehidrógenomediante elempleodenanopartículasinorgánicas//J Soldani,L.Asaro,E.Rodriguez

• Coacervatos poliméricos redox como materiales de electroactivos para baterías // L.L.Coria-Oriundo,E.Apuzzo,S.E.Herrera,F.Battaglini,M.E.Tagliazucchi

• Desarrollo y fabricación de agentes de sostén resinados trazables en Argentina // S. Rivelli Lavallen, R Anaya, M.S.Herrera

• Hidrogeles: síntesis, caracterización y aplicaciones // C.A. Rodríguez-Ramirez, Joana E. Tasqué, Nancy Lis Garcia,NormaD´Accorso.

• Nanotensioactivos para la industria del Oil & Gas // J J Romero, A. Iborra, R Dietrich, J M. Padró, L. Legarto, J.M.Giussi,I.N.Vega.

• Soldadura de polímeros termoplásticos vía mallas calefactoras: su aplicación a piezas de geometría extensa y compleja//J RukavinaMikusic,M.Higes,C.Ferrari,C.Espinoza

• Remediación in situ de suelos y aguas contaminados con hidrocarburos // A.V Russo, C.A. Herme,A.B. Fossati, M.L.Tubio,S.E.Jacobo

•Materialesabsorbentesparaaplicaciónenremocióndeaceitesydesalinización//L.M.SalehMedina,M.L.GarcíaFernández,I.K.Levy,D Salustro,A.Cánneva,F N.Molinari,D H.Murgida,N.D'Accorso,R M.Negri

•Electrificaciónporcontactoenlainterfaceagua/polímeros:modificaciónportratamientoquímicodelassuperficiespoliméricas//M.Sosa,A.Canneva,M.Negri,N.D'Accorso

• Desarrollo de Polímeros Orgánicos Conductores. Aplicación en Dispositivos Electrónicos y Optoelectrónicos // M. B. Suárez, C. Solis, J E. Durantini, L. Macor, R Rubio, M. Renfige, D A. Heredia, E. Durantini, L. Otero, M. A. Gervaldo

• Mallas de Nanofibras de Carbono Ultramicroporosas con Alta Capacidad de Adsorción de H₂ a partir de Materiales y Procesos Verdes // A. Vergara-Rubio, L. Ribba, David Picón, Karim Sapag, Roberto Candal , Silvia Goyanes

• Obtención de sistemas fotopolimerizables para la protección y reparación de tuberías en el campo // P Fayó, E.S.Rodriguez,C.I.Vallo,P.E.Montemartini,S.V Asmussen

• Producción de hidrógeno en celdas de electrólisis microbianas de dos compartimientos usando membranas biodegradables y de bajo costo de poli (vinil) alcohol/quitosano // MJ. González-Pabón, R. Cardeña, E. Cortón, G.Buitrón

• Carbono nanoestructurado: Una plataforma de detección de microorganismos asociados a MIC./ F.A. Fernandez,M.J.GonzalesPabón,I.N.Vega,W.A.Vargas,W.Morris,J.I.Quela,A.Saavedra

•DiseñoySíntesisdePolímerosdealtaperformanceparafluidosdeFracturaenEstimulaciónNOC//R Dietrich, SRivelli,L.Arias,J.MPadró,I.Vega,E.AndrijicCucera,J.M.Giussi

•Modificacióndeasfaltosconpolímerosnaturalesyarcillascomomejoradoresdesuvidaútil//LucianaFracassi, DiegoLarsen,RominaOllier,VeraAlvarez,FranciscaAparicio,TamaraOberti

•Formulacióndemembranascargadasconnanopartículasbasadasenóxidosdemanganesoconaplicacionesen extracciónsustentabledelitio//E.C.Arrua,V.Flexer

•AvancesparalafabricacióndeceldasbasadasenperovskitasenellaboratoriodebionanotecnologíadelaUNQ //N.Martínez,C.Pinzón,F Alvira

•Haciaeldesarrollodehíbridosnanopartícula-polímerocomoaditivosdepresoresdelpuntodefluidezdepetróleosconaltocontenidodeparafinas//M.S.Cortizo,P.J Peruzzo

•DesarrollodePolímerosparaEOR-A.Iborra,J J Romero,J M.Padro,I.N.Vega,J M.Giussi

•ObtencióndepolímerosmodificadosdebajoPMquedesarrollenaltaviscosidad -J Tasque,A. Canneva,J Padró,G.MartínezDelfa,J.M.Giussi,I.Vega,R Meleán,J Pinzón,F Mattea,J.M.Milanesio,M.Strumia.

•SíntesisElectroquímicadeunpoli-TiofenoConteniendoUnidadesdeNaftalendiimida.AplicaciónenDispositivosSupercapacitores -M.B.Suárez,J E.Durantini,L.Macor,C.Codoni,R Rubio,M.Renfige,L.Otero,M.A.Gervaldo,J L.Segura,D A.Heredia.

•AplicacióndeherramientascomputacionalesparadiseñoyevaluacióndeintegridaddeinstalacionesdeFRP -P Montemartini,E.Rodriguez,J.Morán.

•HerramientasparalaGestióndeIntegridaddeInstalacionesdePolímerosyCompuestos -J.F Uicich,P Fayó,J.I. Morán,P.E.Montemartini.

Uso de la nanotecnología en la industria del petróleo y gas: un pequeño gigante

Farid B. Cortés

1 Grupo de Fenómenos de Superficie – Michael Polanyi , Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín.

Email: fbcortes@unal.edu.co

En Colombia, las reservas estimadas de crudo son de aproximadamente 2,0 mil millones de barriles, disminuyendo aproximadamente un 13% en el último año según la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH). Además, el crecimiento exponencial de la población mundial así como la creciente motorización e industrialización ha llevado a una mayor demanda de combustibles fósiles para suplir los requerimientos energéticos. Colombia es consciente de este problema y se ha convertido en un actor clave en la incorporación de avances en nanotecnología para enfrentar este desafío mediante el aumento de la productividad/reservas de petróleo crudo y ser como un punto de prueba de este tipo de tecnologías que puedan llevarse al Mundo. El progreso de la nanotecnología en Colombia ha sido respaldado por la sinergia entre la academia, el estado y la industria, que ha tenido como objetivo mitigar el daño de la formación y mejorar la recuperación de petróleo para facilitar los aumentos en la productividad y las reservas de petróleo con base en el desarrollo de nanopartículas/nanofluidos. Esta presentación presenta una mirada de las aplicaciones recientes de la nanotecnología en Colombia, desde los enfoques de laboratorio hasta las condiciones de campo. Esta revisión aborda el desarrollo de nanopartículas/nanofluidos para su aplicación a la inhibición/remediación del daño de formación (asfaltenos, alteración de la mojabilidad del yacimiento de mojabilidad por líquido a mojabilidad por gas y escamas inorgánicas, entre otras aplicaciones), mejora de la productividad (fracturación hidráulica, perforaciones de fluidos y movilidad mejorada de petróleos pesados y extrapesados), recuperación mejorada de petróleo (EOR) y transporte de petróleo pesado. Finalmente, se discuten tres casos de ensayos de campo que emplean nanofluidos para inhibir el daño de formación de asfaltenos en yacimientos de condensado compacto y crudo ligero, migración de finos en yacimientos de condensado compacto y mejora de la movilidad de petróleos pesados y extrapesados. Se espera que este documento ayude en la alineación de los sectores académico e industrial para buscar y fomentar la apertura de una gama más amplia de aplicaciones en condiciones de campo a través de la extrapolación de estudios de laboratorio.

Innovative Polymers for Next-Generation Batteries

David Mecerreyes

1POLYMAT, University of the Basque Country UPV/EHU, Donostia-San Sebastian, Spain david.mecerreyes@ehu.es

Lithium ion batteries are part of our modern life being present in daily used objects such as mobile phones, tablets, computers, watches, sport accessories, electric scooters or cars. The next generation batteries would need the development of innovative polymers that help to improve their performance in terms of power density, cyclability, raw materials availability, low weight, printability, flexibility, sustainability or security.

In this presentation we will show our recent developments in the area of redox polymers and ionic conducting polymer electrolytes.1-4 This includes the development of innovative binders for electrodes, polymer electrolytes and redox polymer nanoparticles. All these new polymer developments are leading to new battery technologies such as metal-polymer batteries (Li, Na), organic batteries, polymer-air and organic redox-flow batteries which are expected to complement in the future the actual commercial batteries.

Keywords: ionic polymers, polymer electrolytes, redox polymers, batteries

[1] “Redox Polymers for Energy and Nanomedicine” RSC Book 2021, ISBN 978-1-78801-871-5

[2] D. Mecerreyes, N. Casado and L. Porcarelli, Macromolecular Chemistry and Physics 2020 https://doi.org/10.1002/macp.201900490

[3] X. Wang, R. Kerr, F. Chen, N. Goujon, J.M. Pringle, D. Mecerreyes, M. Forsyth, P.C. Howlett, Advanced Materials 2020,32, 18, 1905219 https://doi.org/10.1002/adma.201905219

[4] N. Goujon, N. Casado, N. Patil, R. Marcilla, D. Mecerreyes, Progress in Polymer Science 2021, 122, 101449 https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2021.101449

Figure 1: Scheme of polymers that will be discussed for next-gen battery technologies

Materiales Mesoporosos: usando el nanoespacio para transporte, confinamientoy catálisis

G. J. A. A. Soler-Illia

Instituto de Nanosistemas, Escuela de Bio y Nanotecnologías. UNSAM, San Martín, Buenos Aires, Argentina

Email:gsoler-illia@unsam.edu.ar

En las últimas décadas, se asistió al impresionante desarrollo de las nanotecnologías a partir del cruce de una diversidad de campos: química, física, biología, ciencia de materiales e ingenierías. Podemos crear y manejar una enorme variedad de nanomateriales, cuyas propiedades dependen de su estructura, tamaño y forma, que pueden ser finamente reguladas. Estos nanomateriales, a su vez, pueden ser considerados bloques de construcción de nanosistemas más complejos, que combinan diferentes regiones con propiedades pre-establecidas (ej: conductividad, luminiscencia, catálisis, afinidad (bio)química, adsorción, etc) entre las cuales se pueda transmitir y transducir información. Entre los desarrollos más recientes, está la posibilidad de construir nanosistemas que puedan adaptarse o responder ante estímulos externos. Esto abre la puerta a nuevas propiedades explotables, ya que estos “materiales inteligentes” pueden ser programados para adaptarse a diferentes situaciones, entornos o combinaciones de estímulos.

En particular, en los últimos años se han desarrollado los materiales mesoporosos funcionales (MMF), sintetizados mediante una combinación de síntesis sol–gel, autoensamblado y modificación química superficial. Estos sistemas presentan poros altamente controlados entre 2 y 50 nm de diametro, que se pueden decorar con especies moleculares, grupos orgánicos, biomoléculas o nanopartículas. Las propiedades electrónicas, ópticas, superficiales o de confinamiento de estos nanosistemas están determinadas por el tamaño y geometría de los poros, la composición de la pared y las características superficiales. Estos materiales constituyen una “nanofacilidad”, en la que se puede lograr posicionar nanoespecies o funciones químicas desde la escala molecular a la mesoescala, ajustando las interacciones o la reactividad local.

En esta presentación, presentaremos ejemplos de síntesis y aplicaciones de MMF. El dominio de estrategias sintéticas permite obtener nanosistemas cuyas propiedades pueden pre-determinarse a partir del diseño de los bloques de construcción que los constituyen, y su control posicional. El método general implica la creación de nanobloques de construcción y el control de la distribución espacial de funciones combinando síntesis química, autoensamblado molecular y reactividad localizada. Estos materiales presentan propiedades electrónicas, ópticas, catalíticas, superficiales o de transporte determinadas por una combinación del tamaño y geometría de los poros, la composición de la pared y las características de superficies e interfaces. En particular, se presentarán ejemplos de: a) el control de la nanofluídica en los poros, b) la permeoselectividad de MMF a partir de la funcionalización de los poros, b) la incorporación de nanopartículas catalíticas en mesoporos para la generación de energías renovables y nuevas moléculas (fotosíntesis artificial)

Referencias.

1. Soler-Illia, G. J. A. A.; Azzaroni, O. (2011), Chemical Society Reviews, 40, 1107-1150.

2. Alberti, S., Soler-Illia, G. J. A. A.; Azzaroni, O. (2015), Chemical Communications, 51, 6050-6075

3. N. Tarutani et al. (2019) Chem. Mater., 31, 322-330.

4. A. D. Pizarro, C. L. A. Berli, G. J. A. A. Soler-Illia, M. G. Bellino (2022) Nature Communications, 13, 3047.

Polymerization in Porous Nanomaterials: A Sustainable Manufacturing Process

Carmen Mijangos

Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, Consejo Superior de Investigaciones Científicas

Juan de la Cierva 3, Madrid 28006, Spain POLYMAT,Universidad del País Vaco, Barrio Ibaeta, San Sebastian 20, Spain

The polymerization of monomers within the nanocavities of porous materials is a subject of paramount scientific and technological relevance that is being thoroughly studied and developed for the fabrication of nanostructured polymers with tailored morphologies, chemical architectures and functionalities. The polymerization in nanoporous geometries (nanoreactors) allows for i) the easy and high-throughput production of nanostructured polymeric materials for applications; ii) the earning of products, energy and time; iii) the modeling of specific chemical reactions and iv) the assessment of the physical and chemical properties of polymers under spatial confinement, similar to that achieved by polymer infiltration methods The vast majority of the reported studies are addressed both to study the influence of spatial confinement on the polymerization process, in particular, on reaction kinetics and polymer properties (molecular weight and Tg) and to obtain in one step polymer nanostructures with modulated properties for applications

Anodized aluminum oxide (AAO) templates, mesoporous silica templates (MS), metal organic framework (MOF) and controlled porous glasses (CPG) are the preferred nanoporous geometries while free radical, step-growth and ATRP polymerizations are the most studied polymerization reactions.

The comparison between the various confining media is not trivial, as the degree and the geometry of confinement exerted by each nanoreactor is different. For example, while AAO templates can be considered isolated nanoreactors, the nanopores in CGP are interconnected. Therefore, reported results do not seem to follow a general trend although some general conclusions can be drawn

-Polymerization in nanoporous geometry yields to a high degree of conversion and higher rates than bulk polymerization, near 100% conversion in a few hours

-Experiments of polymerization in confinement depend on the mechanism of polymerization process: radical polymerization, polycondensation, etc

-While the Tg of the polymers synthesized in confinement are in general higher than in bulk counterparts, the molecular weight does not follow a general rule and both higher and lower values have been reported compared to the bulk.

-Kinetics modeling has been proposed to explain the differences between confinement and bulk

1. Mijangos, C; Martin-Pérez, J; Hernadez E, (2016). Progress Polymer Science

2. Mijangos, C; Martin-Pérez, J. (2022) sent to publication

Desarrollo de nanoinsumos sostenibles para la agroindustria

Vera A Alvarez1, Merari Chevalier1, Sergio Martín Saldaña2, Danila Merino1, Andrea Y Mansilla3 , Florencia Salcedo2, María J. Iglesias3, Silvana Colman3 , Alberto Chevalier2 , Claudia Casalongué3

1UNMdP, CONICET, Instituto Investigación de Ciencia & Tecnología de Materiales INTEMA, UE-CONICET-UNMDP, Grupo Materiales Compuestos Termoplásticos, Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina

2Gihon Laboratorios Químicos SRL, Mar del Plata, Argentina.

3UNMdP, CONICET, Instituto de Investigaciones Biológicas, UE-CONICET-UNMdP, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales,Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata, Argentina

Email:veraalejandraalvarez@gmail.com

La agricultura enfrenta una creciente demanda mundial de alimentos junto con una reducción del área fértil debido a los cambios climáticos y la acumulación de pesticidas y fertilizantes en todo el mundo. En este contexto, el desarrollo de nuevos materiales bioactivos con propiedades emergentes se encuadra perfectamente con el desafío actual de aumentar la productividad de los cultivos con un impacto ambiental reducido. En la agricultura, el uso de pesticidas tóxicos para controlar las enfermedades de las plantas es una práctica común que genera peligros para la salud humana y el medio ambiente [1]. El quitosano (CS) es el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza después de la celulosa, y es un derivado desacetilado de la quitina que se encuentra principalmente en los exoesqueletos de los crustáceos [2]. El contar con bioplaguicidas como alternativa a los agroquímicos sigue siendo un desafío en fitopatología. En este sentido, el CS ha demostrado ser un polímero amigable con el medio ambiente para usos agrícolas debido a su actividad biológica de amplio espectro que incluye efectos antimicrobianos contra muchas bacterias, hongos y levaduras, con una menor toxicidad hacia las células de mamíferos [3] e induce respuestas de defensa del huésped en plantas tanto monocotiledóneas como dicotiledóneas [4] La bentonita (Bent) por su lado, es una de las arcillas más utilizadas debido a su gran disponibilidad natural, fácil escalado industrial y su baja toxicidad lo que permite su uso en alimentación y la agricultura. La Bent tiene además una elevada capacidad de intercambio catiónico (CEC), gran superficie y porosidad. En consecuencia, tiene la posibilidad de alojar múltiples cationes orgánicos entre sus láminas para generar unos materiales con funcionalidades deseadas.

El objetivo de nuestro proyecto es el desarrollo, la obtención, caracterización de agroinsumos sostenibles basados en nanoformulaciones innovadoras. Por un lado, hemos desarrollado micropartículas (MP) de CS, basadas en el polímero obtenido a partir de desechos locales de camarones, cargadas con diferentes principios activos, entre ellos el ácido salicílico (SA) como fitohormona antiestrés y reguladora maestra de los mecanismos de defensa de las plantas contra bióticos y tensiones bióticas, demostrando que tanto CSMP como CS-SA-MP activan la estimulación del crecimiento y las respuestas de defensa de las plantas con características positivas para su uso en la agricultura. . Por otro lado, hemos trabajado cargando las bentonitas, entre otros con el aminoácido libre multifuncional prolina (Pro-L) como antioxidante y osmoprotector contra la sequía obteniendo excelentes resultados.

1. Mishra, S., Keswani, C., Abhilash, P., Fraceto, L. F., & Singh, H. B. (2017). Integrated approach of agri-nanotechnology: Challenges and future trends. Frontiers in Plant Science, 8: 471-485.

2. Kanmani, P., Jeyaseelan, A., Kamaraj, M., Sureshbabu, P., & Sivashanmugam, K. (2017) Bioresource Technology, 242, 295–3032.

3. Kong, M., Chen, X. G., Xing, K., & Park, H. J. (2010). Microbiology, 144(1), 51–63.

4. El Hadrami, A., Adam, L. R., El Hadrami, I., & Daayf, F. (2010). Marine Drugs, 8, 968–987.

Nanomedicina y Nanoagricultura

S.E.Moya

Soft

La nanomedicina busca hacer uso de las propiedades de los nanomateriales para mejorar la salud humana, a través de la formulación en escala nano y el uso de las herramientas de la ciencia de materiales, que permiten construir materiales inteligentes capaces de controlar el perfil farmacocinético de los medicamentos encapsulados. Por nanomedicina se entiende también el uso de las propiedades en escala nano para estimular una respuesta biológica, para generar sensores más precisos y selectivos; para imagen molecular, para combatir la acción de bacterias, virus , hongos, etc

La nanomedicina aspira a generar una medicina personalizada donde terapia y diagnosis se combinen a través de materiales inteligentes y mulfuncionales.

La nanoagricultura, la nanotecnología aplicada a la agricultura, busca mejorar la producción de alimentos mediante el desarrollo de una agricultura más sostenible haciendo uso de materiales para estimular el crecimiento de plantas, protegerlas de infecciones bacterianas, de la acción de los hongos, para remediar las condiciones del suelo y para monitorizar el crecimiento y las condiciones tanto de las plantas como de su entorno

Existe una clara analogía entre nanomedicina y nanoagricultura en tanto que ambas aplican materiales en escala nanometríca para mejorar las condiciones de organismos vivos, humanos y plantas, respectivamente.

La nanomedicina se ha desarrollado extensamente en las últimas décadas, y puede servir de base para el desarrollo de la nanoagricultura A diferencia de la nanomedicina, donde la biocompatibilidad y biodegradación de los nanomateriales limita notablemente su aplicación en humanos, en la nanpoagricultura la toxicidad de los nanomateriales no es necesariamente determinante ya que la interacción de nanomateriales con plantas es en muchos casos tópica o tiene como objetivo mejoras en la producción de cultivos. Esto permitiría el uso de una paleta de materiales mucho más amplia en nanoagricultura que en nanomedicina.

En esta presentación haré un resumen de la investigación desarrollado en mi grupo en nanomedicina y las posibilidades de translación hacia la nanoagricultura.

Mater Nanotecnology group, CIC biomaGUNE, Paseo Miramón 182, 20014 San Sebastian, Spain

Polímeros usados en Upstream

M. Z. Mucci 1

1 Y-TEC

Email: marcela.mucci@ypftecnologia.com

La industria del Oil & Gas suele dividirse frecuentemente en 3 segmentos generales, ya que cada uno de ellos involucra operaciones y equipamientos muy diferentes:

1. Upstream: donde están incluidas la exploración, el descubrimiento y producción del petróleo y el gas.

2. Midstream: o transporte de los hidrocarburos

3. Downstream: es el procesamiento de los hidrocarburos a partir de lo cual se comercializa.

En particular en el UPS (upstream), desde el inicio de la perforación, hasta la estimulación, se utilizan una gran variedad de polímeros naturales y sintéticos, que cumplen diferentes finalidades, según el estado de desarrollo del pozo.

La selección del tipo de polímero a utilizar dependerá de la propiedad que se quiera controlar o modificar, por lo que están en uso una gran variedad de polímeros para: controlar pérdidas de fluido a formación, como extendedores, sellado, viscosificantes, floculantes y desfloculantes, retardadores y algunos para aplicaciones especiales.

Esta elección dependerá del conocimiento de la operación, de las propiedades que se quieren lograr o controlar, y un factor no menos importante, que es el costo y la facilidad de obtener en el mercado local.

Polímeros para fluidos de fractura. Desde el laboratorio hasta Vaca Muerta

M.L. Arias1 , R. Medina2 , J.D. Lesbegueris2, R.C. Dietrich1 , S. Rivelli1, I.N. Vega1 , J.M. Giussi1

1 YPF Tecnología S.A.

2 YPF S.A.

El polímero para fluido de fractura es un insumo clave en el desarrollo de los reservorios no convencionales. En los últimos años comenzó a utilizarse una nueva tecnología conocida como HVFR, High Viscosity Friction Reducers, con varias ventajas operativas frente a la tecnología tradicional basada en goma guar1,2,3,4 , Se trata, mayoritariamente, de poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas modificadas diseñadas para controlar la viscosidad del fluido de fractura ajustando a la pasada la adición del polímero5 .

En este trabajo se estudió el comportamiento de los productos comerciales aplicando conocimiento sobre reología de soluciones poliméricas. Esto permitió comprender cómo la concentración de polímero y la calidad de agua afectan la performance del fluido de fractura6 Este primer estudio condujo al diseño y desarrollo de una cartera propia de reductores de fricción aplicando una técnica novedosa de síntesis por Living Radical Polymerization. Esta permite obtener productos en solución acuosa, sin la presencia de una fase aceite como los productos comerciales en emulsión Durante la etapa laboratorio se sintetizaron 142 productos, variando composición monomérica, sistema de iniciación, temperatura y tiempo de reacción. Se seleccionaron los 7 más promisorios para evaluarlos de manera más profunda: incluyendo ensayos en banco para determinar la capacidad de reducir fricción y caracterización reológica. Finalmente, se decidió probar uno de ellos en campo. Esto implicó la necesidad de escalar el proceso de reacción desde un balón de vidrio de laboratorio a un reactor de 2.000 litros.

Se realizaron 2 pruebas en campo. La primera de ellas tuvo como objetivo probar y ajustar la bombeabilidad del polímero al blender del set de fractura y evaluar su capacidad de reducir fricción en condiciones reales de operación. La segunda prueba tuvo como objetivo evaluar la aplicación del polímero en una etapa completa de fractura incluyendo el transporte de arena.

El presente trabajo muestra el camino recorrido: el surgimiento de la idea de desarrollo de un nuevo polímero, su diseño a escala laboratorio, el proceso de escalado a un reactor industrial y sus pruebas de funcionamiento y validación en campo.

1. Ba Geri, M; Imgam, A., Flori, R. (2019) SPE-195191-MS

2. Van Domenel, M., Curtrer, W., Collins, S., Ruegamer, M. (2017) SPE-185084-MS.

3. Motiee, M. Johnson, M., Ward, B., Grandt, C., McKimmy, M., Meethelb, J. (2016) SPE-179154-MS

4. Zhao, H., Danican, S., Torres, H., Christandi, Y., Nikolaev, M., Makarychev-Mikhailov, S., Bonell, A. (2018) SPE-191520-MS.

5. Ba Geri, M., Imqam, A., Bogdan, A., Shen, L. (2019) SPE-195227-MS.

6. Arias, M.L., Medina, R., Roschzttardtz, F.I., Mucci, M.Z. (2022). EXP304 11°CONEXPLO, Mendoza – Argentina.

Perspectivas de estructuras y redes especiales en polímeros aplicados a EOR

Miriam C. Strumia, Ramses Meleans, John Pinzón, Facundo Mattea

1Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba

2 Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada (IPQA), CONICET, Córdoba

Email: mstrumia@unc.edu.ar

Con la creciente demanda de recursos petrolíferos, los polímeros solubles en agua cuyas propiedades de resistencia a la temperatura, a la sal y al esfuerzo de corte en condiciones adversas, son un desafío para los químicos del campo del petróleo y más específicamente en su aplicación en la extracción terciaria de petróleo. En la actualidad, la poliacrilamida parcialmente hidrolizada (HPAM) y sus copolímeros con diferentes monómeros funcionalizados, tiene un uso preponderante como polímero lineal en ese tema. La eficiencia de estos polímeros se basa en su alto peso molecular. Sin embargo, la viscosidad aparente y la capacidad de adsorción pueden reducirse en gran medida cuando pasan a través de la perforación y la vecindad inmediata del pozo a alta velocidad y por lo tanto, su eficiencia puede verse reducida (1)

Nuevas estructuras en polímeros sintéticos han sido propuestas. Una de ellas es introducir ramificaciones a la cadena principal del polímero o trabajar con polímeros ramificados de diferente tipo, como por ejemplo polímeros dendríticos, estrella o hiperramificados. Hay pocos antecedentes sobre la aplicación de polímeros hiperramificados en la inyección de polímeros para EOR. Sin embargo, los estudios realizados dan un potencial interesante a este nuevo tipo de polímeros (2,3)

Se ha demostrado (3,4) que polímeros hiperramificados pueden aumentar la viscosidad del agua y reducir la relación de movilidad agua-petróleo, poseen un rendimiento más efectivo en la reducción de la permeabilidad, mejoran la resistencia al esfuerzo de corte, mayor capacidad de adsorción y retención, dando un factor de resistencia residual más alto, tolerancia moderada a la temperatura y tolerancia a la sal. Por lo tanto, esta estructura hiperramificada de la red ha demostrado propiedades favorables para su aplicación en EOR.

En esta presentación, se mostrarán algunos de los resultados alcanzados por el grupo de investigación en la síntesis de copolímeros hiperramificados usando el dendrón de amina de Behera o el polímero hiperramificado Boltorn de tercera generación y las metodologías sintéticas ensayadas para la incorporación de ramificaciones al polímero HPAM.

Referencias.

1. D.A.Z. Wevera, F. Picchionia, A.A. Broekhuisa Progress in Polymer Science 36 (2011) 1558– 1628

2. Nanjun Lai, Xiaoping Qin, Zhongbin Ye, Cuixia Li, Ke Chen, Yan Zhang. Journal of Petroleum Science and Engineering 112(2013)198–205

3. Leiting Shi, Changlong Liu, Mao Chen, Zhao Hua, Zhongbin Ye, Jian Zhang. Journal of Petroleum Science and Engineering 196 (2021) 108011

4. Nanjun Lai, Xiaoping Qin, Zhongbin Ye, Qin Peng, Yan Zhang, and Zheng Ming. Journal of Chemistry.Volume 2013, Article ID 824785,

Almidones modificados con aplicaciones en EOR

Olivia V. López1,2 , Andrés E. Ciolino2,3 , Marcelo A. Villar2,3

1 Departamento de Química, Universidad Nacional del Sur, Av. Alem 1253, (8000) Bahía Blanca, Argentina

1 Planta Piloto de Ingeniería Química, PLAPIQUI (UNS-CONICET), Camino La Carrindanga Km. 7, (8000) Bahía Blanca, Argentina

1 Departamento de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Sur, Av. Alem 1253, (8000) Bahía Blanca, Argentina

Email: mvillar@plapiqui.edu.ar

La recuperación terciaria de petróleo (EOR) es el proceso de extracción utilizado luego de las extracciones primarias y secundarias, mejorando la obtención de petróleo no fácilmente recuperable. Dentro de las estrategias de EOR se destaca el uso de fluidos de desplazamiento, como polímeros solubles en agua, que se bombean al yacimiento y obligan al petróleo a fluir hacia los pozos de producción. El uso de polímeros solubles en agua para EOR ha sido discutido durante los últimos años, considerando ciertas limitaciones asociadas a las propiedades reológicas de sus suspensiones. El comportamiento del flujo de fluidos está directamente relacionado con la estructura química de los polímeros utilizados, así como con la influencia de parámetros externos, como temperatura, concentración de sales y surfactantes, entre otros [1,2]. El criterio crucial para seleccionar el polímero apropiado es su capacidad para generar una solución viscosa a la concentración mínima [3]. Además, dado que este método se basa en la adsorción de polímeros en los poros ubicados en las paredes de la roca, es importante considerar esta capacidad en la selección del polímero empleado para la inyección [4]. Teniendo en cuenta la solubilidad del almidón en agua, este biopolímero se puede utilizar como aditivo en las tecnologías EOR. Durante las últimas décadas, el almidón ha sido modificado por diferentes métodos físicos y químicos obteniendo derivados para aplicaciones en petróleo y en la actualidad algunos de estos almidones modificados están disponibles comercialmente. En este contexto, el bajo costo, la disponibilidad mundial y el carácter renovable hacen del almidón un buen candidato para el desarrollo de aditivos para ser utilizados en la industria petrolera, actividad que consume toneladas de almidón y sus derivados por año [5] Además de EOR, los almidones modificados son empleados en aplicaciones como control de pérdida de filtrado y modificación de la reología del lodo, entre otros [6]. En este trabajo se repasarán diferentes almidones modificados para su uso en EOR, sus características fisicoquímicas y sus propiedades reológicas

Referencias

1. Wever, D , Picchioni, F , Broekhuis, A (2011). Prog Polym Sci 36,1558-1628

2. Gao, C (2015) J Petrol Explor Prod Technol 6(4), 749-753

3. Shi, L T., Zhu, S J., Zhang, J , Wang, S.X., Xue, X.S., Zhou, W., Ye, Z.B. (2015). Petrol. Sci 12, 129-134

4. Leslie, T , Xiao, H , Dong, M (2005). J Petrol Sci Eng 46, 225-232

5. Qiao, R, Zhu, W (2010). J Ind Eng Chem 16, 278–282

6. Lopez, O.V., Castillo, L.A., Ninago, M.D., Ciolino, A.E., Villar, M.A. (2017) Industrial Applications of Renewable Biomass Products, Springer, New York.

Algunos desafíos científicos-tecnológicos

Prof. Dra. Norma B. D’Accorso

Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, 1428, Argentina.

Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono (CIHIDECAR), UBA-CONICET, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, 1428, Argentina.

Email: norma@qo.fcen.uba.ar

En nuestros laboratorios de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires hemos conformado un equipo interdisciplinario constituido por físicos, ingenieros, biólogos, químicos y colaboraciones con otros centros de investigación, con el objetivo del desarrollo de productos con alto valor agregado, desde la ciencia básica hacia los desarrollos aplicados. El estudio de polímeros, nanomateriales y materiales compuestos fue la gran motivación de nuestro grupo de trabajo, que, a partir de la síntesis y modificación de compuestos orgánicos-inorgánicos y el estudio de sus propiedades físico-químicas nos permitiera conocer sus aplicaciones industriales, biomédicas, así como productos para remediación y/o preservación del medio ambiente.

En los últimos años, y debido en algunos casos a demandas del sector productivo hemos desarrollado materiales para la industria energética, de recubrimientos, así como en aplicaciones en odontología y medicina. En esta oportunidad, les presentaré los resultados obtenidos en el desarrollo de nuestras investigaciones en la industria energética, tales como agentes de sostén ultralivianos, membranas de separación de petróleo-agua, membranas de intercambio aniónico en celdas de combustible, hidrogeles como tapones transitorios, así como las investigaciones en curso que versan sobre plataformas poliméricas con propiedades antioxidantes, copolímeros a partir de la biomasa como inhibidores de asfaltenos, celdas de combustible y aprovechamiento de la biomasa como remplazo de productos no renovables para la síntesis de films biodegradables cargados con productos bioactivos de origen natural, redes interpenetradas para su aplicación en tratamiento de aguas contaminadas.

Sólidos Nanoporosos aplicados en la Industria Energética

K. Sapag1

1 Laboratorio de Sólidos Porosos, LabSoP, Instituto de Física Aplicada, INFAP, CONICET, Universidad Nacional de San Luis, San Luis capital, Provincia San Luis. Email: sapag@unsl.edu.ar

Los sólidos porosos se vienen desarrollando desde hace décadas para diferentes aplicaciones, fundamentalmente en aquellas donde su tamaño de poros permite el ingreso de moléculas, que pueden alojarse o reaccionar y ser posteriormente desalojadas. Dentro de estos materiales, los denominados micro -mesoporosos, que corresponden en parte al grupo de los nanoporosos, tienen diversas aplicaciones de interés en el área energética. Para los materiales nanoporosos estas aplicaciones se centran fundamentalmente en dos procesos, catálisis y adsorción. Además, en particular la adsorción de gases se utiliza como técnica fundamental para estudiar las características texturales de los materiales nanoporosos, que de alguna manera se van a relacionar con la aplicación seleccionada.

Nuestro laboratorio, desarrolla una serie de materiales nanoporosos, partiendo de materiales naturales, como arcillas, o de residuos, como los carbones activados, o completamente sintéticos. En general, estos materiales son usados como soporte y suelen ser de sílice amorfa, alumino-silicatos o carbón. Desde el punto de vista energético, en nuestro laboratorio se estudia la reacción de Fischer-Tropsch y se está comenzando con la hidrogenación de CO2, utilizando procesos catalíticos, ambos para obtener hidrocarburos limpios. Mediante adsorción se estudia el almacenamiento de H2, el de metano, como base del almacenamiento de gas natural y la captura de CO2, de interés tanto por su efecto invernadero como para separarlo del metano.

En esta charla invitada se presenta una serie de resultados con materiales nanoporosos, destacando su caracterización por adsorción y su comportamiento en las aplicaciones enunciadas utilizando procesos de catálisis y adsorción, en base a trabajos desarrollados en el Laboratorio de Solidos Porosos, LabSoP, de la Universidad Nacional de San Luis [1-10].

1. A.A. García, J.C. A. de Oliveira, R. López, J.C. Moreno,L. Giraldo, G. Zgrablich, K. Sapag. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 357 (2010) 74–83.

2. A.A. García Blanco, A.F. Vallone, A. Gil, K. Sapag. Int J. of Hydrogen Energy, Vol. 37, No. 19, (2012) pp. 14870-14880.

3. S. I. Garcés, J. Villarroel-Rocha, K. Sapag, S. A. Korili, and A. Gil. Ind. Eng. Chem. Res. (2013), 52, 6785−6793.

4. P. Carraro, V. Elías, A.A. García Blanco, K. Sapag, G. Eimer, M. Oliva. Int J.l of Hyd En V:39 16, (2014) p 8749-87-53.

5. P. Carraro, V. Elías, A. García, K. Sapag, S. Moreno, M. Oliva, G. Eimer. Micr and Mesop Mat, 191 (2014) 103–111.

6. D. Bezerra, F.Silva, P. Moura, K. Sapag, R.Vieira, E. R Castellon, D. Azevedo. Ads Sci & Tech, 32, 2&3 (2014) 141-151.

7. P Carraro, A G Blanco, FA Soria, G Lener, K Sapag, GA Eimer, MI Oliva. Mic and Mês. Materials 231, 31-39, (2016)

8. A. A. García Blanco, A. F. Vallone, S. A. Korili, A. Gil, K. Sapag. Microp. and Mesop. Mat. Vol. 224, (2016), P 323–331.

9. SI Garcés-Polo, J Villarroel-Rocha, K Sapag, SA Korili, A Gil. Chemical Engineering Journal 302 (2016), 278-286.

10. P. Carraro, AAG Blanco, C Chanquía, K Sapag, MI Oliva, GA Eimer. Mic and Mesop Materials 248, 62-71, (2017)

Integración de Nanomateriales y Polímeros Conductores para el Almacenamiento de Energía

Waldemar A. Marmisolle

Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA) – Departamento de Química – Facultad de Ciencias Exactas – Universidad Nacional de La Plata (UNLP) – CONICET. 64 and 113, 1900 Buenos Aires, Argentina.

Email: wmarmi@inifta.unlp.edu.ar

Los supercapacitores (SCs) o capacitores electroquímicos son dispositivos de almacenamiento de energía que presentan elevadas potencias específicas, aunque con menores densidades de energía en comparación con las baterías. El almacenamiento de carga en estos sistemas ocurre básicamente mediante dos mecanismos: capacidades del tipo de doble capa y (pseudo)capacitancias rédox.1 Muchos nanomateriales de carbono resultan particularmente interesantes para la construcción de SCs por su elevada área superficial y conductividad eléctrica, cualidades que producen elevadas capacitancias de tipo de doble capa. Sin embargo, estas capacidades pueden ser aumentadas notablemente por la incorporación de materiales capaces de experimentar procesos rédox reversibles. En este sentido, los polímeros conductores resultan materiales electroactivos muy promisorios para la construcción de SCs,2 particularmente cuando se los integra con otros nanomateriales. Por otro lado, la integración correcta de estos materiales en la nanoescala es un requisito fundamental para poder explotar las cualidades de cada uno de estos bloques de construcción e incluso lograr efectos sinérgicos.3

En este trabajo, presentaremos algunas generalidades del uso de polímeros electroactivos y su integración nanoarquitectónica con otros bloques de construcción para la formación de materiales híbridos para ser utilizados en la fabricación de SCs, junto con algunos ejemplos recientes de sistemas desarrollados en nuestro laboratorio.4,5

1. J. Scotto, G. E. Fenoy, D. Posadas, O. Azzaroni and W. A. Marmisolle, in Conjugated Polymers for Next-Generation Applications, Elsevier, 2022, pp. 175–218.

2. J. Scotto, W. A. Marmisollé and D. Posadas, J. Solid State Electrochem., 2019, 23, 1947–1965.

3. W. A. Marmisollé and O. Azzaroni, Nanoscale, 2016, 8, 9890–9918.

4. G. E. Fenoy, B. Van der Schueren, J. Scotto, F. Boulmedais, M. R. Ceolín, S. Bégin-Colin, D. Bégin, W. A. Marmisollé and O. Azzaroni, Electrochim. Acta, 2018, 283, 1178–1187.

5. L. D. Sappia, B. S. Pascual, O. Azzaroni and W. Marmisollé, ACS Appl. Energy Mater., 2021, 4, 9283–9293.

DESAFIOS DE LA INYECCION DE POLIMEROS EN LA CUENCA DEL GOLFO SAN JORGE

Diego G Perez1 , José L. Massaferro1

1 Desarrollo, Upstream Convencional, YPF S.A. Email:diego.perez@ypf.com

Si bien el origen del EOR químico se remonta a los años 60’s, recientemente ha recibido una reinterpretación que permitió demostrar su potencial en campo. Trabajos de Pope, Seright y Sorbie, entre otros, permitieron durante las últimas décadas rever la estrategia previamente adoptada y abrir paso a los éxitos económicos en Daqing, Pelikan Lake, Mangala y Marmul. La inyección masiva en estos gigantes demuestra la inmensa oportunidad latente en campos maduros y cómo desarrollarla. Las particularidades de todos estos casos tan disimiles deja entrever la aplicabilidad de la técnica a un gran número de casos. De hecho, los recientes esfuerzos de BP, Chevron y Shell, entre otras, demuestran la visibilidad alcanzada por estos resultados.

En Argentina, si bien los esfuerzos han sido menores y aislados, actualmente también se está avanzando fuertemente en extender la aplicación y mejorar el proceso. Muestra de esto son las actuales inversiones en EOR de CAPSA, PAE, Pluspetrol e YPF sobre todo en la Cuenca del Golfo San Jorge. El avance de la tecnología en este último tiempo es clave, el desarrollo de nuevos polímeros y la tecnología modular permite una rápida implementación en campo y reducción en los costos de las pruebas piloto.

En particular, YPF está avanzando agresivamente en un plan de aceleración del desarrollo de reservas mediante esta técnica para la puesta en valor de los yacimientos maduros con potencial de EOR. Esto forma parte de la estrategia y es actualmente uno de los vectores de crecimiento de la compañía en petróleo convencional.

Sin embargo, en este camino no es simple y se encuentran numerosos desafíos tecnológicos y obstáculos en la implementación. En este trabajo presentaremos los rudimentos de la aplicación de polímeros como técnica de recuperación mejorada de petróleo, revisaremos esta reinterpretación de la tecnología y sus consecuencias, comentaremos casos de implementación en el mundo y el país, haremos foco en los pasos de desarrollo de proyectos, los obstáculos y los desafíos remanentes. 1.

Análisis de falla en liner (encamisado) termoplástico para Tubings

Marcelo A. Marino1

1 Integridad Transversal Upstream, YPF

Los encamisados o liners son una solución tecnológica para mitigar el proceso de corrosión cuya finalidad es la de proteger el tubo metálico. Se trata de un material termorígido o termoplástico que, por sus propiedades características, resiste las condiciones de operación y el medio al cual se encuentra expuesto, durante un tiempo de operación mayor que el del tubo metálico desnudo.

En el caso particular de los liners, donde la matriz es un termoplástico, la presión, temperatura y medio son muy agresivos y los mismos suelen encontrarse cerca del límite de aplicación. Por este motivo, es que deben ser bien diseñados y ensayados; adicionalmente tienen que contar con un proceso de fabricación e inserción adecuado y esencialmente constante, que asegure la calidad del producto terminado con el objeto de cumplir con el ciclo de vida esperado

El estudio presentado corresponde al análisis de falla de un encamisado de Polipropileno interno de tipo discreto. Luego de 2 años y medio de operación, se evidenció cambio de coloración y aparición de ampollas de diferentes formas y tamaños en un periodo de tiempo marcadamente inferior al de su “ciclo de vida” que es de 8 a 10 años

Para el análisis se utilizaron técnicas convencionales de microscopía, análisis mecánico, FT-IR (ATR), DSC y TGA. Para establecer la posible causa de falla y contar con más información del material, es decir, distribución de sus agregados (masterbatch) y observar la morfología de las ampollas mediante microtomografía de rayos x. Los análisis realizados sobre el material sin uso respecto al “dañado”, permitieron observar deficiencias asociadas al proceso de formulación y fabricación del tubo de Polipropileno.

Se observaron cúmulos de las partículas sólidas del masterbatch agregados al PP virgen del tubo sin uso y sales. En relación al masterbatch, por su distribución espacial y conociendo el proceso de fabricación, el daño pudo ser atribuido a la mala dispersión de éste cuando es agregado a la mezcla de termoplásticos virgen durante la extrusión. Estos cúmulos de sólidos y sales que durante la operación se hidrataron (en condiciones de alta temperatura y presión) y luego en las paradas normales del servicio, dieron origen a burbujas de gas/vapor que provocaron la falla en la integridad del material. Para corregir los desvíos hallados, se le propuso a la empresa proveedora establecer mejoras en el diseño y proceso de fabricación del producto Como lecciones aprendidas del trabajo realizado, se puede resumir:

• Es importante contar con un Plan de Inspección y Ensayos validado entre proveedor-usuario conociendo el proceso de fabricación

• El producto debe tener una huella digital o “fingerprint” del producto polimérico para que este no pueda ser modificado sin previo aviso por parte del proveedor del producto

• Es importante verificar que el proceso de fabricación y montaje es replicado en cada planta

• El producto puede ser mejorado / optimizado para su uso cuando existe el aporte de ingeniería.

• La microtomografía de rayos x ha sido importante en la observación del alcance de la falla en el seno del material.

Agradecimientos: J. Amalvy y personal del INIFTA que realizó parte de los ensayos y compañeros de Y-TEC que colaboraron en la obtención de las probetas y realización de los ensayos

Resonancia Magnética Nuclear como herramienta para el estudio de polímeros con aplicaciones en EOR

Manuel I. Velasco

Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG) CONICET, Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, Córdoba, Argentina

Email: mvelasco@unc.edu.ar

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) por ser una técnica no destructiva, ha demostrado ser de gran utilidad en la caracterización estructural de compuestos orgánicos. Los estudios más frecuentes involucran la espectroscopia tanto en sólidos como en solución, durante las etapas de síntesis y caracterización de compuestos poliméricos. La RMN puede aportar información de interés como el peso molecular, composición, pureza, etc. Generalmente, estos experimentos se hacen sobre sistemas simples, requieren equipamiento con campos magnéticos altos, con un elevado costo. Más allá de la caracterización durante la síntesis, es importante poder contar con metodologías que permitan el estudio de materiales poliméricos en sistemas complejos, similares o idénticos a donde son aplicados. Existen equipamientos compactos (conocidos como benchtop NMR), que emplean arreglos específicos de imanes permanentes para generar el campo magnético. En los últimos años, esta familia de equipos ha ampliado su número de usuarios debido a una combinación de factores que incluyen, no solo el precio más bajo y los costos de mantenimiento nulos, sino también la simpleza de su utilización. Además, no existen requisitos especiales de laboratorio, lo que permite su uso en diversos entornos. Adicionalmente, las restricciones en la geometría y el tamaño de la muestra se reducen en gran medida. Dentro de este grupo se encuentran los sensores unilaterales de RMN, donde la zona de detección está por fuera del arreglo de imanes. En estos equipos, los experimentos más comunes son los de mediciones de tiempos de relajación y determinación de coeficientes de difusión.

En esta presentación mostraremos el uso de sensores unilaterales en la caracterización de sistemas de tipo Winsor III, por su aplicación en recuperación mejorada de petróleo (EOR). El enfoque se centra en el desarrollo de un método para la inspección relativamente rápida de la composición de estos sistemas en función de la posición. De este modo se puede conocer las variaciones de los componentes en las diferentes fases del sistema. Dado que la salinidad tiene una gran influencia en la capacidad de recuperación de fluidos orgánicos, utilizamos esta metodología para probar el sistema en diferentes condiciones de salinidad. En particular, la metodología empleada aporta información sobre la distribución de especies en las diferentes fases que se desarrollan, y el efecto de la salinidad de la fase acuosa sobre el sistema. Estos resultados brindan información fundamental sobre las capacidades de los agentes emulsionantes para su uso potencial en la recuperación de petróleo y otras aplicaciones, así como el uso prospectivo de RMN unilateral para caracterizar fases continuas y otros sistemas coloidales complejos.

Ensamblados poliméricos incluyendo Metal Organic Frameworks (MOFs): materiales porosos de diseño y sus posibilidades en dispositivos para almacenamiento y conversión de energía

Matías Rafti

Email: mrafti@quimica.unlp.edu.ar

Desde la aparición de los primeros reportes en el inicio del siglo donde se destacaban su gran área superficial y versatilidad química, las redes metal-orgánicas o Metal Organic Frameworks (MOFs) han capturado la atención de la comunidad de la ciencia de materiales. Pueden ser descritos como arreglos tridimensionales originados de la coordinación no covalente de linkers orgánicos y centros metálicos, que resultan en una red con porosidad permanente. En un principio despertaron gran expectativa dada su potencialidad para el reemplazo de materiales adsorbentes clásicos como las zeolitas y los derivados del carbón debido a la posibilidad de "sintonizar" la afinidad por un determinado adsorbato. Los resultados obtenidos a lo largo de dos décadas de intensa actividad determinaron que el foco actual de interés se centre en el diseño de heteroestructuras conteniendo MOFs y otros bloques de construcción capaces de aportar diversas funcionalidades. Uno de los ejemplos más interesantes en este sentido es la sinergia posible al generar materiales compósitos conteniendo MOFs y polímeros; en esta charla revisaremos algunas aplicaciones relevantes para su empleo en la construcción de dispositivos de almacenamiento y conversión de energía.

1. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 6152–6157

2. Chem. Sci., 2020, 11, 10523

3. Mater. Adv., 2021, 2, 7731-7740

4. ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3, 11266−11273

Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA) – Departamento de Química – Facultad de Ciencias Exactas – Universidad Nacional de La Plata (UNLP) – CONICET. 64 and 113, 1900 Buenos Aires, Argentina.

Polímeros para aislación efectiva de pozos de hidrocarburo y almacenamiento de gases

S. Rivelli Lavallen1 , L. García Eiler1 , M. Mucci1 , W. Morris1

1 YPF Tecnología S.A

Email: sofia.rivelli.l@ypftecnologia.com

El cemento es el material más utilizado para aislaciones de pozos de hidrocarburos, tanto para producción, inyección, así como para proyectos de almacenamiento de gas natural y CO2. Las primeras cementaciones de pozos se realizaron hace más de un siglo y si bien las prácticas operativas han evolucionado, aún se emplea el mismo material para reestablecer el sello geofísico perdido durante la perforación del pozo

Las fallas en la aislación del pozo pueden tener consecuencias severas asociadas a la contaminación del medio ambiente, afectar la seguridad de las personas, la producción y la economía de los proyectos

Existen diversos mecanismos de degradación que provocan el deterioro de la barrera de cemento en los pozos, entre ellos la contaminación de la lechada con los fluidos del pozo, el ataque por sulfatos, la corrosión del acero, los micro-anillos y la fisuración por solicitaciones mecánicas [1] [2] [3]

El uso extensivo del cemento en estas aplicaciones se debe fundamentalmente a su bajo costo y a las prácticas tradicionales que sigue la industria. El desarrollo de yacimientos cada vez más maduros, las condiciones extremas del offshore y los reservorios no convencionales (NoC) han promovido la ocurrencia de fallas que cuestionan su desempeño en servicio [4]. Este contexto ha motivado el empleo de materiales alternativos más efectivos y duraderos que el cemento.

Con el desarrollo de los reservorios NoC a nivel local, se detectaron problemas de presión anular sostenida entre la cañería de aislación y la intermedia cementadas con lechadas cementíceas convencionales, así como problemas de deformación de casing. Estos problemas podrían mitigarse utilizando materiales de aislación más elásticos que soporten las condiciones de servicio de la aislación durante la vida del pozo

El empleo de estos materiales alternativos se ha comenzado a evidenciar en los últimos 10 años, en particular en la actividad de abandono de pozos offshore. Prueba de ello es la gran cantidad de publicaciones referidas al tema [5]

El presente trabajo tiene por objetivo evaluar sistemas poliméricos termorrígidos comerciales estableciendo metodologías que permitan caracterizar su desempeño tanto en estado líquido como una vez solidificados. El trabajo contempla una fuerte componente experimental, así como estudios de simulación numérica capaces de predecir la respuesta del material en condiciones de servicio. Adicionalmente, se presentarán resultados obtenidos a escala laboratorio, así como también pruebas piloto llevadas a cabo en yacimientos de YPF.

1.Morales, M., Morris, W., Criado, M., Robles, J., and Bianchi, G., 2003, Improving the Sulfate Resistance Performance of API cement Class A upon Appropriate Slurry Design, In: SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference held in Port-of-Spain, Trinidad, West Indies, 27–30 April 2003, SPE-81000-MS.

2. Morris, W., Criado, M., Robles, J., and Bianchi, G., 2003, Design of High Toughness Cement for Effective Long Lasting Well Isolations, In: SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference held in Port-of-Spain, Trinidad, West Indies, 27–30 April 2003, SPE-81001MS.

3. Oil & Gas UK, 2015BBc. Guidelines on Qualification of Materials for the Abandonment of Wells, Issue 2, July 2015.

4. Davis, J.E., September 2017. Using a resin-only solution to complete a permanent abandonment operation in the Gulf of Mexico. In: Paper presented at the SPE Offshore Europe Conference & Exhibition, Aberdeen, Scotland UK, pp. 5–8 SPE186113-MS.

5. Ezechiello da Silva, I., et. al., 2019, Mechanical Properties of Cementitious and Non-Cementitious System After Ageing Tests for Well Abandonment Cementing Operations, presented at Offshore Technology Conference, Houston, Texas, USA.

¿Cómo vincularse con Y-TEC?

Cra. Mg Norma Liliana Rabal1,2

1YPF Tecnología S.A. Av. del Petróleo Argentino 900-1198, Berisso, Argentina 2Universidad Nacional de Quilmes, Departamento de Economía Roque Sáenz Peña 352 (1876), Bernal, Argentina.

Email: norma.rabal@ypftecnologia.com

En este trabajo se presentan las modalidades de vinculación tecnológica con Y-TEC, basados en el aprendizaje generado durante los 10 años desde su creación de la empresa.

Y-TEC nació con el rol de interactuar con el sistema científico y liderar la generación del conocimiento, en colaboración con el CONICET, para potenciar la matriz energética argentina. La estrategia de Y-TEC se focaliza en identificar necesidades del sector energético y desarrollar soluciones tecnológicas de alto impacto, concentra capacidades y esfuerzos en una plataforma de tecnologías en desarrollo, se organizada en misiones tecnológicas, que abordan integralmente problemáticas claves y oportunidades de mejora de alto valor que generan innovaciones en el sector.

Las innovaciones compiten por volverse un diseño dominante, que depende no solo de como logren captar a la demanda sino de cómo se articulan con las instituciones existentes y con las que generan durante los procesos de desarrollo tecnológico (Nelson, 1994) La innovación implica combinar diferentes tipos de conocimiento, competencias, capacidades y recursos (Fagerberg, 2003) en pos de lograr una mejora tecnológica capaz de permitir algún tipo de renta extraordinaria, sea por el desarrollo de nuevos productos, sea por disminución en los costos.

Y-TEC realiza esfuerzos explícitos tendientes a mejorar o crear competencias y capacidades tecnológicas (Lall, 1992), denominados habitualmente actividades de innovación (Manual de Oslo, 2005), entre las que se encuentran acciones de articulación con distintos actores o socios tecnológicos.

El enfoque del “Triángulo de Sábato-Botana” (1968) da cuenta de la necesidad de generar interacciones fluidas y productivas entre las estructuras productiva, científico-tecnológica y el Estado, con el fin de mejorar los procesos de vinculación y transferencia de tecnologías. Como así también el paradigma de la innovación abierta (Chesbrough, 2009), plantea que una estrategia empresarial de innovación se sustenta en asociación con grupos de investigación, en la apertura de las fronteras de la organización para desarrollar sus capacidades a pleno. Estas modalidades de vinculación se presentan en el Workshop.

Referencias bibliográficas:

Chesbrough, H. (2009). Innovación Abierta. Barcelona: Plataforma editorial.

Fagerberg, J. (2006), Innovation: A Guide to the Literature The Oxford Handbook of Innovation (edn en línea, Oxford Academic, 2 de septiembre de 2009), https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780199286805.003.0001, consultado el 25 de octubre de 2022

Malerba, F. (2002) Sectorial systems of innovarion and production. CESPRI- Bocconi University Milan Italy Published in RESEARCH POLICY, vol 31, n.2.

Mazzuccatto, M (2021) “Misión economía: Una guía para cambiar el capitalismo”. Editorial Taurus.

Sábato, J. (comp.). El pensamiento latinoamericano en la problemática ciencia - tecnología - desarrollo –independencia. Buenos Aires, Paidós, pp. 99-112.

Banco de ensayos para evaluación experimental del desempeño hidráulico de fluidos de interés industrial

N.A. Gañán1,2 , M. Bracco1 , E.E. Reyna1 , N. Alasino1,2

1 Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba

2 Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada, CONICET, Universidad Nacional de Córdoba.

Email: nicolas.ganan@unc.edu.ar

El transporte de fluidos a través de tuberías u otros conductos es un requerimiento corriente en numerosas áreas de la ingeniería. Uno de los problemas centrales en el estudio del flujo de fluidos es el de conocer o hallar las relaciones (en forma de ecuaciones o diagramas) entre la pérdida de carga o energía que experimenta el fluido y sus propiedades (densidad, viscosidad), el régimen de flujo (laminar, transicional o turbulento) y las características y dimensiones del conducto o accesorio. A partir de dicha información, es posible calcular la potencia requerida para el transporte del fluido en un sistema dado, u optimizar el sistema hidráulico para la potencia disponible. En este sentido, si bien existe abundante información técnica disponible en forma de diagramas y correlaciones generalizadas, normalmente expresadas en términos de un factor de fricción y el número de Reynolds, la medición experimental del comportamiento hidráulico bajo condiciones controladas resulta fundamental cuando se opera con fluidos complejos, por ejemplo, aquellos cuyas propiedades reológicas varían con las condiciones de flujo.

La Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba cuenta con un banco de ensayos hidráulicos que permite realizar este tipo de mediciones en conductos y accesorios con gran flexibilidad, tanto con fines pedagógicos como para investigación y prestación de servicios1. El banco consiste en un reservorio de aprox. 100 litros, una bomba trifásica conectada a un variador de frecuencia que permite modificar su velocidad de giro, y un sistema de tuberías de distintos diámetros y materiales (1/2”, 3/4" y 1” de polipropileno, y 3/8” de acero inoxidable). Cuenta además con válvulas que permiten direccionar el flujo, distintos tipos de caudalímetros (mecánico, volumétrico, Venturi y placaorificio) y puntos de medición de presión a diferentes distancias. En todos los tramos rectos, codos y accesorios es posible tomar y registrar mediciones instantáneas de presión absoluta mediante sensores de presión dual PASPort (Pasco). El equipo es de fácil manejo, robusto y de gran flexibilidad, y permite el agregado de cualquier accesorio o tubería a investigar. En un experimento típico, se llena el reservorio con el fluido experimental y se ajusta la frecuencia de la bomba a un determinado valor. Se hace pasar el flujo a través de una tubería determinada y se mide la diferencia de presión entre dos puntos sobre dicha tubería. Paralelamente se registra el caudal obtenido. Esta operación puede repetirse para distintas frecuencias de la bomba, obteniéndose así diagramas de caída de presión vs. caudal, que luego pueden adimensionalizarse a partir de las características geométricas del sistema y las propiedades del fluido en términos de un factor de fricción y el número de Reynolds. Asimismo, puede calcularse la reducción de fricción con respecto a un fluido de referencia (por ejemplo, el solvente puro en el caso de una solución salina o polimérica).

Desde fines del año 2020 el equipo de trabajo realiza este tipo de mediciones con soluciones poliméricas desarrolladas por Y-TEC, en el marco de un Convenio Técnico.

1. Reyna, E.; Bracco, M.; Gañán, N.; Alasino, N. (2019). Revista de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales UNC 6(1), 23-26.

Oportunidades de la aplicación de la nanotecnología en la industrial O&G

Albert Saavedra, Mercedes Messina, Alvaro Campomenosi, Facundo Porcel de Peralta, Maria J. Gonzalez, Nicolas Saggion y Florencia Fernandez Misión de Químicos Innovadores, Coordinación de Nanomateriales y Surfactantes, YTEC

La nanotecnología se ha implementado con éxito en muchas aplicaciones, como la nanoelectrónica, la nanobiomedicina y los nanodispositivos. Sin embargo, esta tecnología rara vez se ha aplicado a la industria del petróleo y el gas, especialmente en la exploración y producción upstream. La industria del petróleo y el gas necesita mejorar la recuperación de petróleo y explotar los recursos no convencionales de la manera mas eficiente y económica.

En este sentido, los nanomateriales ofrecen muchos beneficios a la industria del petróleo y el gas, debido a su alta relación área/volumen, variedad de propiedades fisicoquímicas y naturaleza química, que se pueden adaptar Dados estos efectos dimensionales, los nanomateriales adquieren propiedades mecánicas, químicas, térmicas y magnéticas únicas y, por lo tanto, tienen un rendimiento superior a los micro y macro materiales convencionales en una variedad de aplicaciones en campos de petróleo y gas

Los nanomateriales también se pueden funcionalizar a medida mediante modificaciones químicas para cumplir requisitos técnicos específicos.

Por ende, la nanotecnología se puede realizar a una escala diferente en la ingeniería petrolera desde la exploración, perforación, cementación, yacimiento, terminación, producción y procesamiento (tratamientos químicos) y refinería en cada etapa. Estas aplicaciones, siempre considerando sus ventajas potenciales, los desafíos económicos y técnicos asociados Desde YTEC estamos iniciando en el desarrollo de diversas tecnologías basada en el uso de nanomateriales aplicados en diferentes etapas de upstream. Durante esta presentación, se repasarán potenciales aplicaciones de nanomateriales en la industria y como YTEC está abordando estos desarrollos.

Biopolímeros como absorbentes de derivados de petróleo

A. Farioli1, M.V. Martinez1, C. Barbero2, E.Yslas3 , D. Acevedo1

1 Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC)- (CONICET), Río Cuarto, Facultad de Ingeniería, Dpto de Tecnología Química

2 Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC)- (CONICET), Río Cuarto, Facultad de Cs Exactas Fco Qco y Naturales Dpto de Química

3 Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC)- (CONICET), Río Cuarto, Facultad de Cs Exactas Fco Qco y Naturales Dpto de Biología molecular

Email: afarioli@exa unrc edu ar

Introducción:

Los derrames de derivados de petróleo (crudo y combustibles de hidrocarburos) son una amenaza para el medio ambiente1 . Para mitigar el daño ecológico de esta contaminación es necesario producir absorbentes económicos y sostenibles. Para abordar esta necesidad, es necesario producir materiales económicos, ecológicos y de bajo costo. En este punto los polímeros provenientes de la biomasa pueden cumplir con todos los requisitos.

Resumen:

El polímero se produce por vulcanización inversa de aceites vegetales (biomasa2) con azufre. En la síntesis no se emplean solventes, cumpliendo de esta forma con los principios de la Química Verde3 . Debido a que tanto las cadenas de azufre como las cadenas alquílicas de los aceites vegetales son hidrófobos, el polímero presenta hidrtiofobicidad (ángulo de contacto 130º). El polímero sintetizado con 50% en masa de aceite de soja y 50% de azufre es capaz de absorber hasta 220 % de su peso en nafta, y hasta un 150 % en aceites lubricantes para motores de 2 y 4 tiempos. Más aún, a través de una simple compresión mecánica, el aceite se puede recuperar y el material polimérico se puede reutilizar en remediación. Es así que este polímero puede ser reutilizado para absorber contaminantes y pueden realizarse hasta 5 ciclos manteniendo la capacidad de absorción hasta un 60% de la capacidad inicial.

Conclusones: El biopolímero se prepara a partir de desechos reutilizados (azufre de desulfurización de petróleo) y aceites vegetales (biomasa). Permite absorber eficientemente aceites lubricantes y combustibles, y puede ser reutilizado más de 5 ciclos. Además, la síntesis es fácilmente escalable. Este proceso podría ser usado para recuperación de petróleo de dispersiones en agua.

Referencias:

1. H. K. White and S. Karras, “The Use of Dispersants in Marine Oil Spill Response,” Int. Oil Spill Conf. Proc., vol. 2021, no. 1, 2021, doi: 10.7901/2169-3358-2021.1.689431

2. Gandini, T M. Lacerda, A. J. F Carvalho, and E. Trovatti, “Progress of Polymers from Renewable Resources: Furans, Vegetable Oils, and Polysaccharides,” Chemical Reviews, vol. 116, no. 3. pp. 1637–1669, 2016, doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00264

3. M. J. H. Worthington, R. L. Kucera, and J. M. Chalker, “Green chemistry and polymers made from sulfur,” Green Chem., vol. 19, no. 12, pp. 2748–2761, 2017, doi: 10.1039/c7gc00014f

Agradecimientos:

Los autores DA, EY, MM, y CB son investigadores de CONICET, SF agradece a Foncyt por la beca doctoral Los autores agradecen a CONICET, FONCYT y SecyT UNRC por subsidios que permiten llevar a cabo estos trabajos de investigación

Nanocompuestos de carbono: fabricación y aplicaciones en la industria energética

Mercedes Messina, Albert Saavedra, Maria J. Gonzalez y Nicolas Saggion Misión de Químicos Innovadores, Coordinación de Nanomateriales y Surfactantes, YTEC

El Grafeno es el primer cristal bidimensional (2D) aislado, que se caracteriza porque todos sus átomos se encuentran en superficie. Presenta extraordinarias propiedades eléctricas, químicas y mecánicas, gran flexibilidad y área superficial, además, es funcionalizado fácilmente y es biocompatible.

Desde su descubrimiento en 2004 y posterior premio Nobel en el 2010 este nanomaterial ha generado grandes expectativas en áreas de ciencia básica y aplicada. Sus usos se han extendido en forma exponencial abarcando su aplicación en electrónica, química analítica, remediación ambiental, sensores, e industria energética en general (Oil & Gas, energías renovables y dispositivos para almacenamiento energético).

Existen diferentes técnicas para la obtención de grafeno. Dentro de las más comunes se encuentran: * la exfoliación mecánica de grafito * el método de Hummers; * la electro-exfoliación * la exfoliación por ultrasonicación; y * el Depósito Químico de Vapores. La elección de cada técnica depende fundamentalmente de la masividad y calidad requerida en cada caso.

En esta presentación haremos un breve resumen de sus principales características, técnicas de fabricación/ modificación, y aplicaciones desarrolladas en Y-TEC para dar respuesta a problemáticas dentro de la industria energética, como el desarrollo de desemulsionantes más eficientes, recubrimientos anticorrosivos multifuncionales y fotoánodos para degradación de contaminantes y generación de hidrógeno.

Valorización de un residuo industrial por medio de la recuperación de micro y nanopartículas de Ni por reducción química. Funcionalización y caracterización de las partículas obtenidas

Martinez Stagnaro S1 2, Alvian Yañez R B1, Fernández L1 , Zysler R3 4 , Ramos S B1 2

1Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional del Comahue

2Instituto de Investigación y Desarrollo en ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas (PROBIENCONICET-UNCo)

3Laboratorio de Resonancias Magnéticas, Centro Atómico Bariloche, Gerencia de Física, CNEA. 4 CONICET

Las soluciones residuales producidas en las industrias de niquelado generan una gran cantidad de Ni, el cual es altamente peligroso para la salud y el ambiente. Esto motivó el desarrollo de un tratamiento de este residuo, con la posibilidad de recuperar el Ni para la síntesis de partículas micro y nanométricas a ser utilizadas en distintas aplicaciones de interés. De esta manera, a la vez que se logra reducir el níquel presente en el efluente residual, éste es revalorizado aprovechándolo para producir nanopartículas (NPs) de Ni. Para ello, a partir del residuo generado en una industria galvanoplástica de la Patagonia Norte, se sintetizaron partículas nano y micrométricas por precipitación química, utilizando dos agentes reductores, por un lado, hipofosfito de sodio (NaH2PO2) y por otro lado, hidracina (N2H4). El uso de NaH2PO2 mostró ser eficaz en reducir el contenido de Ni en hasta 99,5% pero presenta la desventaja de que la presencia de fósforo en las NPs de Ni sintetizadas reduce su carácter magnético [1]. Por otro lado, la precipitación química con N2H4 supera los porcentajes de remoción del níquel en la solución residual (>99,8%) obteniendo partículas de Ni prácticamente puras y altamente magnéticas. A su vez, los materiales obtenidos de la síntesis con N2H4 fueron modificados superficialmente utilizando el surfactante aniónico dodecil-sulfato sódico (SDS), con la finalidad de estudiar las posibilidades de modificación en la carga interfacial en vistas de potenciales aplicaciones en el campo de la remediación de aguas contaminadas. Los productos sintetizados fueron caracterizados por diversos métodos analíticos instrumentales reconociendo composición, morfología, tamaño de partículas, carga en la interface, y magnetismo, entre otras. Los resultados obtenidos evidencian diferencias significativas entre ambas síntesis estudiadas, en tanto que se comprobó la posibilidad de funcionalizar aquellas partículas obtenidas al emplear como reductor N2H4, lo que abre un campo interesante de aplicaciones para éstos productos obtenidos a partir de un residuo industrial.

1. Martinez Stagnaro S.Y., Mesquida C.D., Stábile F.M., Zysler R., Ramos S.B., Giaveno A. "Recovery and characterization of nickel particles by chemical reduction method from wastes generated in electroless industry”, J. of Hazardous Materials 376, 133-140, 2019.

CO2: una alternativa de síntesis de polímeros para la industria petrolera

R. Meleán1,2 , J. Pinzon1,2, M. Strumia1,2 , F. Mattea1,2, J.M. Milanesio2,3 .

1Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Av. Haya de la Torre y Av. Medina Allende, Córdoba, X5000HUA, Argentina

2Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada (IPQA), Av. Vélez Sarsfield 1611, Córdoba, X5016GCA, Argentina

3Departamento de Química Industrial y Aplicada, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Av. Vélez Sarsfield 299, Córdoba, X5000JJC, Argentina

Email:juan.milanesio@unc.edu.ar

El dióxido de carbono (CO2) ha sido utilizado en los últimos años como un solvente prometedor para la sustitución de los solventes acuosos y orgánicos tradicionales debido a las grandes ventajas que presenta Entre ellaspodemos mencionar el aumento de la difusividad, la disminución de la viscosidad y la capacidad de ajustar la densidad y el poder solvente por cambios en la temperatura y la presión del sistema. Esta última propiedad permite solubilizar compuestos de variada naturaleza química como moléculas polares (ácidos y/o alcoholes) tanto de cadena corta y larga, así como moléculas apolares de variado tamaño molecular. Esto nos da la posibilidad de realizar varios tipos de síntesis usando CO2 como solvente: polimerizaciones radicalarias (en masa, por precipitación, por emulsión), catiónicas, catalizadas por metales de transición, o térmicas por aperturas de anillos, esta versatilidad le permite crear un sin número de compuestos 1–4 Otra ventaja que presenta el ajuste del poder solvente del CO2 por variaciones de la presión y la temperatura es que facilita la o las etapas de separación posterior a la síntesis, tanto de reactivos como de producto final, permitiendo obtener un polímero seco y sin impurezas, con el consecuente ahorro energético y de solventes normalmente usados en las etapas de purificación. Esto, además, hace posible recuperar reactivos, co-solventes y el reciclado del propio CO2, permitiendo procesos más limpios y amigables con el ambiente1 Por otro lado, el CO2 muestra ventajas para el procesamiento post-síntesis de polímeros, ya que sus propiedades solventes permiten el arrastre de impurezas de compuestos ya sintetizados en otro medio, de solvente residual e incluso la impregnación de compuestos activos en matrices poliméricas Por lo mencionado anteriormente, en este trabajo se analizarán distintos casos testigos donde el CO2 podría ser utilizado como solvente de síntesis de diferentes materiales utilizados en la industria petrolera, permitiendo obtener una alta pureza, minimizando las etapas de purificación y secado y por ende disminuyendo costos de proceso, o en su uso para el procesamiento de materiales después de la síntesis.

1. Kendall, J. L., Canelas, D. A., Young, J. L. & DeSimone, J. M. (1999) Polymerizations in Supercritical Carbon Dioxide. Chem Rev 99 543-563.

2. Cooper, A. I. (2000). Polymer synthesis and processing using supercritical carbon dioxide. Journal of Materials Chemistry. 10. 207-234

3. Nalawade, S. P., Picchioni, F. & Janssen, L. P. B. M. (2006). Supercritical carbon dioxide as a green solvent for processing polymer melts: Processing aspects and applications. Progress in Polymer Science. 31. 19-43

4. Muthuraj, R. & Mekonnen, T. (2018). Recent progress in carbon dioxide (CO2) as feedstock for sustainable materials development: Co-polymers and polymer blends. Polymer 145 348–373

Diseño Eficiente de Fluidos de Perforación en Base Agua (WBMs) Para Formaciones Shale de Argentina: Estudio de Nuevos Aditivos Poliméricos.

Y. Villada1,2, E. Taverna1, N. Casis1, Cortés2, D. Estenoz1

1 Grupo de Polímeros y Reactores de Polimerización, INTEC (Universidad Nacional del litoral – CONICET), Güemes 3450, 3000 Santa Fe, Argentina

Emai: destenoz@santafe-conicet.gov.ar

2Grupo de Investigación Fenómenos de Superficie Michael Polanyi, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia.

En esta línea de investigación se estudia el diseño de fluidos de perforación en base agua (WBMs) basados en el empleo de nuevos aditivos poliméricos provenientes tanto de fuentes renovables como sintéticas. Los estudios que se realizan incluyen: i) la síntesis y/o aislamiento de los polímeros; ii) el diseño de WBMs con propiedades fisicoquímicas similares a los fluidos de perforación en base aceite (OBMs) para formaciones shale de Argentina; iii) el efecto de los aditivos poliméricos sobre las principales propiedades funcionales de los WBMs ; iv) las interacciones superficiales entre los aditivos; y v) el reemplazo de aditivos tradicionales por otros ambientalmente más amigables. El objetivo principal es el diseño eficiente de WBMs en términos económicos, ambientales y de performance. Los resultados de las investigaciones incluyen una tesis Doctoral [1] y varios artículos en revistas de alto impacto [2,3,4,5,6]. Se estudió el efecto de diferentes aditivos poliméricos tales como goma xantana y celulosa polianiónica, sobre las propiedades funcionales de los fluidos y se optimizó la composición de los mismos [2]. Se investigó el uso de polímeros provenientes de fuentes renovables en reemplazo de aditivos tradicionales, en particular el reemplazo de la goma xantana, por nanofibrillas de celulosa obtenidas mediante diferentes tratamientos y fuentes [3,4]. Este polímero es atractivo porque presenta similares características estructurales, es abundante, económico y ambientalmente benigno. Las nanofibrillas de celulosa se caracterizaron reológica, térmica, superficial (densidad de carga y potencial z) y morfológicamente. El posible reemplazo se evalúo estudiando el efecto de las nanofibrillas sobre las propiedades reológicas y de filtración, térmicas, morfológicas y estructurales de los WBMs. Además, se estudiaron las interacciones interfaciales entre las nanofibrillas de celulosa con otros aditivos. El posible reemplazo arrojó resultados prometedores. Similarmente, se evaluó el reemplazo de la goma guar (GG) por la goma espina corona (GEC), polisacárido extraído mediante tratamiento mecánico de las semillas de la Gleditsia amorphoides, un árbol leguminoso que crece espontáneamente en Argentina [5] Se encontró que la GEC exhibe propiedades fisicoquímicas similares a la GG tales como estructura molecular, comportamiento reológico, cargas superficiales, y estabilidad térmica. Por otra parte, los fluidos diseñados conteniendo GEC exhibieron similar performance en cuanto a sus propiedades reológicas, de filtración, térmicas y estructurales. Recientemente se abordó el estudio del efecto de nanopartículas en la performance de los WBMs [6] Se estudió la síntesis, caracterización y utilización de partículas de carbonato de calcio (CaCO3) como aditivo en WBMs. Se encontró que las partículas de CaCO3 pueden ser utilizadas como viscosificantes y/o agentes de control de filtrado en WBMs basados en bentonita. Las investigaciones actuales refieren al uso de nanocelulosa bacteriana y la incorporación de nanopartículas de sílice con diferente morfología para WBMs siendo los resultados preliminares satisfactorios. Se espera que los desarrollos obtenidos puedan ser aplicados en WBMs para otro tipo de formaciones “shale” y en fluidos de fractura aplicados en la extracción de hidrocarburos. En trabajos futuros se abordarán estudios económicos detallados que permitan evaluar su aplicación en Argentina.

[1].Villada, Y. (2019). Polímeros Basados en Fuentes Renovables como Aditivos en Fluidos de Perforación en Base Agua para Formaciones Shale de Argentina. Tesis de Doctorado en Ingeniería Química. Universidad Nacional del Litoral. Santa Fe, Argentina.

[2]Villada, Y., Gallardo, F., Erdmann, E., Casis, N., Olivares, L., Estenoz, D. (2017). Appl. Clay Sci. 149, 59-66.

[3]Villada, Y., Iglesias, M.C., Casis, N., Erdmann, E., Peresin, M.S., Estenoz, D. (2018). Cellulose 25(12), 7091-7112.

[4]Villada, Y., Iglesias, M.C., Olivares M.L., Casis, N., Zhu J., Peresin, M.S., Estenoz, D. (2020). Cellulose 28(1), 417-436.

[5]Villada, Y., Taverna, M.E., Maffi J.M., Giletta, S., Casis, N., Estenoz, D. (2022). Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 650, 129601

[6] Villada, Y., Busatto. C., Casis, N., Estenoz, D. (2022). Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 129801.

Desarrollo de compositos de puntos cuánticos de carbono y apatitas soportados sobre membranas poliméricas para procesos fotocatalíticos de desulfuración

A. Vergel-Rangel1 , M.L. Dell'Arciprete1 , D. Fabio Mercado2

1 Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA), CCT-La Plata-CONICET, Universidad Nacional de La Plata, La Plata B1900, Argentina

2 MINATEC Campus d'Innovation en Micro et Nanotechnologies: Grenoble, Auvergne-Rhône-Alpes, France

Email: alveran.ing@gmail.com

Los compuestos orgánicos sulfurados representan una de las mayores impurezas en el petróleo crudo. La desulfuración de combustibles líquidos es crucial para el medio ambiente, lograr aumentar la vida útil de motores de combustión y favorecer el uso de celdas de combustibles[1]. En las últimas décadas se han desarrollado e implementado programas específicos como los expuestos por la Agencia de Protección Ambiental de los EEUU (US EPA), que establecen un límite de 10 ppm para el contenido de azufre en combustibles[2]; por otro lado, las medidas implementadas por la unión europea (EU) establecen que el contenido máximo de azufre en los combustibles marítimos debe ser de 0,5% p/p[3]. Lo anterior en conjunto con la ineficiencia de la técnica industrial actual (hidrodesulfuración, HDS) en la eliminación de compuestos azufrados ha impulsado la investigación de otros métodos medioambientalmente sostenibles como la combustión in-situ[4] y la desulfuración oxidativa (DSO) vía fotocatálisis[5] los cuales poseen excelente performance y aplicabilidad para oxidar compuestos azufrados contenidos en los combustibles Entre los fotocatalizadores más investigados en los últimos años se hallan los nanomateriales de elementos de grupo IV, específicamente los puntos cuánticos de carbono (pC) con propiedades prometedoras como una toxicidad intrínseca baja, obtención a partir de precursores sencillos y poco costosos, química superficial sintonizable, fotoestabilidad y buena biocompatibilidad[6]. Sin embargo, su pequeña área específica, y la presencia de trampas emisivas en la superficie son algunas características que pueden limitar su rendimiento[7], por lo que se ha investigado su acoplamiento con silicatos de Mg y Al[7], SiO2 mesoporosa y apatitas (Ap) logrando la oxidación de los compuestos de interés bajo irradiación visible. La utilización de Ap, en particular hidroxiapatita, como absorbentes y soportes de catalizadores resulta propicio debido a su gran capacidad de adsorción, su ajustabilidad ácido-base, su capacidad de intercambio iónico y su alta estabilidad térmica Se ha probado su excelente desempeño como soporte de catalizadores metálicos, facilitando la dispersión de los mismos para procesos de HDS[8] Por otro lado, polímeros de estireno con inclusión de hidroxiapatita lograron una adsorción selectiva de dibenzotiofeno (DBT) en un combustible diésel real[9]

Por lo expuesto, proponemos la síntesis, caracterización, y estudio de la capacidad fotocatalítica de pC acoplados a Ap de tamaño de poro adecuado y contenidos en membranas mixtas de polietilenglicol (PEG) para procesos DSO, siendo el uso de las membranas poliméricas una alternativa de escalamiento del proceso a través de tecnologías de bajo consumo energético como la pervaporación[10]-[11].

Referencias Bibliográficas

[1] A. Samokhvalov, (2012). Catal. Rev. - Sci. Eng. 54 2012, 281–343.

[2] United State Environmental Protection Agency (EPA) 2022

[3] E. Commission, Cleaner Air in 2020: 0.5% Sulphur Cap for Ships Enters into Force Worldwide, Brussels, Belgium 2020

[4] D. Fabio Mercado. et al. (2022). J. Fuel 327, 2022 125179.

[5] A. Rajendran, T.-Y. Cui, H.-X. Fan, Z.-F. Yang, J. Feng, W.-Y. Li, (2020). J Mater Chemistry A 8.5, 2020 2246-2285.

[6] W. Xu, S. Yang, K. Li, J. Yang, A. Trinchi, Q. Chang, S. Hu, (2020). Micro & Nano Letters 15.2, 2020 106-109.

[7] S. Ma, X. Li, X. Lu, S. Zuo, Z. Li, C. Yao, (2018). J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 2018 2709–2715.

[8] N. Elazarifi, M.A. Chaoui, A. El Ouassouli, A. Ezzamarty, A. Travert, (2004). J. Leglise, L.C. De Ménorval, C. Moreau, Catal. Today 98, 2004 161–170.

[9] H.R. Ali, H.H. El-Maghrabi, F. Zahran, Y.M. Moustafa, (2017). Appl. Surf. Sci. 426, 2017 56–66.

[10] C. Cai, X. Fan, X. Han, J. Li, H. Vardhan, (2020). J. Polymers 12.2, 2020 414.

[11] H. Sun, et. al., (2020) Appl. Mater. Interfaces 12, 2020

Caracterización del crecimiento de un hidrogel confinado

S. Falcioni1, Y. L. Roht1, L. Binda1, G. Drazer2, I. Ippolito1

1 Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingeniería, Grupo de Medios Porosos, Paseo Colón 850, 1063 Buenos Aires, Argentina

2 Mechanical and Aerospace Engineering Department, Rutgers University, EEUU Email: sfalcioni@fi.uba.ar

Los hidrogeles son estructuras poliméricas que poseen la propiedad de absorber una gran cantidad de agua, hinchándose y aumentando considerablemente su tamaño. Existen aplicaciones donde se requiere que el hidrogel absorba líquido mientras es sometido a fuerzas que se oponen a su crecimiento, por ende, sus propiedades elásticas y fisicoquímicas bajo esfuerzo mecánico son de gran importancia. Por ejemplo, en reservorios fracturados, los fluidos inyectados para una recuperación mejorada de petróleo (EOR) se canalizan a través de las zonas de la fractura altamente permeables, no desplazando parte del petróleo y disminuyendo la eficiencia de la recuperación del mismo. Para resolver estos inconvenientes, actualmente se utiliza la técnica de “conformance control” , en la cual se inyectan hidrogeles de poliacrilamida que se hinchan in situ para bloquear las regiones de alta permeabilidad de la matriz de la roca, evitando así la canalización de los fluidos y aumentando la producción de petróleo.1

El objetivo de este trabajo es estudiar la influencia que tiene el confinamiento en el crecimiento de un hidrogel. Para ello, se construyó un recipiente cilíndrico de diámetro D=23 mm y altura 10 cm, donde un hidrogel podría crecer libremente sin interacción con las paredes alcanzando un tamaño máximo df=15 ± 0.5 mm. En el recipiente se deposita un hidrogel, inicialmente seco (diámetro di=2.8 ± 0.2 mm), en una solución acuosa con 5 mg/L de fluoresceína disuelta, que no afecta la absorción de agua dentro del hidrogel y permite iluminar con luz UV para una mejor visualización. Dentro de la celda y sobre el hidrogel, se encuentra un pistón que se desliza sin rozamiento hasta entrar en contacto con un captor de fuerza que fija la altura máxima H controlable. H caracteriza el confinamiento vertical y fue variado entre 4 y 12 mm. En el plano perpendicular (horizontal) a este confinamiento vertical el hidrogel es libre de crecer. Se estudió la fuerza que ejerce el hidrogel durante la absorción de agua para cada H en función del tiempo y, sincronizadamente, se registró el crecimiento del mismo. En el plano horizontal se midió el área proyectada del hidrogel y el área de contacto con el piso de la celda. En la dirección vertical se midió la altura (diámetro) del hidrogel durante el crecimiento inicial, previo a alcanzar la altura de confinamiento.

Durante el crecimiento, independientemente de H, se encontraron tres etapas con cinéticas distintas: a) crecimiento en forma de ‘flor’, donde el hidrogel presenta un centro seco rodeado de una corona húmeda de morfología ondulada y que responde a una inestabilidad en superficie; b) crecimiento isótropo y homogéneo; y c) crecimiento confinado, que aparece cuando el hidrogel alcanza un tamaño igual a H y subsecuentemente crece de forma restringida en la dirección vertical. Se encontró, a su vez, que la fuerza ejercida por el hidrogel aumenta con el confinamiento (a medida que disminuye H). Sin embargo, la evolución de la presión ejercida por el hidrogel, normalizada con su valor asintótico, es independiente de H

. 1. de Aguiar, K. L. N. P., de Oliveira, P. F., & Mansur, C. R. E. (2020). A comprehensive review of in situ polymer hydrogels for conformance control of oil reservoirs. Oil & Gas Science and Technology–Revue d’IFP Energies nouvelles, 75, 8

Bases moleculares para entender las transformaciones morfológicas sufridas por micelas de surfactantes debido a la incorporación de aditivos no polares

G. Zaldivar1 , M. Conda-Sheridan2, M. Tagliazucchi1

1 Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física. Buenos Aires, Argentina, e INQUIMAE/CONICET.

2 Department of Pharmaceutical Sciences. College of Pharmacy. University of Nebraska Medical Center. Omaha, NE, USA.

Email: zaldivar.gervasio@gmail.com

Los surfactantes viscoelásticos (VES) son moléculas anfifilas que pueden autoensamblarse en nanofibras (wormlike micelles en la literatura en inglés).1 Debido al entrecruzamiento de estas fibras, los VES presentan alta viscosidad y elasticidad, por lo que se utilizan como viscosantes en la producción de cosméticos y de fluidos de fractura para la extracción de petróleo.2 Estas aplicaciones suelen involucrar la interacción entre VES con sustancias no polares, lo que puede conducir a cambios en la morfología de los agregados y en sus propiedades reológicas.

La respuesta reológica de los VES está determinada por las propiedades estructurales de las fibras, como su largo, radio y flexibilidad. A diferencia de los polímeros viscoelásticos, las micelas se dividen y reunifican debido a fluctuaciones térmicas por lo que en equilibrio presentan una distribución de largos. El largo promedio y tiempo de relajación es controlado por la energía de escisión (Esc), la energía libre involucrada en el proceso de cortar una fibra y formar dos tapas semiesféricas en la región de corte. De acuerdo a la teoría de campo medio de Cates,3 el largo promedio crece exponencialmente con Esc En contacto con sustancias no polares, las fibras primero se acortan y luego se transforman en micelas esféricas, un fenómeno conocido como breaking en la comunidad de extracción de petróleo. Como resultado, la viscosidad de la solución disminuye abruptamente. Estos fenómenos de gran relevancia tecnológica fueron estudiados en el pasado pero aún no se comprenden de manera cabal. Más aún, las determinaciones experimentales y cálculos teóricos de Esc no abundan debido a los desafíos que acarrean.4,5

En este trabajo, se estudiaron las fibras formadas por el surfactante cetil trimetil amonio (CTAB) cargadas con aditivos no polares de estructura lineal usando una herramienta mecano-estadística conocida como Teoría Molecular (MOLT).6 MOLT provee detalles estructurales e información termodinámica del sistema y considera explícitamente los detalles moleculares de sus componentes. Debido a su relativamente bajo costo computacional, esta teoría permite la exploración sistemática de condiciones del sistema. Además, utilizando MOLT es posible determinar de manera directa la energía de escisión

A partir del modelo MOLT, se predijeron el diagrama de morfologías y la energía de escisión de los agregados en función del largo, hidrofobicidad y contenido del aditivo, con buen acuerdo con observaciones experimentales en literatura. La distribución de aditivo dentro de los agregados resultó ser clave para entender el comportamiento del sistema. Aditivos de distinta polaridad pueden localizarse en el centro o en la región exterior de las fibras, lo que determina distintos mecanismos para la transición a micelas esféricas. Además, las moléculas huésped ocupan preferentemente las tapas semiesféricas de las fibras, lo que explica la disminución en la energía de escisión al incrementar la cantidad de aditivo.

(1) Yang, J. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2002, 7 (5), 276–281.

(2) Kefi, S.; Lee, J.; TL, P.; Sullivan, P.; Nelson, E.; AN, H.; Olsen, T.; Parlar, M.; Powers, B.; Roy, A.; Wilson, A.; Twynam, A. Oilfield Rev. 2004, 16(4)

(3) Cates, M. E.; Candau, S. J. J. Phys. Condens. Matter 1990, 2 (33), 6869–6892.

(4) Helgeson, M. E.; Hodgdon, T. K.; Kaler, E. W.; Wagner, N. J. A. J. Colloid Interface Sci. 2010, 349 (1), 1–12.

(5) Mandal, T.; Koenig, P. H.; Larson, R. G. Phys. Rev. Lett. 2018, 121 (3), 038001.

(6) Zaldivar, G.; Vemulapalli, S.; Udumula, V.; Conda-Sheridan, M.; Tagliazucchi, M. 2019, 123 (28), 17606–17615.

Hidrogeles para el control de pérdidas de circulación.

P.A. Raffo1, J.E. Tasqué1, M. Sanz2, L. Sanz2, L. García Eiler2, M. Mucci2, N.I. Vega1, N.B. D’Accorso3,4 .

1 Misión Polímeros Innovadores, Y-TEC, Berisso.

2 Misión Tecnologías Upstream, Y-TEC, Berisso.

3 Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono (CIHIDECAR), UBA-CONICET, CABA.

4 Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, CABA.

Email:pablo.a.raffo@ypftecnologia.com

Las pérdidas de circulación son un problema recurrente en las operaciones de perforación1. Existen diversas estrategias y materiales diseñados para controlar estas situaciones2, pero su eficiencia, costo y practicidad son variables, y la problemática es particularmente desafiante cuando los escenarios de pérdidas son severos. Desde Y-TEC, en conjunto con FCEN-UBA y Conicet, se trabajó en el desarrollo de hidrogeles que presenten características adecuadas y ventajosas con respecto a los sistemas comerciales disponibles, para su empleo como agentes de control de pérdidas de circulación.

A partir del trabajo de síntesis realizado para la obtención de los materiales candidatos y de la evaluación de su performance como agentesde controlde pérdidas de circulación, se seleccionó un sistema, Y-SEAL, con el cual se avanzó en el escalado de su síntesis, en su producción y en su aplicación en una prueba de campo.

En esta presentación se comentarán brevemente algunos aspectos de la problemática a atacar, las características generales del producto Y-SEAL y las limitaciones que enfrenta actualmente la tecnología para su implementación, así como también algunas de las dificultades enfrentadas y de las lecciones aprendidas durante todo el proceso de ir del laboratorio al campo con un producto químico de desarrollo propio.

1. Hamza, A., Shamlooh, M., Hussein, I.A., Nasser, M., Salehi, S. (2019). J. Pet. Sci. Eng. 180, 197–214.

2. Alkinani, H.H., Al-Hameedi, A.T., Dunn-Norman, S., Al-Alwani, M.A., Mutar, R.A., Al-Bazzaz, W.H. (2019) SPE-197393-MS.

Mitigación de la microfisuración en materiales compuestos empleados para la fabricación de tanques de almacenamiento de hidrógeno

M.J. Churruca1, J. Morán1, E. Rodriguez1

1 Grupo de Materiales Compuestos Estructurales - Instituto de investigaciones en ciencia y tecnología de materiales (INTEMA), Mar del Plata

Email: erodriguez@fi.mdp.edu.ar

El hidrógeno posee un enorme potencial para transformarse en un vector energético que facilitará la descarbonización de la economía [1]. Pero su transporte y almacenamiento conlleva muchos desafíos tecnológicos. Uno de ellos es su reactividad con metales como el acero, que genera un fenómeno de fragilización y falla prematura en ciertas condiciones de operación. Este problema puede salvarse si se emplean componentes fabricados con materiales compuestos de matriz polimérica, que son inertes en atmósfera de hidrógeno, no sufren problemas de corrosión y son más económicos que los tubos o tanques de acero [2]. Pero la tecnología de componentes de material compuesto no está exenta de problemas que deben solucionarse si se desea emplearlos para el almacenamiento de gases a altas presiones: el pequeño tamaño de las moléculas de hidrógeno trae como consecuencia una gran facilidad para fugarse por microfisuras en el material, o directamente difundir a través de la pared de los recipientes de presión Por esta razón se trabajó en el diseño de materiales compuestos y laminados que minimizan el proceso de microfisuración como forma de aumentar la presión de operación a la que pueden emplearse los tanques para almacenamiento de hidrógeno. Las microfisuras se generan en dirección perpendicular a las fibras en la lámina ya que sus propiedades son menores en ese sentido. Aunque estas no representan la causa final de falla del laminado, conducen a modos de falla de mayor criticidad al unirse para nuclear fisuras macroscópicas o delaminaciones y favorecer los procesos de degradación al permitir el ingreso de líquidos corrosivos al interior del material compuesto. El fenómeno de microfisuración está influenciado por las características geométricas del laminado, como la secuencia de apilamiento y espesores de capa [3], pero también resultan relevantes las propiedades de la matriz. La tenacidad de la matriz [4] y las tensiones residuales generadas durante el procesamiento del laminado [5], son variables que podrían afectar el desempeño del material

Para minimizar la formación de microfisuras se evaluó el comportamiento mecánico de materiales compuestos curados con distintas formulaciones de resinas de base epoxi, y se incorporaron nanopartículas de arcillas tubulares. Se encontró que una de las propiedades con mayor influencia en la microfisuración es el nivel de tensiones residuales en el material compuesto (que a su vez depende de la temperatura de transición vítrea de la resina, su coeficiente de expansión térmica y la contracción por curado). Esto permitió seleccionar una resina con mayor resistencia a la microfisuración en base a sus propiedades antes de la aplicación del refuerzo. Luego se incorporaron nanoarcillas tubulares y para una concentración del 5% la resistencia a la microfisuración se elevó un 40%, mitigando la extensión del fenómeno en materiales compuestos y permitiendo así el diseño de componentes de menor espesor de pared (lo que se traduce en menor costo y menor peso en los recipientes de presión).

1. Pivovar B, Rustagi N, Satyapal S. Hydrogen at scale (H2@Scale): key to a clean, economic, and sustainable energy system. Electrochem Soc Interface 2018;27(1):47-52. https://doi.org/10.1149/2.F04181if.

2. White C, Steeper R, Lutz A. The hydrogen-fueled internal combustion engine: a technical review. Int J Hydrogen Energy 2006;31(10):1292e305.

3. Nairn, J. A., Compr. Compos. Mater., 2, pp. 403–432, 2000.

4. Yokozeki, T., Iwahori, Y. & Ishiwata, S., Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., 38, pp. 917–924, 2007.

5 Nairn, J.A., Composite Science and Technology, 61, pp. 2159-2167, 2001

Seguimiento de la composición química de poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas en estudios de estabilidad térmica

Medina, F.1; Donadelli, A.1; Ruzzante, C.1; Porcel del Peralta, F.1; Roschztardtz, I.1, Campomenosi, A.1; Padró, J.M.1; Martinez Delfa, G.1

1 YPF Tecnología. Av. del Petróleo Argentino s/n e129 y 143, Berisso, Argentina

Las poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas (HPAM) son los polímeros más utilizados en los procesos de polymer flooding debido a su bajo costo y capacidad de aumentar la viscosidad del agua inyectada, reduciendo así la movilidad del fluido desplazante y maximizando la eficiencia de barrido.

Las soluciones de HPAM, durante su inyección y paso por el reservorio, se encuentran sometidas a diversos procesos de degradación mecánica [1,2] y alteración de su composición química [3]

Particularmente, los cambios de composición están dados por la hidrolisis de los grupos amida de la HPAM a temperaturas de reservorio superiores a los 60-70°C, aumentando la susceptibilidad a la precipitación del polímero con la consecuente pérdida de viscosidad de la solución. [4].

El objetivo del presente trabajo fue realizar un estudio de estabilidad térmica de dos HPAM con pesos moleculares y grado de hidrólisis diferentes, y relacionar el comportamiento de los polímeros en solución con los cambios composición de secuencias de monómeros e hidrólisis El estudio se realizó durante 4 meses a una temperatura de 75°C y en condiciones anóxicas

Durante el período de estudio, las HPAM se caracterizaron por medio de estudios reológicos, se determinó el grado de hidrólisis y la composición de secuencias de monómeros por resonancia magnética nuclear, y se analizó la degradación del polímero por GPC.

Se encontró que las HPAM estudiadas poseen cinéticas de hidrólisis distintas, manifestado en un comportamiento de estabilidad y viscosidad con marcadas diferencias

Referencias

1- Dupas, A.; Henaut, I.; Rousseau, D.; Poulain, P.; Tabary, R.;Argillier, J-F.; Aubry, F. Impact of Polymer Mechanical Degradation on Shear and Extensional Viscosities: Toward Better Injectivity Forecasts in Polymer Flooding Operations. SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, 2013, 8-10 April, The Woodlands, Texas, USA.

2- Hamid Reza Karami; Masoud Rahimi; Saeed Ovaysi. Degradation of drag reducing polymers in aqueous solutions. Korean Journal of Chemical Engineering. 2018, 35, 1, 34–43.

3- D. Levitt, G. Pope (2008). Selection and Screening of Polymers for Enhanced-Oil Recovery. SPE 113845 DOI:10.2118/113845-MS

4- Muller, G.; Fenyo, J. C.; and Selegny, E. High Molecular Weight Hydrolyzed Polyacrylamides III: Effect of Temperature on Chemical Stability. Journal of Applied Polymer Science. 1980, 25, 627633.

Recuperación de carbonato de litio en el marco de una economía circular a partir de salmueras de la Puna

W. R. Torres, C. H. Díaz Nieto, N. A. Palacios, M. L. Vera, C.J.O. Palacios, M. A. Mata, V. Flexer

Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy (CIDMEJu), CONICET-Universidad Nacional de Jujuy, Argentina

Email: vflexer@ unju.edu.ar

Resulta imperioso encontrar nuevas metodologías para la recuperación selectiva de sales de litio a partir de salmueras de la Puna. La tecnología evaporítica en uso actualmente conlleva tanto desventajas desde el punto de vista ambiental, evaporando enormes volúmenes de agua, como desde el punto de vista técnico-económico, requiriendo hasta 2 años para lograr un producto comercializable desde el comienzo del proceso. Nuestro grupo viene trabajando en el desarrollo de un concepto global para la recuperación secuencial de varios subproductos, carbonato de litio, y agua de baja salinidad, basado en un proceso simple de electrólisis a través de membrana, cercano a la electrodiálisis, combinando membranas de intercambio aniónico o catiónico.

En el concepto global propuesto, se necesitan tres celdas de electrólisis, de tres compartimentos cada una. En todos los casos, las membranas se colocan de manera tal de fomentar la alcalinización del compartimento catódico. En la primera celda, se produce una alcalinización por vía electroquímica de la salmuera nativa, lográndose la precipitación de Mg(OH)2 y Ca(OH)2, y dejando a la salmuera libre de cationes divalentes. En la segunda celda de electrólisis, se trabaja sobre la salmuera libre de cationes divalentes y se produce una reducción drástica de la salinidad por precipitación de sodio en el compartimento catódico, como NaHCO3, por burbujeo de CO2 y control de pH (balance entre corriente eléctrica y flujo de CO2). En la tercera celda de electrólisis, se parte de una solución de concentraciones del mismo orden de magnitud de Na+ y Li+ (provenientes de la segunda celda), y se precipita Li2CO3 en el cátodo, por burbujeo de CO2 y control de pH superior a 10.3 (también por balance de corriente y flujo de CO2). Hemos demostrado a nivel prueba de concepto, la factibilidad de las tres etapas del proceso propuesto. Todos los ensayos fueron realizados sobre muestras reales de salmueras de la Puna argentina, obtenidas a través de empresas mineras locales. Demostramos primeramente que cuando se realiza la electrólisis con la salmuera en el compartimento catódico como se describió anteriormente el pH de la solución aumenta lentamente en función de la carga circulada, hasta alcanzar un plateau alrededor de pH 10. Luego el pH aumenta rápidamente hasta alcanzar un nuevo plateau alrededor de pH 13 Es interesante destacar que el tratamiento de electrólisis a través de membrana no afectó las concentraciones de los otros iones presentes en la salmuera, lo que es vital si recordamos que el objetivo último de este tratamiento es la recuperación de sales de litio. Los ensayos sobre la primera etapa son los más avanzados, y han permitido construir un dispositivo a escala piloto (100 litros de salmuera) para probar la viabilidad a mayor escala de la propuesta. Los ensayos en la segunda y tercera etapa del proceso han demostrado la posibilidad de cristalizar Na2CO3 y Li2CO3 de alta pureza (XRD y espectroscopías atómicas), así como la posibilidad de obtener agua de muy baja salinidad (conductividad 2,5µS y densidad 1.008 g cm-3)

5. Referencias.

1. C.H. Díaz Nieto, et al. Water Research, 2019, 154, 117-124.

2. C. H. Díaz Nieto, et al. Separation and Purification Technology, 2020, 252, 117410.

3. W.R. Torres, et al., Journal of Membrane Science, 2020, 615,118416

4. C.H. Díaz Nieto, et al., Current Opinion in Electrochemistry, 2022, 35, 101087

POLIETILENO DE USO AGRÍCOLA REUTILIZADO COMO MATERIAL SORBENTE PARA DERRAMES DE COMBUSTIBLE

PA. Flores1 , J. Montserrat1

1 Instituto de Ciencias, Universidad Nacional de General Sarmiento, Los Polvorines, Prov. de Buenos Aires Email: paflores@campus.ungs.edu.ar

El polietileno (PE) de uso agrícola representa un importante contribuyente a la contaminación de suelo y agua por residuos de cubiertas plástica. Además, su capacidad de retener fitosanitarios de elevado carácter hidrofóbico1 que eventualmente puedan biomagnificarse hace que este problema sea aún más desafiante, requiriendo de nuevas y originales miradas y estrategias.

Afortunadamente esta gran afinidad del PE por compuestos hidrofóbicos puede resultar en una propiedad altamente favorable para la captación de contaminantes análogos en aguas residuales y efluentes de plantas de tratamiento. De esta forma, se logró reconvertir PE, tanto virgen como el proveniente de huertas agrícolas, en un material altamente macroporoso (74,4% de porosidad) con una capacidad de sorción de 6,8 g/g de PE para biodiesel como contaminante modelo, obteniendo resultados similares para otros contaminantes hidrofóbicos. Además, la capacidad de sorción se mantuvo prácticamente constante tras diez ciclos de sorción y extracción2 .

Asimismo, la gran afinidad del PE poroso por el biodiesel se puso evidente en los estudios cinéticos de sorción en mezclas de biodiesel en agua destilada. En efecto, incluso en mezclas con 6% del combustible, 0,2 g del material pudieron recuperar alrededor del 66% del biodiesel en menos de 120 minutos de agitación constante.

Se pudo, además, comprobar que el PE poroso obtenido a partir de material envejecido por solarización seguía siendo capaz de sorber compuestos hidrofóbicos, aunque en menor medida que el obtenido a partir de PE virgen. Esto es en gran parte debido a la disminución en la porosidad observada al envejecer el PE. En resumen, puede constarse que el PE reutilizado como material macroporoso puede ser de gran utilidad en la remoción de contaminantes hidrofóbicos, pues posee una gran capacidad de sorción y se puede preparar a partir de una materia prima normalmente descartada en la agricultura periurbana.

1. Ramos, L.M., Berenstein, G., Hughes, E.A., Zalts, A, Montserrat, J.M. (2015). Sci. Total Environ. 523, 74-81.

2. Flores, P.A., Ojeda, J., Irala, C., Zalts, A. (2018). J. Waste Manag. 78, 532-540.

Comportamiento mecánico de productos obtenidos por manufactura aditiva

E. Pérez1

1 Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada, Universidad de Córdoba, Córdoba Email:emperez05@hotmail.com

En las últimas décadas, la manufactura aditiva ha sido ampliamente utilizada en diferentes industrias para obtener prototipos o productos de uso final debido a su gran versatilidad (flexibilidad de diseño, producción de bajo volumen, reducción de desperdicio de material, entre otros) [1-2]. Estos productos, en condiciones normales de servicio, están expuestos a estados complejos de solicitación termo-mecánica. La relación entre los parámetros de fabricación y el comportamiento mecánico debe analizarse exhaustivamente con el fin de garantizar el éxito a largo plazo de los productos impresos [2-3]

En particular, el modelado por deposición fundida (FDM) es una técnica ampliamente difundida debido a sus bajos costos relativos (equipos e insumos). En el procesamiento intervienen diversos parámetros (velocidad de impresión, temperatura de boquilla y de soporte, tipo de relleno y porcentaje, entre otros) que afectan la calidad del producto, la influencia de estos en el comportamiento mecánico resultan de gran interés científico y tecnológico [4].

En el presente trabajo se analiza el efecto de diversos parámetros de impresión (tipo de relleno, espesor de capa, diámetro de boquilla) y de las dimensiones de probetas en el desempeño mecánico mediante ensayos estandarizados.

1. Zhang, Y., Zhang, F., Yan, Z., Ma, Q., Li, X., Yonggang Huang, Y., Rogers, J.A. (2017). Mat. 2, 17019.

2. Dizon, J.R.C., Espera, A.H., Chen, Q., Advincula, R.C. (2018). Add. Manuf. 20, 44-67.

3. Roy, M., Tran, P., Dickens, T., Schrand, A. (2020). J. Comp. Sci. 4, 1-25.

4. Dey, A., Yodo, N. (2019). J. Manuf. Mater. Proc. 3, 64, 1-30.

Flujo de calor a través de una interfase líquido-vapor en un nano-canal: el efecto de fijar polímeros en una pared

C Pastorino1,2, I. Urrutia1,2, M. Fiora1 , F. Condado1

1Grupo Teoría y Simulación en Materia Blanda, Departamento de Física de Materia Condensada, CAC-CNEA

2Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, INN-CONICET-CNEA

Email: pastor@cnea.gov.ar

El transporte de calor a través de una interfase líquido-vapor es un fenómeno complejo y muy relevante para aplicaciones criogénicas y de remoción de calor en generación de energía. El acoplamiento físico entre las paredes confinantes, el líquido y el vapor es muy importante para controlar o mejorar tasas de enfriado o eficiencia de condensación. La modificación de superficies es un camino muy promisorio para optimizar el transporte de calor en sistemas confinados de dos fases. Utilizamos dinámica molecular de grano grueso para estudiar una interfase líquido-vapor confinada como función del llenado de fluido de un nano-canal. Establecimos un flujo de calor estacionario a través de la interfase, con el líquido en contacto con una pared fría y el vapor en contacto con una pared caliente. Realizamos simulaciones incrementando progresivamente el número de partículas de fluido (el llenado del canal). Calculamos perfiles de densidad, presión y temperatura a lo largo del canal. Comparamos el comportamiento del flujo con las paredes vacías del canal con un sistema similar, con las paredes modificadas por polímeros fijados en la pared caliente, con diferentes afinidades de mojado y propiedades de flexión. Tomamos casos extremos de propiedades de los polímeros para dilucidar el comporamiento general de los polímeros en el flujo de calor. Encontramos que las paredes recubiertas por polímeros solvofóbicos mejoran el flujo de calor en factores de hasta 6x, comparado con paredes vacías, cuando la fase líquida se pone en contacto con los polímeros. Una vez que el líquido moja la pared, la mejora en el flujo de calor es más sutil y dominada por la densidad de fijado de los polímeros. Para paredes revestidas por polímeros semi-flexibles de muy alta rigidez de flexión, el salto en el flujo de calor se da para llenados de canal signifcativamente menores que para paredes vacías, cuando los extremos libres de los polímeros interactúan con el líquido. Encontramos muy interesante que la morfología de los polímeros induce un “puente de líquido”, a travéz del cual el calor es transportado con muy alta conductividad térmica.

1. C. Pastorino, I. Urrutia, M. Fiora and F. Condado, J. Phys.: Condens. Matter 34, 344004 (2022)

Infiltración de nanomateriales con elastómeros: aplicaciones en absorción de solventes y emulsiones y propiedades eléctricas

I.K. Levy1 , L. Saleh Medina2 , R.M. Negri1,2

1 INQUIMAE-CONICET-UBA, Int. Guiraldes 2160, CABA, Argentina.

2 DQIAyQF.FCEN, Universidad de Buenos Aires, Int. Guiraldes 2160, CABA, Argentina

Email: ivanaklevy@gmail.com

Se prepararon compositos elastoméricos por infiltración de polidimetilsiloxano (PDMS) en una estructura porosa cerámica 3D de nanopartículas (NPs). El método difiere del método convencional, donde las NPs son dispersadas en una matriz polimérica, debido fundamentalmente a que el polímero es incorporado en una estructura pre-sinterizada 3D de NPs por infiltración al vacío. La interconexión 3D facilitaría los mecanismos de transmisión eléctrica1 Se utilizaron nanopartículas de CoFe2O4, ZnO y BiFeO3, óxidos comúnmente utilizados para dispositivos dieléctricos y piezoeléctricos. La estructura porosa de NPs es obtenida usando celulosa como molde, la cual es eliminada durante el proceso.

Las respuestas dieléctricas de ambos tipos de compositos fueron analizadas por espectroscopia de impedancia, polarización dieléctrica y campo eléctrico de ruptura (EBD), determinándose la constante dielectrica estática (εs).

Para evaluar las propiedades de absorción de solventes, se utilizaron solventes orgánicos comerciales Las emulsiones se prepararon como mezclas H2O en fase orgánica (W/O) usando span 80 como estabilizante, en distintas proporciones Para estudiar la absorción en una muestra no sintética, se utilizó una emulsión real de H2O: crudo, provista por la empresa YTEC.

Los compositos preparados por infiltración de estructuras porosas 3D (“I”) presentaron mejores propiedades dieléctricas respecto de los compositos preparados por el método convencional (“C”). Esto se reflejó en un aumento de εs, mientras que la disipación dieléctrica (tan ) permaneció baja y menor que uno, a la vez que EBD disminuyó. La única excepción fueron los compositos ZnO-PDMS, donde no se observaron diferencias significativas entre C e I en los parámetros dieléctricos.

El estudio de las propiedades de absorción de los compositos C e I frente a solventes mostró que la absorción de solventes es muy similar y alta en todos los casos, siendo superior al 100%.

En el estudio frente a emulsiones, se pudo observar en general un efecto significativo a favor de los infiltrados, con una tendencia muy clara en el caso de los compositos de ZnO. Por esta razón se eligió para la evaluación frente a la emulsión real de H2O: crudo, donde se verificó una absorción superior al 130% para ZnO “I” vs 60% para ZnO “C”.

El comportamiento distinto entre los infiltrados podría ser explicado por las diferencias observadas durante la preparación y sinterizado. Las estructuras de ZnO son menos compactas, mientras que las de BiFeO3 son más densas (CoFe2O4 es un caso intermedio). Las estructuras logradas en BiFeO3 favorecerían los mecanismos de percolación, explicando la mejora en las propiedades dieléctricas La estructura menos densa de ZnO favorecería la absorción de emulsiones. Todos los compositos logrados presentaron a su vez características de alta elasticidad, flexibilidad y moldeabilidad, lo cual puede ser aprovechado en aplicaciones eléctricas como dispositivos flexibles.

Agradecimientos: A la empresa YTEC por proveer la muestra agua:crudo utilizada en este trabajo.

1. Han, M., Wang,H., Yang, Y., Liang, C., Bai, W., Yan, Z., Li, H., Xue, Y, Wang, X., Akar, B., Zhao, H., Luan, H., Lim, J., Kandela, I., Ameer, G. A., Zhang, Y., Huang, Y., Rogers, J. A. (2019) Nature Electronics. 2, 26-35.

Escalado de la síntesis de una resina del tipo resol por reemplazo parcial de fenol con lignina y su uso en la producción industrial de laminados de alta presión

M. B. Peralta1,2, V. V. Nicolau1,2

1 Grupo de Polímeros GPol, Departamento de Ingeniería Química, Facultad Regional San Francisco, Universidad Tecnológica Nacional, San Francisco, Córdoba

2 Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

Email: vnicolau@sanfrancisco.utn.edu.ar

Los laminados de alta presión (HPL) son materiales compuestos constituidos por un núcleo de papeles Kraft impregnados con una resina de fenol-formaldehído (PF) del tipo resol y una superficie decorativa de papel saturado con resina de melamina-formaldehído. La principal aplicación de los HPL es en la industria del mueble y la construcción. La producción industrial de HPL consta de tres etapas básicas: (i) síntesis de las resinas base (prepolímeros), (ii) impregnación y secado de los papeles saturados con los prepolímeros, y (iii) curado del conjunto de papeles mediante moldeo por compresión a alta presión y alta temperatura. La sustitución de fenol (P) derivado del petróleo por polifenoles renovables supone grandes beneficios económicos y medioambientales.

La lignina (L) tiene una estructura polifenólica compleja que depende de la especie vegetal y del proceso de aislamiento de la biomasa. La L se obtiene principalmente como "residuo" en la producción de papel y biocombustibles. Sólo el 2% de la producción de L Kraft se utiliza para productos de valor agregado [1]. Desafortunadamente, la baja solubilidad y reactividad de la L Kraft limitan su aplicación en resoles. La hidroximetilación es el método de activación de la L más empleado en condiciones alcalinas.

Aunque la L de madera blanda es más adecuada para la formulación de resinas fenólicas debido a su mayor reactividad, las especies de Eucalyptus spp. de madera dura constituyen la principal fuente de fibra para la industria de la pulpa y el papel en Sudamérica. Las publicaciones relacionadas con el uso de resinas fenólicas modificadas con L Kraft proveniente de madera dura para la producción de HPL son escasas y se refieren principalmente a HPL obtenidos en laboratorio [2].

Este trabajo involucra el diseño, la optimización y el escalado del proceso de hidroximetilación de una L Kraft de eucalipto para la síntesis de resol y la producción industrial de HPL. Durante la optimización de la hidroximetilación en laboratorio se estudiaron variables tales como el pH, la temperatura y el orden de acondicionamiento de los reactivos para favorecer la disolución y aumentar la reactividad de la L La síntesis del resol se llevó a cabo en un reactor de 3000 L perteneciente a la empresa Centro S.A. (San Francisco, Córdoba, Argentina) por reemplazo del 30% de P con L Kraft Las resinas fueron empleadas para la impregnación industrial de papel Kraft y su posterior curado en prensa a 150 °C La caracterización de las resinas y de los papeles impregnados involucró mediciones espectroscópicas (FT-IR) y térmicas (TGA y DSC). Se realizaron ensayos de resistencia al agua hirviendo, tracción y flexión para los HPL modificados y convencionales En los ensayos de flexión el módulo y la resistencia a la rotura para los HPL con un 30% de L Kraft en sustitución de P exhibieron incrementos del 34% y 22%, respectivamente No se observaron diferencias estadísticamente significativas en los módulos medidos en tracción (@ 10 GPa). Actualmente no se produce L en Argentina. El uso de L en la producción de materiales compuestos representa un elemento crucial en el desarrollo de una biorrefinería sostenible basada en biomasa lignocelulósica que facilite la transición de la matriz energética.

1. Rojas-Lema, S., Ivorra-Martinez, J., Lascano, D., Garcia-Garcia, D., Balart, R. (2021). Macromol. Mater. Eng. 306, 1–12.

2. Taverna, M. E., Tassara, O., Morán, J., Sponton, M., Frontini, P., Nicolau, V., Estenoz, D. (2017). Waste Biomass Valor 10, 585–597

ESTRUCTURAS METALORGÁNICAS DE Fe Y Ti: MATERIALES PARA APLICACIONES FOTOVOLTAICAS.

Victoria Alejandra Gómez Andrade1,2y3, Walter O. Herrera2y3, Federico Redondo2, Natalia Correa2y3 , Federico Roncaroli2y3, y María Dolores Perez1,2y3

1Escuela de Ciencia y Tecnología, Universidad Nacional de San Martín Irigoyen 3100, San Martín, Buenos Aires, Argentina.

2Departamento de Física de La Materia Condensada, Gerencia de Investigaciones y Aplicaciones, CNEA, Argentina.

3 instituto de Nanociencia y Nanotecnología, CNEA-CONICET Centro Atómico Constituyentes, Av Gral Paz 1499, San Martin, Buenos Aires, Argentina

Email: gandrade@tandar.cnea.gov.ar

Los (MOFs) son polímeros de coordinación porosos, cristalinos, construidos por centros metálicos y ligandos orgánicos, y se han utilizado ampliamente para catálisis, almacenamiento y separación de gases, drug delivery, etc. Por otro lado, en los últimos años las celdas solares de perovskita (PSC) han generado un gran interés en la comunidad científica debido a sus elevadas eficiencias de fotoconversión eléctrica y a sus bajos costos de procesamiento y materias primas. Uno de los retos del desarrollo de estos dispositivos está relacionado con el diseño de las capas transportadora de carga (CTL), las cuales son determinantes en el desempeño de la celda. Los MOFs son candidatos atractivos para usarse en las CTL debido a que son materiales altamente ordenados. Además, pueden emplearse tanto como capa transportadora de huecos (HTL) o como capa transportadora de electrones (ETL) debido a la posibilidad de ajustar los niveles energéticos y el band gap mediante la simple modificación de los metales o ligandos. En este trabajo se prepararon los MOFs de NH2-MIL-101 (Fe) (1) y NH2-MIL-125 (Ti) (2) utilizando ácido 2-aminotereftálico como ligando. Las estructuras cristalinas se confirmaron mediante difracción de rayos X en polvo y se examinó la morfología mediante microscopía electrónica de barrido. Obtuvimos áreas de superficie específicas de 2563.66m2 /g para la muestra (1) y 602.37m2 /g para la muestra (2) utilizando la teoría de Brunauer-Emmett-Teller. Las películas se depositaron por spin coating y epitaxia líquida. El espesor, la rugosidad y los dominios cristalinos se obtuvieron con microscopía de fuerza atómica. La espectroscopia UV-vis mostró la absorción de las películas MOF con una energía de banda prohibida de 2,6 eV y 2,13eV para (1) y (2), respectivamente. Ambos materiales se emplearon como ETL en PSC. Se lograron eficiencias prometedoras para estos nuevos dispositivos. Este trabajo arroja más evidencia de que los MOF son materiales prometedores como ETL para PSC que podrían permitir el uso de sustratos flexibles debido a su procesamiento a baja temperatura.

Agradecimientos

Los autores agradecen el apoyo financiero del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICET, PIP 0808CO, PIP 112 201301 00808), Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT, PICT 2015-1961, PICT 2016-3017). VAGA, WOHW y NBCG agradecen a CONICET por su beca doctoral. FG y MDP son investigadores del CONICET.

Referencias

1) Gomez Andrade, V. A, et al. Fe and Ti metal-organic frameworks: Towards tailored materials for photovoltaic applications. Applied Materials Today, 2021, vol. 22, p. 100915.

Electro-Oxidación de Metanol sobre Pt soportado en Nanofibras de Carbón. Evaluación combinando Electroquímica y Microscopía de Fluorescencia

Cappellari, Paula S.1,3; Varela, Rocío1,3; Ponzio, Rodrigo A.2,3; Coneo Rodríguez, Rusbel1,3; Palacios, Rodrigo E.1,3; Planes, Gabriel A.1,3

1 Depto. de Química, Fac. de Cs Ex., F-Q y Nat, UNRC, Ruta Nac. 36 km 601, Río Cuarto, Cba, Argentina.

2 Depto. de Física, Fac. de Cs Ex., F-Q y Nat, UNRC, Ruta Nac. 36 km 601, Río Cuarto, Cba, Argentina.

3 Instituto de investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), CCT Córdoba, CONICET, UNRC, Río Cuarto, Cba, Argentina.

Email: pcappellari@exa.unrc.edu.ar

Las celdas de combustible líquido directo (DLFC) son aquellas en las que el ánodo se alimenta directamente con un combustible liquido, sin previo reformado (mayormente alcoholes o ácidos) 1. Los procesos electroquímicos puestos en juego en una DLFC, oxidación del alcohol/ácido en el ánodo y reducción de O2 en el cátodo, deben ser catalizados por nanopartículas (NP) metálicas (Pt o Pd) soportadas. La evidencia sugiere que las condiciones de confinamiento pueden afectar notablemente el comportamiento final del electrodo impactando en el desempeño de la DLFC 2. Sin embargo, la imposibilidad de tener información sobre las reacciones, con resolución espacial, dificulta la comprensión y el modelado de los fenómenos que ocurren dentro del mismo 3. En el presente trabajo se muestran los avances en la aplicación de sondas de fluorescencia para el mapeo espacial de reacciones químicas dentro de estructuras porosas de carbón.

A partir de la síntesis NP de Pt soportadas en materiales porosos tridimensionales de carbón (Nanofibras) se aborda el estudio fundamental de los procesos fisicoquímicos que ocurren en sistemas confinados en la escala nano/micrométrica. Para realizar estos estudios se ha construido, en Teflón y vidrio, una celda de tres electrodos con una ventana uno de sus extremos, sobre la que se fija un ventana delgada de cuarzo. El electrodo de trabajo se sitúa a unas pocas micras del vidrio, a una distancia fijada por un separador plástico. De este modo se puede formar una capa delgada de electrolito entre el la ventana y electrodo. La celda se posiciona sobre un microscopio óptico invertido de epi-fluorescencia especializado de alta sensibilidad (capaz de detectar fotones individuales), con resolución espacial intrínseca de ~400nm y con resolución temporal de ~10ms. A partir de calibrado con soluciones de pH definido se puede correlacionar intensidad de la señal de fluorescencia de una sonda fluorescente (sulfato de quinina) con el pH local producido por la producción de protones (1) resultado de la reacción de oxidación de metanol. Los resultados obtenidos hasta el momento, utilizando como electrodo de trabajo un alambre de Pt, demuestran que es posible detectar zonas de emisión de fluorescencia a medida que se registran los saltos de potencial en la celda electroquímica.

CH3OH + H2O

REFERENCIAS

CO2 + 6 H+ + 6 e- (electro-oxidación de metanol) (1)

1. Akay, R. G., & Yurtcan, A. B. (Eds.). (2020). Direct Liquid Fuel Cells: Fundamentals, Advances and Future. Academic Press.

2. Cappellari, P. S., Baena-Moncada, A. M., Coneo-Rodríguez, R., Moreno, M. S., Barbero, C. A., & Planes, G. A. (2019). Int. J. Hydrog. Energy 44(3), 1967-1972.

3. Minudri, D., Tesio, A. Y., Fungo, F., Palacios, R. E., Cappellari, P. S., Pastor, E., & Planes, G. A. (2021). J. Power Sources 483, 229189.

Desarrollo de membranas para su uso en almacenamiento de energía: síntesis y caracterización de membranas poliméricas con grupos amonio cuaternario

R. Coppola1 , G.Abuin2, N. D´Accorso3,4

1 Departamento de Nanomateriales, Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), Buenos Aires, Argentina

2 Departamento de Almacenamiento de la Energía, Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), Buenos Aires, Argentina

3 Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

4 Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono (CIHIDECAR), CONICET- Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

Email:rcoppola@inti.gob.ar

El aumento del uso de energías renovables en conjunto con su naturaleza variable hace crecer el interés en las distintas formas de almacenarla. En este sentido, una forma de almacenamiento de energía es la generación de hidrógeno, el cual puede utilizarse posteriormente en la generación de electricidad en los periodos de alta demanda.

La electrólisis del agua es un proceso electroquímico por el cual se obtiene hidrógeno a partir de la misma, utilizando electricidad. Actualmente existen cuatro tecnologías principales de electrolizadores: alcalino; de membrana de intercambio de protones (PEM); celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC); y de membrana de intercambio aniónico (AEM) [1]. Estos últimos operan en medio alcalino y poseen una membrana compuesta por un sustrato polimérico hidrofóbico, grupos funcionales catiónicos unidos covalentemente al sustrato y contraiones móviles La membrana representa uno de los mayores desafíos en el desarrollo de esta tecnología, ya que es necesario contar con materiales con buena estabilidad química y alta conductividad iónica [2].

En este trabajo se sintetizaron membranas de intercambio aniónico y se estudió su desempeño en un electrolizador alcalino. En una primera etapa se llevó a cabo el entrecruzamiento del polibenzoimidazol (ABPBI) con policloruro de vinilbenzilo (PVBC). Este último posee grupos clorometilo (-CH2Cl) libres, los cuales fueron sustituidos posteriormente por distintos grupos de amonio cuaternario: 1,4-diazabiciclo [2.2.2] octano (DABCO), bromuro de 1-butil-4-aza-1-azaniabiciclo [2.2.2] octano (BDABCO) y bromuro de 1tetradecanil-4-aza-1-azaniabiciclo [2.2.2] octano (TDABCO). El entrecruzamiento de ambos polímeros se verificó espectroscópicamente por FTIR y RMN de sólido. La morfología del material se estudió por microscopía de barrido electrónico con EDS. La estabilidad térmica se estudió por termogravimetria (TGA), mientras que su capacidad de intercambio iónico se determinó mediante titulación potenciométrica. Por último se estudió su desempeño en un electrolizador alcalino operando con KOH 1M y a 50 °C. Los resultados obtenidos indican que las membranas desarrolladas poseen buenas propiedades para ser utilizadas en la aplicación anteriormente mencionada.

1. Global Hydrogen Review 2021. Paris, France: IEA.

2. Miller, H. A., et al. (2020). Sustainable Energy & Fuels, 4(5), 2114-2133.

Diseño de Matrices Termoestables de Alta Performance basadas en Polibenzoxazinas Híbridas y Renovables

A. Forchetti Casarino1,2,*, M. E Spontón1,2,* , D. A. Estenoz1,2

1 Grupo de Polímeros y Reactores de Polimerización, INTEC, UNL-CONICET, Santa Fe

2 Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe

*Email: aforchetti@santafe-conicet.gov.ar / msponton@santafe-conicet.gov.ar

Las polibenzoxazinas comprenden una familia relativamente nueva de materiales poliméricos termoestables alternativos a las resinas fenólicas y epoxi convencionales. Estos nuevos materiales se caracterizan por ser redes entrecruzadas basadas en puentes de Mannich difenólicos, los cuales confieren elevada resistencia térmica, gran estabilidad dimensional y propiedades ignífugas. Dadas sus excelentes características y su similitud estructural a las resinas epoxi y fenólicas convencionales1 , las polibenzoxazinas tienen un amplio rango de aplicaciones que incluyen las industrias del oil & gas, aeronáutica, automotriz, eléctrica, entre otras2,3. Los monómeros de polibenzoxazina (denominados benzoxazinas) se pueden obtener en un proceso de una etapa a partir de la combinación de un compuesto fenólico, una amina primaria y formaldehido en una relación molar 1:2:1, respectivamente. Esta vía eficiente y novedosa de obtención, y la gran variedad de compuestos fenólicos y aminas primarias disponibles, otorgan a las benzoxazinas una elevada flexibilidad respecto al diseño molecular

La versatilidad en el diseño molecular de estos monómeros se traduce directamente en innumerables matrices termoestables con diferentes características. En este contexto, se propuso diseñar y desarrollar polibenzoxazinas con características multifuncionales, especialmente en la resistencia química, mecánica y térmica, propiedades ignífugas e hidrófobas4–7 . Para tal fin, se sintetizaron y caracterizaron 6 precursores de polibenzoxazinas a partir de materias primas fenólicas (ácido florético y bisfenol A) y aminas (furfurilamina, anilina y 3-aminopropil trimetoxisilano) derivadas de recursos renovables y del petróleo. En todos los casos, los productos de reacción superaron el 90% de rendimiento, y permitieron la preparación de matrices híbridas de polibenzoxazina (basadas en enlaces –Si-O-Si-) con alto contenido aromático; y en alguno de los casos, elevada fracción renovable. En relación a sus propiedades, los materiales obtenidos exhibieron buena resistencia térmica y estabilidad mecánica (Tg > 300°C); buena performance frente al fuego, con un índice Limitante de Oxigeno estimado alrededor de 40 y clasificación UL94 V-0; y características hidrófobas. A su vez, ciertas etapas del procesamiento de las resinas y sus materiales se realizaron respetando alguno de los principios de la Química Verde, es decir, mediante el uso de solventes renovables, favoreciendo la economía atómica de las reacciones involucradas, la generación mínima de subproductos de reacción, y el empleo de materias primas renovables o residuos de la agroindustria.

Las características térmicas, mecánicas y de inflamabilidad de las polibenzoxazinas desarrolladas permite considerarlas como potenciales compuestos para coatings destinados para tuberías de perforación, piezas mecánicas, o para agentes de sostén (proppants) que se emplean durante la etapa de perforación del proceso de fracking

1. Ishida H, Ning X. (1994) J Polym Sci Part A Polym Chem.;32(6):1121-1129.

2. de Leon ACC, da Silva ÍGM, Pangilinan KD, Chen Q, Caldona EB, Advincula RC. (2021 )React Funct Polym.;162:104878.

3. Ishida H, Froimowicz P. (2017) Advanced and Emerging Polybenzoxazine Science and Technology.; Elsevier Inc.

4. Forchetti Casarino A, Bortolato SA, Estenoz DA, Spontón ME.(2021) Polym Eng Sci.;61(6):1611-1623.

5. Forchetti Casarino A, Casis N, Estenoz DA, Spontón ME. (2022) Polym Eng Sci.1-13.

6. Spontón M, Estenoz D, Lligadas G, Ronda JC, Galià M, Cádiz V. (2012) J Appl Polym Sci 126(4):1369-1376.

7. Forchetti Casarino A, Moreno A, Galià M, Estenoz DA, Lligadas G, Spontón ME (2021) J Polym Sci. 1-11.

Síntesis y actividad antioxidante de derivados poliméricos azufrados

C.A. Colmenarez Lobo1 , M.L. Fascio1,2 , N.B. D’Accorso1,2

1 Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono (CIHIDECAR), UBA-CONICET, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.

2 Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.

Email: norma@qo.fcen.uba.ar

Los antioxidantes se utilizan como aditivos, por ejemplo, en la industria del plástico para evitar la oxidación de polímeros. Los antioxidantes se pueden clasificar en primarios o secundarios, según cómo reaccionen. Los antioxidantes primarios reaccionan rápidamente con los radicales peroxi y alcoxi al donar un átomo de hidrógeno, mientras que los antioxidantes secundarios pueden descomponer los hidroperóxidos para producir productos no radicales. Los fenoles impedidos son los antioxidantes primarios más comunes, mientras que los compuestos que contienen grupos tioéter son uno de los antioxidantes secundarios actualmente más utilizados. Hay un efecto sinérgico positivo cuando ambos antioxidantes se usan juntos.1 Algunos ejemplos de tioéteres antioxidantes comerciales son el Irganox® PS 800 FL (didodecil 3,3'tiodipropionato) y el CHINOX S4P (pentaeritritol tetrakis (3-lauril tiopropionato)). Estos antioxidantes tienen pesos moleculares elevados para evitar pérdidas físicas (evaporación, migración) y aumentar la solubilidad.2

Por esta razón, se propuso desarrollar plataformas poliméricas que puedan ser utilizadas como agentes antioxidantes en diferentes materiales. Lo que se traduce en el planteamiento de dos objetivos: sintetizar nuevos copolímeros de bloque derivados del copolímero tribloque comercial poli(estireno-b-isopreno-bestireno) (SIS), que contengan grupos tiolados; y evaluar su desempeño como posibles antioxidantes.

En primer lugar, se estudió la funcionalización del SIS mediante la epoxidación total del bloque de poliisopreno y la posterior apertura de sus anillos epoxi con nucleófilos tiolados (alifáticos, heterocíclicos y bencílicos)

Los nuevos copolímeros de bloque se caracterizaron mediante cromatografía de exclusión por tamaño, técnicas espectroscópicas (FTIR-ATR, 1H- y 13C-RMN), métodos térmicos (TGA y DSC) y microscopía electrónica de barrido. Finalmente, La actividad antioxidante se evaluó por el método de 1,1-difenil-2picrilhidrazilo (DPPH).

En los estudios de la actividad antioxidante de los derivados, se observó en el UV-Visible que la banda a 517 nm correspondiente a los radicales libres DPPH (pico máximo de absorción) disminuye con el tiempo de reacción debido a la inhibición de estos radicales. A su vez, se evidenció la aparición de una banda a 428 nm, que puede atribuirse a la formación de productos de oxidación. Además, se notó un aumento en el % de inhibición de radicales libres DPPH a mayor tiempo. Para el derivado obtenido por apertura con bencimercaptano, se obtuvo una capacidad de inhibición del 33,4 % a las 24 h, en una sola cara del film. Todos los films poliméricos mostraron una eficiente actividad frente al DPPH, lo que los hace prometedores para su uso como agentes antioxidantes.

1. Yachigo, S., Sasaki, M., Kojima, F. (1992) Polym. Degrad. Stab. 35, 105–113.

2. Wang, X., Xing, W., Tang, G., Hong, N., Hu, W., Zhan, J., Song, L., Yang, W., Hu, Y., (2013) Polym. Degrad. Stab. 98, 2391–2398.

Estudio de degradación de películas de perovskitas con ácido 2-aminotereftalico como aditivo por espectroscopia UV-Vis

A.M Payán Aristizábal, V.A. Gómez Andrade, N. Correa Guerrero, M.D. Pérez

1 Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes, CNEA-CONICET Centro Atómico Constituyentes, Av Gral Paz 1499, San Martin, Buenos Aires, Argentina

Email: angelicacj28@gmail.com

En los últimos años, las celdas solares de perovskita (PVK) han revolucionado la tecnología de las celdas solares de capa delgada gracias a su alta eficiencia de fotoconversión. El material responsable de este avance, la perovskita, es conocida por sus excelentes propiedades ópticas y eléctricas, band gap directo, elevada movilidad de portadores y altos coeficientes de absorción. Además, los dispositivos basados en PVK presentan bajos costos de procesamiento en comparación con otros materiales. Sin embargo, se ha identificado que es un material muy sensible a factores ambientales como el envejecimiento, la temperatura y la humedad. En efecto, las moléculas de agua entran en los cristales de perovskita y forman fuertes enlaces de hidrógeno con cationes orgánicos, lo que debilita el enlace entre el catión y el PbI6, provocando una desprotonación más rápida del catión orgánico y que los estresores externos, como el calor o el campo eléctrico, sean más efectivos para degradar la perovskita [1-2].

Con el objetivo de superar estas limitaciones, en este trabajo se propone el diseño, fabricación y caracterización de películas de PVK con el agregado de aditivos que aumenten su estabilidad y tiempo de vida [3].Para ello, se sintetizaron soluciones de PVK de yoduro de metilamonio y plomo (MAPbI3) con ácido 2-aminotereftalico (NH2BDC) como aditivo. La fabricación de las películas se realizó mediante la técnica de spin coating, variando las cantidades de aditivo entre 0 y 30mg, lo que equivale un porcentaje máximo de 3,14% de aditivo, en la síntesis de PVK. Para su seguimiento, se almacenaron bajo condiciones controladas y una humedad relativa del 95%, se registró su evolución cualitativamente a través de fotografías y cuantitativamente mediante espectroscopía UV-Vis e impedancia electroquímica.

La degradación de las películas se evidenció en el cambio de coloración, pasando de oscuro a transparente, y en una disminución en la absorbancia. Las películas con aditivo presentaron mayores tiempos de vida respecto al control. En cuanto a la impedancia, no hubo mediciones que sugieran una afectación sustancial de las propiedades eléctricas por la adición del aditivo respecto al control. Estos resultados respaldan el efecto sinérgico del aditivo en las películas de PVK, que aumenta su duración y, por ende, contribuye al desempeño superior de las celdas solares.

1. Ena, A.K.; Kulkami A.; Miyaska, T.; (2019) Chem. Rev. 119, 5.

2 Boyd C. et al, Chem. Rev. 2019, 119, 3418−3451

3. Xian Hou; et.al; (2017); ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 35200−35208

Espesantes en frío en base a almidones solubles en agua

S.N. Vigliano1*, M.V. Tupa Valencia1, Y. Villada2 , M. Barella3 , M.A. Schiapparello1, F. Cortes2, D. Estenoz4, S Goyanes3, M.L. Foresti1

1Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología (ITPN) – Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

2 Grupo de Investigación Fenómenos de Superficie Michael Polanyi, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia.

3Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos (LP&MC), Departamento de Física, Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA-CONICET), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.

4Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (INTEC), Santa Fe, Argentina

*Email: silvinavigliano@gmail.com

Contar con un espesante en polvo soluble en agua fría que genera un gel cuya viscosidad se incrementa en pocos minutos reduce costos de transporte y almacenamiento, al tiempo que maximiza su número de aplicaciones in situ. Si además este espesante es biobasado, biodegradable, de bajo costo y no tóxico, el producto tiene un mayor potencial de cara a las nuevas tendencias y a la normativa medioambiental. En el presente trabajo se muestran resultados de la producción de almidones pregelatinizados de mandioca, nativos y modificados, que cumplen con las características antes citadas.

Argentina es el cuarto productor mundial de almidón de mandioca; sin embargo, en el país no se producen pregelatinizados de esta fuente botánica. Respecto de los almidones pregelatinizados de otras fuentes botánicas, la fécula de mandioca pregelatinizada se destaca por su alta pegajosidad, viscosidad y transparencia. Además, el almidón de mandioca pregelatinizado es soluble y capaz de formar geles a temperaturas de refrigeración, algo de sumo interés para aplicaciones petroleras en el sur de nuestro país, e imposible de lograr usando pregelatinizados de maíz.

Los almidones pregelatinizados pueden obtenerse a gran escala por extrusión o por secado en tambor. Estos almidones se usan en la industria alimentaria como estabilizantes, emulsificantes o espesantes; en la industria textil como encolantes de urdimbres y en el aprestado y estampado de tejidos; en la industria farmacéutica como desintegrante de cápsulas y aglutinante en tabletas; y en la industria petrolera como viscosificante y como agente de control de filtrado en fluidos de perforación.

En este trabajo se presentan resultados de la producción de almidones pregelatinizados de mandioca nativos y carboximetilados obtenidos por secado en tambor. Las variables de proceso evaluadas fueron la concentración de la suspensión del almidón en agua, la temperatura del rodillo y su velocidad de rotación y sentido de giro; alcanzándose en un tambor de escala laboratorio rindes de 0,15 kg/h y conversiones superiores al 95% El material colectado fue molido con un molino de cuchillas y testeado en términos de morfología, estructura química, propiedades térmicas, solubilidad en agua a temperatura ambiente y en frío, consistencia y estabilidad de las pastas a temperatura ambiente y bajo refrigeración. También se realizaron estudios reológicos preliminares para evaluar su potencial utilidad en la formulación de fluidos de perforación para la industria del petróleo.

Los almidones pregelatinizados obtenidos evidencian su potencial aplicación como espesantes en frío. En particular, los almidones pregelatinizados de mandioca son una alternativa concreta y ya empleada por la industria del petróleo en otras partes del mundo (por ejemplo Viscostarch de India, Schlumberger, etc), no así en nuestro país

Análisis de la posibilidad de utilización de un proceso de electrodiálisis en el tratamiento de aguas de producción petrolera

C J. Espinoza1 , J C Aphesteguy1 , J. Rukavina Mikusic1 , F D. Reina1, F. Molinari, M. Arno1, N. Muñoz1 , A. Varacalli1, E. Ventura1

1 UTN BA, Departamento Ingeniería Química, IDETQA, Medrano 951, CABA, Argentina

Las aguas extraídas de los pozos con altas concentraciones de sales – cloruros en particular – deben ser tratadas para su aceptable reutilización. Para ello se propone emplear el proceso de electrodiálisis a partir de la modificación de membranas poliméricas (polietileno, poliuretano, poliestireno) mediante la deposición de películas superficiales de polímeros conductores, específicamente polianilina (PANI). Esta técnica permite transportar, separar y concentrar iones según su carga mediante el empleo de membranas iónicoselectivas bajo la acción de un campo eléctrico posibilitando el paso selectivo de contraiones e inhibiendo el de coiones. La polianilina en particular presenta propiedades cristalinas, buena respuesta a la oxidación natural debida al posible control de sus características conductoras, un interesante comportamiento redox asociado con la cadena de nitrógeno, fácil de obtener, económico y con una gran estabilidad. Pero, por otro lado, no tiene buenas propiedades mecánicas. Requiere por lo tanto el uso de polímeros convencionales para la formación de mezclas con las propiedades mecánicas adecuadas. Entre las posibles alternativas existentes, la electrodiálisis vía tecnología de membranas – mezcla ofrece muchas ventajas en cuanto al mejoramiento de las propiedades selectivas, ventajas que se corresponden perfectamente con las tendencias mundiales en materia de gestión de recursos y energía.

1. César Espinoza. et al. (2018), Proyecciones, UTN BA, volumen 12, nº 2, Octubre 2018

2. César Espinoza. et al. (2020), Proyecciones, UTN BA, volumen 18, nº 1, abril 2020

Fluidos Nanohíbridos

L. Fernández, E. Ferraris, P. Hormazabal

Departamento de Química, Universidad Nacional del Comahue, Neuquén

Email: fernanlg@yahoo.com

La inyección de soluciones de poliacrilamidas es un método ampliamente utilizado en la recuperación mejorada de petróleo. Las degradaciones mecánicas, químicas y térmicas que sufren estas moléculas abren nuevas oportunidades para su síntesis o su modificación. La incorporación de nanopartículas (1) permite modificar el comportamiento del polímero de referencia como fluido desplazante en los ensayos de barrido en medios porosos y aumentar la recuperación de petróleo (2).

En este trabajo se analiza el efecto reológico de la adición de partículas a una solución polimérica de FP3630S (1500 ppm) preparada en una salmuera sintética (6,5 g/L, 11,7 mS/cm) para dar lugar a tres fluidos nanohíbridos. El nanohíbrido 1 (Nan1) está formulado con la adición de nanoarcillas, esmectitas regionales exfoliadas con Polivinilpirrolidona (PVP) como agente precursor. El nanohíbrido 2 (Nan2) contiene nanopartículas de sílice mientras que el nanohíbrido 3 (Nan3) presenta una mezcla de ambas nanopartículas. En todos los casos la concentración de nanopartículas se mantuvo en 3 g/L y su tamaño fue determinado en un surfactante manteniendo la composición de la salmuera por Dispersión Dinámica de Luz (DLS) en un equipo ZetaSizer Nano-ZS de Malvern, resultando distribuciones de tamaño en número monomodales de 7,499±1,380 nm y 9,081±1,162 nm, para la arcilla y la sílice respectivamente. Se investigó el comportamiento reológico en modo rotacional y oscilatorio con un reómetro Anton Paar MC302 a temperatura variable, de manera de analizar la respuesta a ensayos de flujo y el comportamiento viscoelástico de los diferentes fluidos.

Los resultados encontrados para los escenarios ensayados demuestran que el comportamiento reológico del polímero depende de la velocidad de deformación aplicada, presentando comportamiento newtoniano para bajas deformaciones (menores a 0,1 s-1), pseudoplástico para rango intermedio (0,1 a 100 s-1) y dilatante para velocidades de deformación superiores a 140 s-1 La presencia de partículas en los diferentes nanohíbridos formulados, modifican los valores de viscosidad, desplazan las deformaciones críticas donde se ponen de manifiesto cambios en la reología, pero mantienen el comportamiento en newtonianopseudoplástico y dilatante. Los ensayos oscilatorios demuestran que tanto el polímero como los nanohíbridos presentan comportamiento viscoelástico a la concentración y los niveles térmicos ensayados (25ºC, 40ºC y 70ºC). A 25ºC, tanto Nan1 como Nan2 incrementan el módulo elástico G’(ω) con referencia al polímero. Cuando la temperatura se incrementa a 70ºC, el fluido Nan2 incrementa tanto el módulo elástico G’(ω) como el viscoso G’’(ω), poniendo de manifiesto la conformación de una estructura diferente con referencia al polímero. A partir de los resultados, se establece que deben realizarse nuevos ensayos permitiendo a los distintos fluidos un añejamiento a temperaturas elevadas para analizar su performance en sus cambios reológicos y viscoelásticos.

1. Lezorgia Nekabari Nwidee, Ahmed Barifcani, Maxim Lebedev, Mohammad Sarmadivaleh and Stefan Iglauer A Realistic Look at Nanostructured Material as an Innovative Approach for Enhanced Oil Recovery Process Upgrading. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.72672

2. Saket Kumar, Roshan Tiwari, Maen Husein, Nitesh Kumar and Upendra Yadav. Enhancing the Performance of HPAM Polymer Flooding Using Nano CuO/Nanoclay Blend. Processes 2020, 8, 907; doi:10.3390/pr8080

Estudios reológicos de mezclas de polímeros lineales y asociativos para su aplicación en la recuperación mejorada de petróleo

L Fernández1 , G Cofré1 , F. Toschi1 , S Abrigo2, E González2

1Departamento de Química. 2Departamento de Geología y Petróleo. Universidad Nacional del Comahue

Email: fernanlg@yahoo.com

Este trabajo centra su interés en analizar si pueden compensarse las degradaciones que sufren las poliacrilamidas lineales por presencia de iones bivalentes y moderadas temperaturas a través de mezclas con polímeros asociativos, para lo cual se analiza el comportamiento reológico de poliacrilamidas lineales, asociativas y sus mezclas en un escenario de temperatura moderada y elevada concentración de iones bivalentes en la salmuera. Los estudios se realizan con el polímero asociativo Aspiro P6621 (PM 8-10 MDalton) y el lineal Aspiro P4251 (PM 18-20 MDalton) y concentraciones de 5000 y 1500 ppm en salmuera sintética de 70 g/L (4 g/L de bivalentes), correspondiente a la salmuera de formación de un reservorio de nuestra región, a 25°C y 70ºC. Para ambas concentraciones y temperaturas, el P4251 presenta comportamiento newtoniano para bajas tasas de deformación y pseudoplástico para las de interés de reservorio (0,1-600 s-1) (1), disminuyendo la viscosidad en forma marcada para el mayor nivel térmico. El P6621 presenta mayor poder viscosificante. A 5000 ppm, la viscosidad aumenta con la temperatura en todo el rango de tasas de deformación, para las temperaturas de 25°C a 70°C. En forma distintiva, cuando la concentración disminuye a 1500 ppm, la viscosidad disminuye cuando se incrementa la temperatura tal como uno lineal. Para el sistema constituido por una mezcla 50 % P4251 - 50 % P6621 de 5000 ppm, a 25°C la incorporación del polímero asociativo produce un incremento importante en la viscosidad con referencia al lineal en todo el rango de tasas de deformación, efecto favorable. Cuando la temperatura alcanza 70°C, la viscosidad se mantiene prácticamente en los niveles alcanzados a 25°C. Dos efectos contrapuestos explican este comportamiento. Por un lado, la poliacrilamida lineal tiende a disminuir la viscosidad por degradación térmica, y por otro la asociativa utiliza la energía térmica para la creación de nuevos puentes de enlace brindando un aumento en la interacción intermolecular de los agregados del polímero. Como resultado, la mezcla parece ser muy poco sensitiva al cambio de temperatura analizado propiedad de mucho interés en los procesos CEOR.

Para 1500 ppm, se analizó el comportamiento de la mezcla 80 % P6621 - 20 % P4251. A 25°C para tasas de deformación menores a 0,45 s-1, mantiene el valor de viscosidad de la contribución asociativa, hasta 180 s-1 supera a la viscosidad de la poliacrilamida lineal 45 % como valor promedio, y por encima iguala a la lineal. Por otro lado, cuando la temperatura alcanza 70°C, la viscosidad resultante aumenta en forma muy pronunciada con respecto a la lineal, entre 2 y 4 veces en el rango de tasas de interés en los reservorios. Esta mezcla presenta un comportamiento de interés en CEOR, ya que mejora la performance de la poliacrilamida lineal.

Los resultados indican que para cada concentración de las soluciones poliméricas deben ensayarse distintos porcentajes en las mezclas para impartirles propiedades que mejoren las resistencias a la degradación frente a las tasas de deformación y a la temperatura, con referencia a las lineales.

1.Walker Dustin L., SPE, Britton Christopher, SPE, Kim Do Hoon, SPE, Dufour Sophie, SPE, Weerasooriya Upali, SPE, and Pope Gary A., SPE, (2012), The impact of Microemulsion Viscosity on Oil Recovery, SPE 154275, Eighteenth SPE Improved Oil Recovery Symposium, Tulsa, Olklahoma, USA.

Análisis

del

comportamiento reológico y conformacional de un polímero asociativo

L, Fernández1, S. Abrigo2, E. González2

1Departamento de Química. 2Departamento de Geología y Petróleo. Universidad Nacional del Comahue

Email: fernanlg@yahoo.com

Este trabajo centra su atención en el estudio del comportamiento reológico del polímero asociativo Aspiro P 6621 para analizar si es candidato potencial como fluido desplazante en un proceso de recuperación mejorada de petróleo. Su respuesta a la deformación es muy diferente a los lineales, ya que son macromoléculas con características anfifílicas que adoptan cambios conformacionales frente a fluctuaciones térmicas (1), (2). Los polímeros asociativos son sistemas afectados por la temperatura ya que la formación de agregados es un proceso dinámico donde la cantidad de energía térmica presente en el medio influye directamente en la creación de nuevos puentes de enlace. Como consecuencia su resistencia al flujo está gobernada por su concentración, el nivel térmico y su conformación en forma diferente a los lineales. Se seleccionan escenarios desfavorables para los polímeros lineales, altas temperaturas y elevada concentración de iones bivalentes en la salmuera (70 g/L con 4 g/L de bivalentes) Los ensayos reológicos se realizan en un reométro con estudios en flujo en modo rotacional y con variación de temperatura en el rango 25ºC a 90ºC, en forma secuencial con ascenso y descenso del nivel térmico Los resultados experimentales de la solución polimérica (1500 ppm) demuestran un comportamiento reológico dependiente del rango de tasa de corte aplicado, identificándose comportamiento Newtoniano, pseudoplástico y dilatante. A diferencia de una poliacrilamida lineal los cambios conformacionales frente a fluctuaciones térmicas producen un aumento en la resistencia a fluir cuando aumenta la temperatura. El aumento del diámetro hidrodinámico con la temperatura es investigado por la técnica de dispersión dinámica de luz (DLS). Los resultados reológicos ponen de manifiesto la existencia de histéresis térmica, indicando que el comportamiento reológico es dependiente de la deformación a la que se encuentre sometido y de la historia térmica. Por otro lado, la temperatura afecta en forma notoria a la distribución de tamaño. A temperaturas bajas (25ºC-40ºC) el polímero presenta una distribución en intensidad polimodal indicando que se encuentra desordenado con tamaños menores a 100 nm. A medida que el nivel térmico se incrementa, los cambios conformacionales permiten adoptar una forma más ordenada y de mayor tamaño, resultando distribuciones monomodales centrados en 350 nm y 4600 nm para 70ºC y 90ºC, respectivamente. Además, el comportamiento hidrodinámico del polímero es prácticamente reversible con la temperatura, indicando que en cuanto a tamaño se refiere el polímero no parece depender de la historia previa. En el escenario de concentración, ambiente salino y altas temperaturas ensayadas, la inyección de este polímero debería explorarse en reservorios que presenten una distribución de tamaño de garganta muy superior a 5 micras, pudiendo producir daños por taponamiento para diámetros menores. Se requiere de un estudio detallado para definir las condiciones petrofísicas del reservorio en el cual pueda ser inyectado.

1.Pellens Linda (2000). State of art: Associating polymers. p. 25

2.Green M. S.and Tobolsky A. V. (1946). A new approach to the theory of relaxing polymeric media. Journal of chemical physics. 14: p. 80-92.

Estudio de la capacidad de adsorción de petróleo de emulsiones empleando nanopartículas de magnetita desnudas y funcionalizadas covalentemente

A.B Fossati1 , M.L Tubio1, A.V.Russo1 , S E Jacobo1

1 Laboratorio Químico de Materiales Magnéticos Aplicados a la Ingeniería (LaQuiMMAI), Instituto de Química Aplicada a la Ingeniería (IQAI), Facultad de ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires Email:afossati@fi..uba.ar

En los últimos años ha crecido la demanda del desarrollo de métodos rápidos y selectivos para la eliminación de hidrocarburos de soluciones acuosas. Los derrames accidentales de petróleo representan uno de los mayores problemas ambientales en el mundo debido a que una parte substancial del petróleo se encuentra emulsionado, y por ese motivo, es difícil separarlo de la fase acuosa[1]. Se desea eliminar dichos hidrocarburos solubles en el agua para cumplir con las normas de descarga de efluentes establecidas por las autoridades ambientales. Los métodos tradicionales de limpieza tienen ciertas limitaciones no sólo por su baja capacidad de adsorción sino por su contribución al aumento de algunos contaminantes secundarios. Se han propuesto nuevos materiales como agentes de remoción de hidrocarburos en agua, utilizando nanopartículas magnéticas modificadas por la inserción de grupos funcionales como ácidos carboxílicos, polímeros o surfactantes[2]-[4] y se ha estudiado también la posibilidad de reutilización de los mismos[5]

En este trabajo se sintetizan nanopartículas magnéticas de magnetita desnudas (MNPs: magnetic nanoparticles) y funcionalizadas (MSMs: magnetic styrene-maleic acid nanoparticles); se realizan experiencias para evaluar su aplicación como adsorbentes de petróleo de emulsiones y se compara la capacidad de adsorción utilizando una misma cantidad de ambos tipos de nanopartículas. Como resultado se obtiene un porcentaje de remoción del 61 % empleando las MNPs y del 86 % empleando las MSMs. Se alcanza un porcentaje de alrededor del 90 % de remoción de petróleo a partir de emulsiones de 30 mg/L de concentración, luego de 5 ciclos de lavado y reutilización. Se analiza el efecto en la adsorción de petróleo al variar la dosis de MSMs (1, 3, 5, 7 y 10 mg). Se observa que la concentración de petróleo removido se incrementa de 52,5 % a 67 % al aumentar la concentración de MSMs de 1 a 3 mg. Al elevar la concentración de 3 a 5 mg, el porcentaje se acrecienta de 67 % a 95 %. Sin embargo, para mayores concentraciones (7 y 10 mg), el porcentaje de petróleo removido disminuye Por último, los datos de ambos sistemas de ajustan a la isoterma de Freundlich y, mientras que además de presentar un mejor ajuste del modelo, las MSMs también exhiben una mayor adsorción y afinidad con el petróleo. El recubrimiento covalente anfifílico de las nanopartículas magnéticas mejora la capacidad de adsorción de las partículas, coincidiendo con resultados de bibliografía[6] Por lo tanto, los resultados informados muestran datos prometedores para la separación de petróleo de soluciones acuosas presentando a las nanopartículas funcionalizadas como una alternativa eficiente para la remoción de hidrocarburos solubles en agua

1. Zhang, S., Lü, T., Qi, D., Cao, Z., Zhang, D., Zhao, H. (2017). Mater. Lett. 191 128–131.

2. G. Dutra, G., Araújo, O., Neto, W., Garg, V., Oliviera, A., Júnio, A. (2017). Mater. Chem. Phys. 300, 204–216

3. Saber, O., Mohamed, N., Aljaafari, A. (2015). Nanosci. Nanotechnol. – Asia. 5, 32–43.

4. A. KayvaniFard, A., Rhadfi, T. (2016). Chem. Eng. J. 293, 90–101.

5. Chun, C., Park, J. (2001). J. Environ. Eng. 127(5).

6. Samdi, N, Ahari Salmasi, M. (2015). CSM, 2(2), 47-68

Influencia del caudal de inyección y la concentración de nanopartículas magnéticas funcionalizadas covalentemente en el desplazamiento de petróleo en un medio poroso 2D

A.B Fossati1 , Y.L. Roht2 , M.L Tubio1, A.V.Russo1 , I. Ippolito2 , S E Jacobo1

1 Laboratorio Químico de Materiales Magnéticos Aplicados a la Ingeniería (LaQuiMMAI), Instituto de Química Aplicada a la Ingeniería (IQAI), Facultad de ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires

2 Grupo de Medios Porosos, Facultad de ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires Email:afossati@fi..uba.ar

Los métodos de recuperación primaria y secundaria de petróleo consiguen recobrar entre un 20-40 % del petróleo entrampado en las rocas de un reservorio. Esta situación motiva numerosas investigaciones basadas en la inyección de sustancias en los pozos para aumentar el factor de remoción, dando lugar a los métodos de recuperación mejorada de petróleo (EOR). Dentro de estas técnicas, una de las más utilizadas es la inyección de compuestos químicos (CEOR), especialmente polímeros y surfactantes [1]-[3] Actualmente, la nanotecnología manipula la estructura molecular de los materiales para cambiar sus propiedades intrínsecas y obtener nuevos materiales con diferentes propiedades que pueden ser ampliamente utilizados en diversas industrias [4]-[6]. La aplicación de esta tecnología en la industria petrolera se encuentra en estudio, especialmente en estimulación de pozos, fluidos de perforación, cementación y en EOR [7]-[8]. El uso de nanopartículas para recuperación mejorada es una buena alternativa ya que las mismas no sufren degradación en condiciones de reservorio como polímeros y surfactantes. Además, por su pequeño tamaño, acceden al petróleo residual ubicado en las gargantas porales del yacimiento reduciendo la tensión interfacial agua-petróleo, modificando la mojabilidad de la roca y cambiando la viscosidad del fluido inyectado.

En este trabajo, se sintetizan nanopartículas magnéticas de magnetita desnuda (MNPs: magnetic nanoparticles) y funcionalizadas con estireno y ácido maleico (MSMs: magnetic styrene-maleic acid nanoparticles). Se preparan ferrofluidos estables con concentración de 0,0125 % m/m con ambos tipos de nanopartículas, que se emplean para realizar barridos de aceite comercial en una celda de Hele-Shaw con una distribución aleatoria de obstáculos que ocupan un 12 % del área de la misma, la cual se barrió previamente con salmuera. La recuperación se realiza con 3 caudales de inyección diferentes. Se encuentra que los ferrofluidos preparados con MSMs recuperan más aceite que con MNPs, para todos los caudales estudiados, alcanzando un 7,86 % extra de aceite removido. También, para diferentes concentraciones de MSMs a caudal constate, se obtiene que la recuperación de aceite se incrementa al aumentar la cantidad de nanopartículas presentes. Se alcanza una variación de la remoción del 3,1 % al 18,44 % cuando la concentración se cuadruplica. Finalmente, se evalúa la factibilidad de reutilizar las nanopartículas en posteriores barridos sucesivos, y se encuentra que la recuperación disminuye al incrementar los lavados, sin embargo, la recuperación efectiva es de 2,47 % extra luego de 4 ciclos de lavado. Por lo tanto, se puede considerar al ferrofluido preparado con MSMs como un material potencial para la recuperación mejorada de aceite en medio poroso, con la posibilidad de recuperar y reutilizar las nanopartículas.

1. Youngmin, K , Hochang, J , Jeonghwan, L (2017). J. Pet. Sci. Eng 148, 73-81

2. Druetta, P., Picchioni, F. (2020). J. Nonnewton Fluid Mech. 286,104444.

3. ShamsiJazeyi, H., Verduzco, R., Hirasaki, GJ. (2014). Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 453, 168-175.

4. Trepti, S., Shruti, S., Pradeep, K., Verinder, W., Bajpai, VK., Rather, IA. (2017). Front. Microbiol. 8, 1-7.

5. Hameed, A., Fatima, GR., Malik, K., Muqadas, A., Fazal-ur-Rehman, M. (2019). Journal of Medicinal and Chemical Sciences 2, 9-16.

6. Zhang, H., Liu, XL., Zhang, YF., Gao, F., Li, GF., He, Y., Peng, ML., Fan, HM. (2018). Sci China Life Sci 61:400-414.

7. Agista, MN., Guo, K., Yu, Z. (2018). Appl. Sci. 8(6), 871.

8. Kamal, MS., Adewunmi, AA., Sultan, AS., Al-Hamad, MF., Mehmood, U. (2017). J. Nanomater. 1-15.

Modificación química de quitosano: desarrollo de materiales sensibles a estímulos para la industria del oil & gas

G. Lombardo1,2,3 , J. M. Giussi2,3 , Norma B. D´Accorso4 , M. I. Errea1,2

1Instituto Tecnológico de Buenos Aires, Dpto. de Ingeniería Química - Av. Madero 399 (1106), CABA,

2Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

3YPF TECNOLOGÍA S.A, Argentina

4Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina-Centro de Investigaciones en Hidratos de carbono-CIHIDECAR (CONICET) glombardo@itba.edu.ar

Los polímeros sensibles a estímulos son aquellos que sufren modificaciones de sus propiedades físicas y/o químicas como consecuencia de algún cambio en el ambiente (pH, potencial redox, etc). Teniendo en cuenta que en la industria del oil & gas los sulfuros generados por bacterias reductoras de sulfatos tienen un gran impacto negativo como la corrosión del equipamiento y la disminución de la calidad del crudo, este trabajo tiene como objetivos diseñar y preparar polímeros sensibles al potencial redox para la liberación de biocidas en el medio reductor generado por esas bacterias 1

En particular, se sometió al quitosano (homopolisacárido constituido por unidades de D-glucosamina enlazadas por uniones  (1 4), con porcentajes variables de acetilación) a reacciones de entrecruzamiento con los ácidos 3,3’-ditiodipropiónico (ADTP) y 2,2´-ditiodiacetico (ADTG) activados con EDC en proporción EDC: ácido (3:1). Los productos (QADTP y QADTG) resultaron insolubles en agua y los estudios por FT-IR evidenciaron que la reacción fue completamente regioselectiva, detectándose únicamente uniones amida entre los ácidos carboxílicos y los grupos amino libres del quitosano; no se observó formación de ésteres con los grupos hidroxilo del polisacárido. QADTP y QADTG se titularon por conductimetría, obteniéndose porcentajes de entrecruzamiento de 41% y 44% y de carboxilos libres de 23% y 25%, respectivamente. Se seleccionó el cloruro de benzalconio (BAK) como biocida para la realización de estudios de atrapamiento y liberación sobre el QADTP. Se realizó el primer ensayo llevando a cabo la reacción de entrecruzamiento en presencia del biocida (preloading) (0,4: 1, masa BAK: masa de quitosano), agregando el BAK antes del agregado del EDC. La concentración del biocida en el agua de lavado se analizó por HPLC (C-18) con detector UV, determinado por diferencia el porcentaje de incorporación del BAK a la matriz polimérica (52 %).2 Se compararán estos resultados con los obtenidos al realizar la misma reacción con distintas relaciones de masa BAK: quitosano y también se harán pruebas de atrapamiento del biocida agregándolo a la mezcla de reacción luego del EDC. En las condiciones en las que se obtengan los mejores porcentajes de atrapamiento se realizarán los ensayos con el QADTG. Se presentarán los resultados obtenidos.

Agradecimientos

Los autores agradecen a Y-TEC y al CONICET por la beca doctoral del Lic. Gabriel Lombardo y a al ITBA por el apoyo económico y el lugar de trabajo.

Referencias

1 Keasler, V., De Paula, R. M., Nilsen, G., Grunwald, L., & Tidwell, T. J. (2017). Trends in oil and gas corrosion research and technologies, 539-562.

2 Labranche, L. P., Dumont, S. N., Levesque, S., & Carrier, A. (2007) Journal of pharmaceutical and biomedical analysis, 43(3), 989-993.

COPOLIMEROS ANFILICOS A PARTIR DE LA BIOMASA COMO POTENCIALES INHIBIDORES DE ASFALTENOS

C.A. Rodríguez-Ramírez1,2, V.E. Manzano1,2*, N.L. Garcia2, N.B. D’Accorso1,2*

1 Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono (CIHIDECAR), UBA-CONICET, CABA, Argentina.

2 Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, CABA, Argentina.

Email: norma@qo.fcen.uba.ar

La extracción del petróleo se dificulta por la presencia de asfaltenos. Estos compuestos son parte del petróleo y su presencia puede ocasionar problemas en los procesos de extracción. Estructuralmente son una familia de compuestos orgánicos que presentan gran cantidad de anillos aromáticos con presencia de heteroátomos y metales. Son insolubles en n-heptano y solubles en solventes aromáticos.

El interés en el desarrollo de inhibidores de estos compuestos se debe a propiciar el aseguramiento de flujo durante la extracción. La incorporación de polímeros anfifilicos al momento de la extracción del petróleo pueden resultar una solución para esta temática,.1 Es por ello, que muchos grupos de investigación avocaron su tarea a la búsqueda de nuevos inhibidores de asfaltenos o demulsificadores de emulsiones.2,3

La tendencia actual se basa en el uso de componentes de la biomasa en reemplazo de los derivados del petróleo para obtener nuevos materiales con menores costos y más amigables con el medio ambiente. En este contexto, en nuestro laboratorio estamos trabajando en la obtención de nuevos polímeros anfifílicos a partir de derivados metacrílicos de hidratos carbonos y componentes de aceites esenciales (alcohol bencílico y cinámico) que podrían ser utilizados como inhibidores de asfaltenos.

1- Abdel Ghaffar, A.M.; Kabel, K.I.; Farag, R.K.; Maysour, N. E.; Zaharan, M.A.H. Synthesis of poly(dodecyl phenol formaldehyde)b-poly(oxypropylene) block copolymer, and evaluation as asphaltene inhibitor and dispersant. Res Chem Intermed 2015, 41, 443.

2- Li, X.; Lu, S.; Niu, M.; Cheng, R.; Gong, Y.; Xu, J. Asphaltene Inhibition and Flow Improvement of Crude Oil with a High Content of Asphaltene and Wax by Polymers Bearing Ultra-Long Side Chain Energies 2021, 14, 8243.

3- Ismail, Ali I.; Atta, Ayman M.; El-Newehy, Mohamed; El-Hefnawy, Mohamed E. Synthesis and Application of New Amphiphilic Asphaltene Ionic Liquid Polymers to emulsify Arabic Heavy Petroleum Crude Oil Emulsions Polymers 2020, 12, 1273

Superficies MOFs-Polímeros: Adsorción de Gases e Hidrocarburos

M.D.Sosa1 , G.Zabala1 , N.B.D´Accorso2 , C. Alvares3, R..Semino4 , M.Negri. 1

1 INQUIMAE. CONICET, Universidad de Buenos Aires

2. CIHIDECAR, CONICET, Universidad de Buenos Aires

3. Universidad de Montpellier, Francia

4.Laboratorio PHENIX, Universidad de La Sorbona, Francia

Email: rmn@qi.fcen.uba.ar

Se prepararon distintas superficies basadas en la combinación un polímero o una macromolécula, con partículas de Metal-Organic-Frameworks (MOFs). El objetivo es obtener sistemas de retención de gases, separación petróleo-agua, adsorción de aceites, etc., combinando, por un lado, la alta porosidad de los MOFs, y por otro, la versatilidad mecánica de los polímeros o la posibilidad de realizar autoensamblado utilizando macromoléculas. El estudio se basa en determinaciones experimentales y simulaciones computacionales. En este trabajo se utilizó el MOF denominado Zeolitic Imidazolate Framework 8 (ZIF-8), sintetizado en nuestro laboratorio

En un primer estudio se emplearon mallas metálicas flexibles de latón y acero inoxidable con distinto mesh, como sustratos de las superficies, pues son utilizadas comúnmente en membranas de separación, filtros, etc. Las mallas fueron recubiertas con una mezcla de un polímero elastómero, (poli-divinilideno-difluorado, PVDF) y ZIF-8. Se observó la alta compatibilidad del composito PVDF-ZIF-8, con adherencia de las partículas de ZIF-8 en el polímero. Las mallas de latón recubiertas con el composito presentan superhidrofobicidad, con ángulos de contacto agua-aire (WCA) que dependen de la proporción ZIF8/PVDF. Otra superficie preparada fueron las formadas por electrólisis de las mallas en presencia de una solución de ácido esteárico y MOFs. En este caso, la oxidación electroquímica de la malla permite el autoensamblado de los estearatos sobre la superficie, en un solo paso, en donde también se incorpora ZIF-8. Además de superhidrofobicidad, las superficiesPVDF-ZIF-8 presentaron superoleofilicidad, adsorbiendo diferentes aceites, incluyendo aceite de girasol y petróleo crudo liviano.

Por otra parte, se estudió, en forma computacional, la adsorción de benceno, tolueno y xilenos (BTX) en interfaces PVDF-ZIF-8. Se usaron simulaciones de Monte Carlo para obtener las isotermas de adsorción de los gases en el MOF puro y en los compositos. Se utilizó el software CADSS 1.3 y se consideraron a los adsorbentes y a los BTX como sistemas rígidos con interacciones de Van der Waals modeladas con potenciales de Lennard-Jones. Se observó que a mayor tamaño en la molécula de adsorbato, menor es la adsorción. En concordancia con los estudios experimentales, las simulaciones indican una alta compatibilidad de PVDF y ZIF-8, sin espacios vacío en su interface. El polímero provee una base de anclaje de los MOFs, sin perturbar su capacidad de adsorción de BTX, que se mantuvo igual que en ausencia de polímero.

Estos resultados indican la alta potencialidad de los compositos polímero-MOF, para actuar en superficies de adsorción de gases y en membranas con supermojabilidad.

Desarrollo de nuevos compuestos ternarios usados como cátodos en baterías de Li-S

A.L. Páez Jerez1 , A.Y. Tesio1 , V. Flexer1

1 Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy-CIDMEJu (CONICET-Universidad Nacional de Jujuy), Av. Martijena S/N, Palpalá, 4612, Argentina.

Email: a.paez@cidmeju.unju.edu.ar

El desarrollo de energías limpias es imprescindible para satisfacer una demanda energética que crece día a día. El reemplazo de fuentes de energías finitas y limitadas, como ser las provenientes de los combustibles fósiles y energía nuclear, por energías renovables y limpias, como ser solar y eólica, es un gran paso que la sociedad debe considerar hacer. Dado que estas dos fuentes de energía no producen un suministro constante y que en general se requieren algunas horas de autonomía, existen otras alternativas como ser los sistemas de almacenamiento de energía, entre los cuales se encuentran las baterías. Desde que llegaron al mercado, en la década de 1990, las baterías recargables de ion-litio han satisfecho nuestras demandas de energía y se han instalado como parte de nuestro estilo de vida. Sin embargo, estas baterías están a punto de alcanzar su límite termodinámico teórico y por esta razón, es necesario desarrollar baterías más seguras, duraderas y con mayores valores de capacidad y energía.1 En este contexto, juegan un rol fundamental las llamadas baterías de nueva generación, siendo una de ellas las baterías de litioazufre (Li-S).2 A pesar que estas baterías son muy prometedoras, con alta capacidad y gran densidad de energía teóricas (1675 mAh/g y 2600 Wh/kg, respectivamente) y a pesar de los grandes esfuerzos realizados por la comunidad científica e industrial, aún existen diversos problemas que impiden su utilización masiva. Uno de los inconvenientes más estudiados es el diseño del cátodo.3

Por esta razón, la presente investigación se basa en la búsqueda y desarrollo de materiales huéspedes y/o soportes para el azufre, proponiéndose su combinación con una matriz polimérica y óxidos metálicos. De esta manera, los conocidos cátodos de poliacrilonitrilo sulfurados, comúnmente denotados como cátodos de SPAN fueron combinados con óxidos metálicos, TiO2 y derivados, sintetizados por el método sol-gel. La introducción de una matriz polimérica y un óxido metálico, usado tanto como un componente del cátodo y como un material para crear una intercapa, imparten ciertas propiedades que benefician el rendimiento electroquímico final de la batería. A través de resultados preliminares, se pudo observar que esta combinación logra altas capacidades, incluso mayores a la teórica para SPAN, eficiencias coulombicas cercanas al 100 %, ciclados prolongados y a altas densidades de corrientes (3.3 y 5 C).4,5 El poliacrilonitrilo aporta una matriz adecuada, donde enlaces covalente con el azufre son formados y el óxido metálico actúa como un catalizador, además de aportar una capacidad extra. Esto lleva a pensar en su potencial aplicación práctica como dispositivo para producción y almacenamiento de energía.

1. Shen, X., Liu, H., Cheng, X. B., Yan, C. & Huang, J. Q. (2018) Energy Storage Mater. 12, 161–175.

2. Wild, M. et al. (2015) Energy Environ. Sci. 8, 3477–3494

3. Arias, A. N., Tesio, A. Y., Flexer, V. (2018) J. Electrochem. Soc. 165, A6119–A6135.

4. Paez Jerez, A. L., Davies, L., Tesio, A. Y., Flexer, V. (2021) J. Electrochem. Soc. 168, 120536.

5. Páez Jerez, A. L. et al. (2020). ChemistrySelect 5, 5465–5472.

Avances en la fabricación y estudio de celdas solares de perovskitas

M. D. Perez, V. A. Gómez Andrade, W. O. Herrera Martínez, N. Correa Guerrero, A. Payán Aristizábal

Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes, CNEA-CONICET Centro Atómico Constituyentes, Av Gral Paz 1499, San Martin, Buenos Aires, Argentina

Email: mdperez@tandar.cnea.gov.ar

La nueva generación de celdas solares basadas en perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas de haluros presenta perspectivas muy alentadoras en lo que respecta al aumento de las eficiencias de fotoconversión así como en la reducción de los costos de procesamiento.1 En muy poco tiempo se ha mostrado un incremento de las eficiencias desde cerca del 10% para las primeras fabricadas en el 2012, llegando al 24% en el 2020 en lo que constituye una escalada sin precedentes para otras tecnologías fotovoltaicas.2 Esto se debe a las excelentes propiedades ópticas y eléctricas del material de perovskita: band gap directo y fácilmente modificable, elevada longitud de difusión y movilidad de portadores, y altos coeficientes de absorción.

En nuestros laboratorios hemos estudiado los materiales y las celdas solares desde el año 2016 produciendo algunos avances relevantes en el área. Estudiamos la resistencia de las celdas solares a la radiación de partículas ionizantes con el objetivo de ser utilizadas en aplicaciones espaciales para dar energía a los satélites de fabricación nacional. También hemos incorporado novedosos materiales como los MOFs (metalorganic frameworks) para su uso como capa electroactiva dentro de la arquitectura de la celda solar. El interés a nivel local y la factibilidad de la implementación de esta nueva tecnología fotovoltaica fue estudiada mediante un análisis de ciclo de vida.

En esta presentación les mostraré algunos de los avances mas relevantes que realizamos en la línea de investigación que estudia las celdas solares de perovskitas y les presentaré los proyectos a futuro.

(1) Jena, A. K.; Kulkarni, A.; Miyasaka, T. Halide Perovskite Photovoltaics: Background, Status, and Future Prospects. Chem. Rev. 2019, 119 (5), 3036–3103. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00539

(2) NREL. Best Research-Cell Efficiency Chart.

Geles poliméricos supramoleculares a partir de compuestos naturales y su potencial aplicación como electrolitos para baterías de litio

L. I. Ronco1,2, G. C. Luque1,2, C. A. Calderón3, E. M. Euti3, E. Rufeil Fiori3, D. E. Barraco3, E. P.M. Leiva4, D. Mecerreyes5 , R. J. Minari1,2, M. L. Picchio1

1 1Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (INTEC), CONICET, Santa Fe 3000, Argentina.

2Faculta de Ingeniería Química, Universidad nacional del Litoral, Santiago del Estero 2829, Santa Fe 3000, Argentina.

3Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba 5000, Argentina

4Facultad de Ciencias Químicas (Universidad Nacional de Córdoba), Córdoba 5000, Argentina

5POLYMAT University of the Basque Country UPV/EHU, Donostia-San Sebastián, Spain.

Email:rjminari@santafe-conicet.gov.ar

Las interacciones iónicas supramoleculares representan una interesante oportunidad para diseñar nuevos materiales poliméricos inteligentes y funcionales que son muy prometedores en el campo de los actuadores1, sensores2 y dispositivos avanzados de almacenamiento de energía3 La simple transferencia de protones entre ácidos carboxílicos y aminas multifuncionales permite introducir fácilmente interacciones iónicas en las redes poliméricas4 . Debido a su naturaleza dinámica, los materiales resultantes a menudo muestran propiedades de respuesta a estímulos, memoria de forma, reciclabilidad o autocurado, que son invaluables para aplicaciones de alta demanda. Sin embargo, el principal desafío para que estos polímeros dinámicos alcancen aplicaciones tecnológicas, sigue siendo lograr un equilibrio adecuado entre la conductividad iónica y la estabilidad mecánica. En este trabajo, se diseñaron nuevas redes iónicas supramoleculares semicristalinas a partir de componentes completamente naturales, como el ácido tartárico, el ácido fítico, el ácido sebácico y una diamina derivada de ácidos grasos (PriamineTM 1071), resultando en materiales con el 100% de los carbonos provenientes de fuentes renovables La combinación de ácido tartárico con PriamineTM 1071 dio como resultado un polímero con alta cristalinidad (42%) y quebradizo, pero se pudo controlar su regularidad molecular mediante la incorporación de ácido sebácico o ácido fítico, proporcionando materiales con propiedades mecánicas apropiadas (módulos elásticos que oscilan entre 19 y 42 MPa). Además, estos materiales presentaron una transición de fase sólido a líquido reversible, debido a la naturaleza dinámica de las interacciones iónicas. Esta transición ocurre a temperaturas entre 75 y 127 °C, dependiendo de la composición del material (proporciones de ácidos) y su cristalinidad. Además, estos materiales exhibieron una excelente estabilidad térmica, hasta aproximadamente 175 °C en aire

Por otra parte, los materiales iónicos en estado líquido demostraron ser miscibles con un solvente eutéctico profundo (DES) basado en bis[(trifluorometil)sulfonil]imida de litio (LiTFSI) y N-metilacetamida, resultando una red iónica conteniendo el DES, es decir un eutectogel. La incorporación de solo 10% de DES mejoró significativamente la conductividad iónica de los materiales, y permitió producir membranas delgadas (0.2 mm) con excelente flexibilidad. Estos eutectogeles se probaron como electrolitos en baterías de litio y mostraron una buena ciclabilidad a bajas densidades de corriente y un número de transporte de litio elevado.

Finalmente, estos materiales iónicos supramoleculares podrían abrir nuevas perspectivas para el desarrollo de materiales iónicos blandos totalmente ecológicos a partir de su combinación con otras mezclas eutécticas innovadoras y de bajo costo.

1. Yu, L., Madsen, F. B., Hvilsted, S., Skov, A. L. (2015). RSC Adv. 5, 49739-49747.

2 Yang, W., Liu, F., Li, R., Wang, X., Hao, W. (2018). ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 9123–9128.

3 Mai, W., Yu, Q., Han, C., Kang, F., Li, B. (2020). Adv. Funct. Mater. 30, 1909912

4 Aboudzadeh, A., Fernandez, M., Muñoz, M. E., Santamaría A., Mecerreyes, D. (2014) Macromol. Rapid Commun. 35, 460-465

Nuevas estrategias sintéticas en la obtención de nano/micro materiales de carbono para aplicaciones en dispositivos de almacenamiento de energía/supercapacitores

R. A. Ponzio1,2 , T. M. Mondino1,2 , S. Moreno3 , R. Coneo Rodríguez1,2 , G. A. Planes1,2

1 Universidad Nacional de Río Cuarto, Río Cuarto

2 Instituto de investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados, Río Cuarto

3 Centro Atómico Bariloche, San Carlos de Bariloche

Email: rponzio@exa.unrc.edu.ar

La síntesis de materiales basados en nanoestructuras carbonosas para el almacenamiento de energía electroquímica representa un gran desafío en términos de eficiencia, costos y sustentabilidad. Dichos materiales resultan interesantes debido a que poseen alta superficie específica, buena conductividad eléctrica, buena estabilidad química y dependiendo del tipo de síntesis, son relativamente fáciles y baratos de producir. En el presente trabajo se exploraron estrategias de síntesis de materiales compuestos por estructuras inorgánicas/orgánicas (óxidos de Zn/carbono). La combinación de morfología y propiedades fisicoquímicas de las estructuras basadas en óxidos se han combinado con las de materiales precursores de carbono para obtener estructuras primarias que, por tratamientos térmicos, resultan en estructuras porosas y conductoras con alta superficie específica, las cuales pueden ser empleadas como electrodos avanzados de bajo costo y buen desempeño [1]. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mediante Microscopía Electrónica de Barrido y de Transmisión. A partir de dicha caracterización se pudo observar la influencia de las distintas variables relevantes (tiempo de irradiación UV y relación molar resorsinol/formaldehido) durante el proceso de síntesis en la morfología del material obtenido.

Las estrategias sintéticas para la obtención de los materiales de carbono involucraron el uso de nanoestructuras de ZnO, las cuales actúan simultáneamente como moldes y como catalizadores de la reacción de polimerización de la resina resorcinol/formaldehido (precursora de carbono luego del tratamiento térmico en atmosfera inerte). Dichas nanoestructuras de ZnO permiten controlar la reacción de poli-condensación de la resina mediante la irradiación con luz UV.

Los materiales sintetizados fueron además evaluados con diferentes técnicas electroquímicas. Mediante voltamperometría cíclica mostraron valores de capacitancia de ~150 F/g, con H2SO4 como electrolito. Los experimentos realizados en Na2SO4 mostraron una menor capacitancia de ~120 F/g, aunque la ventana de potencial de trabajo fue de 1.8 V (en comparación con los 0.8 V alcanzados en medio acido) [2]. Los materiales obtenidos fueron evaluados también mediante curvas de carga/descarga galvanostática.

Los resultados obtenidos a partir de las diversas caracterizaciones indican la posibilidad de emplear estos materiales como electrodos eficientes en dispositivos de almacenamiento de energía.

1. Zhu, D., Wang, Y., Lu, W., Zhang, H., Song, Z., Luo, D., Gan, L., Liu, M., Sun, D. (2017) Carbon 111, 667–674.

2. Sajjad, M., Ibrar Khan, M., Cheng, F., Lu, W. (2021) Journal of Energy Storage 40, 10272

Mallado electroestirado de PVA modificado para soportar ambientes ácidos

L Ribba1 , A. Vergara Rubio2 , D. Picón3 , R. Candal2, S. Goyanes3

1 INTI, CONICET, Dirección de Materiales Avanzados, Áreas del Conocimiento, San Martín, Buenos Aires, Argentina

2 Escuela de Ciencia y Tecnologia e Instituto de Investigacion e Ingenieria Ambiental, IIIA, Universidad Nacional de San Martin CONICET, 3iA, San Martin, Provincia de Buenos Aires, Argentina

3 CONICET - Universidad de Buenos Aires, Instituto de Física de Buenos Aires - CONICET (IFIBA), Buenos Aires, Argentina

Email: goyanes@df.uba.ar

La aplicación de nanofibras poliméricas en productos para el almacenamiento de energía ha aumentado en los últimos años1 . Entre las técnicas que permiten la obtención de mallados formados por nanofibras se destaca el electrospinning. Esta metodología es industrialmente escalable y altamente versátil, permitiendo ajustar las características estructurales de las fibras y el mallado para tener un tamaño de poro pequeño y uniforme. La alta porosidad de los mallados los convierte en candidatos adecuados para ser utilizados como separadores en baterías. Una ventaja importante de esta técnica es que permite fabricar productos energéticos respetuosos con el medio ambiente, ya que se pueden utilizar polímeros solubles en agua, como el alcohol polivinílico (PVA) evitando el uso de solventes contaminantes Sin embargo, esta ventaja a la hora de procesarlo limita fuertemente las aplicaciones de las membranas desarrolladas a partir de él. Existen diferentes métodos para mejorar su estabilidad en agua, tales como reticulaciones químicas y físicas, pero la estabilidad de las mallas en condiciones extremas, como los ambientes ácidos de las baterías, es pobre2 En este trabajo se propone un tratamiento térmico que cambia la estructura del polímero generando un nuevo material, capaz de soportar condiciones extremas de PH y temperatura sin perder su morfología. Para ello se obtuvieron fibras de PVA de entre 50 y 200 nm de diámetro a partir de la técnica de electroestirado. Las mismas se sometieron a un tratamiento térmico que consistió en un calentamiento en modo de rampa hasta una temperatura máxima de 195ºC, con el fin de conseguir una deshidratación controlada del polímero que conduzca a un aumento de las instauraciones con una mínima pérdida de volátiles carbonosos. Luego del tratamiento la malla mantuvo su integridad, sin mostrar diferencias morfológicas con el material original Los cambios en la estructura química provocados a lo largo del tratamiento fueron estudiados mediante FT-IR Se encontró que el tratamiento produce una clara deshidratación del polímero, una disminución de enlaces simples y la formación de dobles enlaces C=C. La estabilidad térmica de los mallados se estudió por TGA, encontrando que el tratamiento no solo retrasa la degradación sino que logra aumentar notoriamente el residuo carbonoso. La morfología de dicho residuo se observó por microscopía SEM, encontrando que si bien las fibras sufren un deterioro en su integridad, sigue habiendo una estructura por zonas. Por último se estudió la estabilidad de las muestras al ser expuestas tanto a agua destilada como a una solución de ácido sulfúrico al 50%. Se encontró que en ambos casos la integridad de la malla tratada no se modifica, mientras que la malla original (sin tratamiento térmico) se disuelve instantáneamente Además se encontró que la solubilidad de las mallas en la solución de ácido es menor al 5%, es decir que mantiene un 95% de su masa inicial. En conclusión, este material resulta de sumo interés para su aplicación como membrana resistente a condiciones adversas.

1. Wang, J., Xu, H., Huo, Y., Wang, Y., & Dong, M. (2020). Nanotechnology, 31, 132001.

2. López-Córdoba, A., Castro, G. R., & Goyanes, S. (2016). Materials Science and Engineering: C, 69, 726-732.

Optimización del comportamiento termo-mecánico de tanques para almacenamiento de hidrógeno mediante el empleo de nanopartículas inorgánicas

J. Soldani1 , L. Asaro1 , E. Rodriguez1

1 Instituto de investigaciones en ciencia y tecnología de materiales (INTEMA), Mar del Plata Email: julian.soldani@intema.gob.ar

Uno de los desarrollos necesarios para poder utilizar al hidrógeno como vector energético está relacionado al almacenamiento del mismo a presiones elevadas, que van desde los 350 a los 700 bares según sea su aplicación Los tanques tipo IV, conformados por un liner polimérico (típicamente polietileno de alta densidad o poliamidas) y un recubrimiento de material compuesto (típicamente de fibra de carbono y resina epoxi) aportan soluciones eficientes en términos de peso, comportamiento mecánico y de permeación de gas Actualmente no se han logrado fabricar comercialmente recipientes que puedan contener más del 7,5% de su peso en hidrogeno [1], principalmente debido a los altos factores de seguridad requeridos para operar de manera segura. Si bien se realizaron estudios que abordan las problemáticas asociadas a los recipientes de manera independiente, como la modificación de los polímeros para disminuir la difusividad del hidrógeno [2], o la incorporación de retardantes de llama para evitar la degradación térmica [3], aún no se ha realizado un enfoque integral que estudie la problemática del estrés térmico junto a la permeación del hidrógeno en este tipo de recipientes. Esto es importante considerando el amplio rango de temperaturas de trabajo a las que se somete el recipiente durante las operaciones de carga y descarga (-40°C - 85°C) y la posible exposición al fuego directo en caso de incidentes.

En este trabajo se propone estudiar el efecto de la incorporación de diferentes nanopartículas tanto en el liner polimérico como en el material compuesto, con el objetivo de mejorar el desempeño mecánico y térmico de los materiales, analizando el comportamiento de los agregados bajo las condiciones de reales procesamiento a escala piloto Para ello, se fabricó un prototipo de tanque tipo IV empleando las técnicas de rotomoldeo para el liner y de filament winding para el material compuesto, con el objetivo de caracterizar los materiales vírgenes (sin nanorefuerzos) Para el liner se utilizó HDPE y para la carcasa de material compuesto resina epoxi reforzada con fibra de carbono. En una segunda etapa se estudiarán a escala laboratorio cuáles son los efectos del agregado de nanotubos de alumosilicatos de origen natural a los materiales que conforman el recipiente. Estos datos alimentarán una red de inteligencia artificial basada en algoritmos evolutivos para obtener la secuencia de laminado más eficiente en términos de cantidad de material utilizado y resistencia mecánica. Por otro lado, se planea realizar un modelo de elementos finitos que permita obtener el diseño final del tanque, considerando todos los componentes que forman parte del mismo (end-bosses, liner y recubrimiento). Este diseño será fabricado y sometido a diferentes ensayos mecánicos, térmicos y de permeación para validar el desarrollo.

1. Gurz M., Baltacioglu E., Hames Y., et al. International Journal Hydrogen Energy (2017) 42: 23334-46.

2. Sun Y., Lv H., Zhou W., Zhang C International Journal of Hydrogen Energy. (2020) 45(46): 24980-24990

3 Zhang Z., Wang C., Huang G., et al. Journal of Hazardous Materials (2018) 357: 73-80.

Coacervatos poliméricos redox como materiales de electroactivos para baterías

L.L. Coria-Oriundo1 , E. Apuzzo2 , S.E. Herrera1 , F. Battaglini1, M.E. Tagliazucchi1

1 INQUIMAE (CONICET), Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Argentina.

2 INIFTA (CONICET), Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata, Argentina

Email: coria@qi.fcen.uba.ar

La mezcla de dos polielectrolitos de carga opuesta, a determinadas condiciones de pH, relación molar y fuerza iónica, puede generar la formación de dos fases líquido-líquido[1,2]. En este proceso, una de las fases presenta alta concentración de los componentes poliméricos, a la cual se le denomina coacervato. Principalmente se ha estudiado la formación de coacervatos a partir de dos o más polielectrolitos, polielectrolitos con otro tipo de macromoléculas, y en relación estequiométrica de cargas[3,4]. Una de las principales aplicaciones de este tipo de sistemas esta enfocada en el secuestro o preconcentración de moléculas pequeñas

En este trabajo se propone el estudio de la formación de coacervatos que tengan centros redox incorporados en su estructura, y su uso como fluidos electroactivos en una batería. Para ello se utilizó polietilenimina ramificada (BPEI) como policatión y aniones ferricianuro como centros redox La BPEI es un polímero que presenta alta densidad de carga y es muy soluble en agua y otros solventes[5], mientras que el ferricianuro es una especie electroactiva ampliamente estudiada en solución.

Se construyó un diagrama de fase, variando las concentraciones de BPEI y ferricianuro y manteniendo constante la fuerza iónica y el pH del medio, que muestra bajo qué condiciones el sistema forma una fase (solución) o dos fases líquidas (solución+coacervato). Adicionalmente, manteniendo una relación molar constante e inicial ferricianuro:BPEI de 1:6, a las mismas condiciones anteriores, se evaluó la resistencia a concentración de sal que presentan los coacervatos, dando un máximo con NaCl 1.35 M. Con las concentraciones anteriormente encontradas de BPEI y ferricianuro, se construyeron 3 coacervatos a distinta fuerza iónica (NaCl 0 M, 0.6 M y 1.2 M), se determinó la concentración de ferricianuro en cada fase y se analizó el comportamiento de transferencia de carga en los coacervatos por técnicas electroquímicas. Los resultados mostraron que, al aumentar la fuerza iónica disminuye resistencia interna del coacervato, la concentración de ferricianuro en el coacervato disminuye un 30% y el coeficiente de difusión aumenta 10 veces.

El sistema propuesto muestra una alternativa que permite formar coacervatos utilizando un solo polímero junto con una molécula pequeña de alta densidad de carga. Dado que, a mayor concentración de sal las interacciones electrostáticas entre los componentes son apantalladas, la fuerza iónica tiene un rol importante no solo en la formación del coacervato sino también en la difusión y en la velocidad de reacción de las especies redox. La ventaja de que el coacervato tenga un componente capaz de sufrir procesos de oxido-reducción con un comportamiento quasireversible, es que pueda ser usado como fluido electroactivos. De esta manera, dos coacervatos redox, con centros redox de potencial distinto, pueden ser utilizados en una batería, y así evaluar la potencia generada y ciclos de carga/descarga.

1. Zhang P., Wang, Z. (2021) Macromolecules 54 (23), 10994-11007

2. Schlenoff, J.B., Yang, M., Digby, Z.A., Wang, Q. (2019) Macromolecules 52 (23), 9149-9159

3. Iglesias-Artola, J.M., Drobot, B., Kar, M., Fritsch, A.W., Mustchler, H., Dora Tang, T., Kreysing, M. (2022) Nat. Chem. 14, 407–416

4 Facciotti, C. Saggiomo, V., van Hurne, S., Bunschoten, A., Kaup R., Velders, A.H. (2020) Supramolecular Chemistry 32:1, 30-38

5. Gibney, K. A., Sovadinova, I., Lopez, A.I., Urban, M., Ridgway, Z., Caputo, G.A., Kuroda, K. (2012) Macromol. Biosci. 12, 1279–1289.

Desarrollo y fabricación de agentes de sostén resinados trazables en Argentina

S. Rivelli Lavallen1 , R Anaya1,2 , M S. Herrera1

1 YPF Tecnología S.A

2 Departamento de química, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata (UNLP).

Email: sofia.rivelli.l@ypftecnologia.com

En el proceso de estimulación hidráulica no se conoce con exactitud la ubicación y la geometría de las fracturas producidas luego de la operación. Habitualmente, sólo se cuenta con una simulación que contempla las propiedades mecánicas y las características del reservorio, obtenidas de la interpretación de los perfiles a pozo abierto. Por lo tanto, es posible que ciertas zonas de interés no se logren estimular debido a regímenes de esfuerzos desconocidos, anomalías en la formación y/o problemas en los punzados. La utilización de un agente de sostén trazable permite estimar la extensión vertical efectiva mínima de la zona estimulada en un pozo vertical y aporta nuevos datos que permiten evaluar el comportamiento y la eficiencia de tratamientos, calibrar modelos geomecánicos y optimizar las estrategias de completación del pozo. El conocimiento adquirido a partir del entendimiento de los perfiles medidos permite planificar operaciones de remediación o utilizar estos resultados para los diseños de tratamiento más efectivos a ejecutarse en el desarrollo del yacimiento.

En las patentes US8234072 y US8648309 [1] [2] se han propuesto métodos para identificar agentes de sostén trazables, incorporando elementos con elevada sección eficaz de captura de neutrones térmicos, como el gadolinio, en los granos del agente de sostén. La detección del agente de sostén trazable se realiza a partir de la determinación de la tasa de neutrones térmicos, la sección eficaz de captura macroscópica de la formación o a través de espectroscopia gama, medidos empleando herramientas de logging de neutrones pulsados. En general, los perfiles pre y post estimulación se comparan determinando así la presencia (o ausencia) del agente de sostén trazable.

En Y-TEC se llevó a cabo, teniendo como base estudios previos [3] [4], el desarrollo de un agente de sostén con un recubrimiento de resina y adición de Gd2O3, material que puede detectarse en las cercanías de los pozos usando herramientas típicas de logging de neutrones. El polímero empleado en el recubrimiento de estos proppants consta de una resina novolaca entrecruzada, cuya función es fijar el material trazable al agente de sostén y, en el caso de arenas naturales resinadas, mejorar su resistencia mecánica.

A lo largo del proyecto, se realizaron ensayos a nivel laboratorio, planta piloto y finalmente un escalado industrial en conjunto con un socio tecnológico con capacidad instalada para producir arena resinada, para la industria metalúrgica, en Argentina El producto obtenido como resultado del presente proyecto es el primer proppant resinado desarrollado y fabricado a gran escala en Argentina.

En el presente trabajo se exponen los resultados de las evaluaciones llevadas a cabo sobre el producto desarrollado. Entre estos se pueden mencionar, los tests de las normas internacionales API/ISO para caracterización de agentes de sostén, los ensayos de caracterización de la resina utilizada y la distribución de óxido de gadolinio en la capa de resina empleando microscopia electrónica de barrido

1. Smith, H.D., Smith, M.P. y Duenckel, R., 2012. Methods of identifying high neutron capture cross section doped proppant in induced subterranean formation fractures. US Patent 8,234,072.

2. Smith, H.D. y Duenckel R., 2014. Spectral identification of proppant in subterranean fracture zones. US Patent 8,648,309.

3. Herrera, M., Ortiz, A., Hryb, D. y Rendtorff, N.,2019. Detectability of smart proppants traced with gadolinium and samarium in the Vaca Muerta formation, Journal of Petroleum Science and Engineering, N°179, p.312-320.

4. Arias M.L, Gonzalez, D., Maceroni, C. y Martinez, G.,2017. Recubrimientos para Agentes de Sostén: Puesta en Marcha Planta Piloto de Resinado de Arena- Proyecto Y-TEC 632. YPF Tecnología. Informe inédito.

Hidrogeles: síntesis, caracterización y aplicaciones

C.A. Rodríguez-Ramirez1,2 , Joana E. Tasqué2, Nancy Lis Garcia3, Norma D´Accorso1,3 .

1 Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Química Orgánica, Buenos Aires, Argentina.

2 YPF Tecnología (Y-TEC), Berisso, Argentina.

3 CONICET- Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono (CIHIDECAR). Buenos Aires, Argentina. Email: norma@qo.fcen.uba.ar.

En la actualidad, la necesidad de aprovechar de manera eficiente los recursos naturales renovables han generado nuevos enfoques en la valorización de diversos materiales lignocelulósicos Estos avances han permitido introducir esta materia prima en el desarrollo de nuevos materiales Recientemente, los hidrogeles basados en biopolímeros han cobrado gran interés como potenciales adsorbentes, debido a su facilidad de aplicación, simplicidad de síntesis y especialmente por la presencia de grupos funcionales que les permite interactuar fácilmente con metales pesados y colorantes 1,2. En este contexto, se presenta la síntesis de hidrogeles obtenidos como una red semi-interpenetrada de poliacrilamida reticulada en presencia de hemicelulosas obtenidas de una caña endémica argentina, utilizando condiciones de reacción suave. La estructura de los hidrogeles fue caracterizada mediante experimentos espectroscópicos (FTIR, NMR), termogravimétricos y SEM. La red semi-interpenetrada desarrollada permite reducir en un 10 % el uso de acrilamida no renovable, sin modificar sus temperaturas de descomposición y manteniendo su capacidad de adsorción de agua. Los colorantes, como la rodamina B, el rojo de metileno y el azul de metileno en soluciones acuosas fueron removidos a través de los materiales desarrollados. En el caso del azul de metileno se observa la mayor remoción eliminando el 95,6 % del colorante en menos de 60 min, con una capacidad de adsorción máxima de 140,66 mg/g en comparación con el material sin hemicelulosas que solo es del 69,5 % El hidrogel desarrollado representa un adsorbente alternativo potencial para un sistema sostenible de tratamiento de aguas residuales.

1 A. C. Blaga, C. Zaharia and D. Suteu, Polymers (Basel)., , DOI:10.3390/polym13172893.

2 P. Maijan, K. Junlapong, J. Arayaphan, C. Khaokong and S. Chantarak, Polym. Degrad. Stab., , DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2021.109499.

Nanotensioactivos para la industria del Oil & Gas

Juan J. Romero1 , Agustín Iborra1 , Roque Dietrich1 , Juan M. Padró1, Leticia Legarto1, Juan M. Giussi1 , Isabel N Vega1

1 YPF Tecnología (T-TEC), Berisso, Buenos Aires, Argentina. Email: juanjose.romero@ypftecnologia.com

En los últimos años, la industria del Oil&Gas (O&G) en la Argentina ha detectado la necesidad de implementar nuevas estrategias para la producción de hidrocarburos, ya sea en yacimientos no convencionales o a partir de campos maduros. Para minimizar el riesgo de tales operaciones es fundamental con herramientas innovadoras que permitan controlar cada etapa del proceso de producción Dentro de este grupo, Los materiales poliméricos resultan de gran interés Debido a sus propiedades regulables, los polímeros pueden utilizarse potencialmente en diversos campos. En particular, la industria del O&G hace uso extensivo de sistemas poliméricos en distintos procesos, cuyas eficiencias son afectadas por la versatilidad y adecuación de los polímeros empleados. Por esta razón, es de particular interés el desarrollo y aplicación de sistemas poliméricos que puedan ajustarse a distintas condiciones de operación, para distintas etapas del proceso de producción. Una estrategia interesante constituye la combinación de polímeros con distintos materiales nanoestructurados con propiedades sintonizables, que permite el diseño racional de materiales innovadores con propiedades altamente específicas [1,2], que exploten las propiedades de cada bloque de construcción Con esto en mente, el diseño y síntesis de materiales híbridos orgánico – inorgánico abre la posibilidad de obtener plataformas multimodales que permitan tanto el estudio cuali/cuantitativo de distintos sistemas de producción como su acción directa para optimizar el rendimiento de dichos sistemas

En este trabajo abordamos el diseño, síntesis y caracterización de materiales híbridos orgánicos – inorgánicos, basados en polímeros y nanopartículas de diversa naturaleza, para su empleo como “nanotensiactivos” para su acción directa sobre sistemas de producción de interés en la industria del O&G.

Para otorgar soporte mecánico y propiedades relacionadas a trazabilidad y respuesta a campos electromagnéticos, los sistemas orgánicos – inorgánicos producidos incluyeron en su estructura distintas nanopartículas (NPs) funcionales. Los sistemas poliméricos elegidos fueron copolímeros aleatorios anfifílicos, cuya composición afecta su balance lipofílico/hidrofílico (HLB) e impacta en las propiedades de. Las estrategias sintéticas empleadas incluyeron polimerizaciones radicalarias en condiciones controladas o por transferencia de átomo (ATRP, del inglés Atom Transfer Radical Polimerization). Para ajustar la composición de los copolímeros en función del HLB deseado y de la tensión superficial en soluciones acuosas, realizamos un estudio sistemático variando las condiciones sintéticas considerando relaciones monómeros : iniciadores, naturaleza del iniciador, solventes de trabajo y temperatura. Por último, para vincular el bloque central al bloque polimérico se emplearon estrategias de grafting from, crecimiento de NPs in situ, y entrecruzamiento a partir de NPs

Controlando las condiciones sintéticas obtuvimos una biblioteca de materiales híbridos orgánicos – inorgánicos, los cuales fueron caracterizados usando distintas técnicas de la ciencia de materiales (DLS, TEM, FTIR, TGA, DSC) y estudiados para su aplicación como tensioactivos en la industria del O&G. Encontramos que las propiedades tensioactivas se ven fuertemente influenciadas por el confinamiento de los bloques poliméricos en superficies de nanopartículas, lo cual permite ajustar de forma precisa sus propiedades tensioactivas como surfactantes o emulsiones a partir de la nanoarquitectura diseñada

1. Amabilino, D.B., D.K. Smith, and J.W. Steed, Supramolecular materials. Chem Soc Rev, 2017. 46(9): p. 2404-2420.

2. Judeinstein, P. and C. Sanchez, Hybrid organic–inorganic materials: a land of multidisciplinarity. J. Mater. Chem., 1996. 6(4): p. 511-525.

Soldadura de polímeros termoplásticos vía mallas calefactoras: su aplicación a piezas de geometría extensa y compleja

J. Rukavina Mikusic1, M. Higes2, C. Ferrari3, C. Espinoza1 ,

1 UTN BA, Departamento Ingeniería Química, IDETQA, Medrano 951, CABA, Argentina

2 UTN BA, Departamento Ingeniería Eléctrica, Medrano 951, CABA, Argentina

3 UTN, Unidad Académica Bariloche, Fanny T. de Newbery 111, Bariloche, Río Negro, Argentina

Email: juanrukavina@gmail.com

La operatoria de extracción y transporte de petróleo se ha tornado cada día más compleja y de alto riesgo en el impacto ambiental, requiriéndose del desarrollo de un conjunto de nuevas tecnologías en procesos decisivos para su resolución.

A partir de un extenso trabajo realizado se ha logrado desarrollar un proceso de soldadura por resistencias a nivel laboratorio y escalado a geometría de revolución real: a. Su aplicación específica ha servido para establecer una nueva metodología (patentes otorgadas en Argentina y USA) para el revestimiento térmico de alto espesor de las juntas efectuadas en campo (Field Joint Coating) en ductos de acero revestidos exteriormente con laminados de polipropileno macizo (PPM) y sintáctico (PPS) en todas sus combinaciones: PPM-PPM, PPM-PPS y PPS-PPS. Basa su innovación en la incorporación de medias cañas de polipropileno ajustadas a las zonas libres de revestimiento (cutback), efectuando una vinculación entre sí y al recubrimiento primario a través de un proceso de soldadura por mallas calefactoras. Permite dar cumplimiento normativo a todas las exigencias de protección anticorrosiva, aislación, flotabilidad y resistencia a altas presiones a las que son sometidas las tuberías empleadas en instalaciones offshore en láminas de agua poco profundas como ultra profundas (1,2,3,4).

b. Su aplicación ha servido también para establecer una nueva metodología para el revestimiento de juntas en ductos onshore utilizados en la conducción de fluidos construidos con tubos revestidos externamente con espuma de poliuretano y revestidos o encamisados con polietileno. La misma permite lograr una continuidad entre los revestimientos o encamisados de polietileno en la zona de la junta mediante el uso de una camisa o cuerpo tubular que es fijado a través de una soldadura con mallas calefactoras entre los revestimientos de polietileno presentes en los extremos de los tubos adyacentes a unir (5).

1. Rukavina Mikusic J. et al. (2016), Proyecciones, UTN BA, año 14, nº 2, Octubre 2016

2. Rukavina Mikusic J. et al. (2017), Proyecciones, UTN BA, año 15, nº 2, Octubre 2017

3. Rukavina Mikusic J. et al. (2018), Proyecciones, UTN BA, año 16, nº 2, Octubre 2018

4. Rukavina Mikusic J. et al. (2019), Proyecciones, UTN BA, año 17, nº 1, Abril 2019

5. Rukavina Mikusic J. et al. (2022), Proyecciones, UTN BA, año 20, nº 2, Octubre 2022

REMEDIACIÓN IN SITU DE SUELOS Y AGUAS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS

A.V. Russo1 , C.A. Herme1, A.B. Fossati1, , M.L. Tubio1, S.E. Jacobo1

1 Laboratorio Químico de Materiales Magnéticos Aplicados a la Ingeniería (LaQuiMMAI), Instituto de Química Aplicada a la Ingeniería (IQAI), Facultad de ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires Email:arusso@fi.uba.ar

La contaminación de suelos con compuestos orgánicos puede darse en el conjunto suelos/napas subterráneas de ex predios industriales o en parques de tanques de hidrocarburos ocasionada por accidentes o incidentes.

Para disminuir la concentración de estos contaminantes hasta niveles permisibles se propone la implementación de la oxidación química in-situ (ISCO) nanocatalizada La tecnología ISCO utilizada en el mundo aplica oxidantes fuertes en el suelo para remover mediante la oxidación química los contaminantes orgánicos presentes Las reacciones involucradas en este proceso son de naturaleza exotérmica.

Entre los oxidantes químicos que se utilizan por su inocuidad está el peróxido de hidrógeno (H2O2) catalizado con nanopartículas de hierro. La selección de las condiciones de trabajo (concentración de oxidante, volumen a emplear, ciclos de incorporación de reactivos) se deberán adaptar a las características del sitio a remediar.

El objetivo de este trabajo es la aplicación del método avanzado de oxidación denominado Fenton heterogéneo Se modela un suelo contaminado con diferentes hidrocarburos y se selecciona una geometría radial para el agregado de los reactivos a fin de asegurar la adecuada difusión de los oxidantes en el suelo. El proceso de remoción se monitorea con la variación de temperatura. Se cuantifica el porcentaje de hidrocarburos remanente en zonas previamente establecidas A partir de estos resultados se evalúa la aplicación para diferentes condiciones de trabajo.

1. N.S. Bolan, G. Choppala, A. Kunhikrishnan, J.H. Park, R. Naidu, (2013). Microbial transformation of trace elements in soils in relation to bioavailability and remediation, Rev. Environ. Contam. Toxicol. 225, 1–56.

2. S. Bae, R.N. Collins, T.D. Waite, K. Hanna, (2018). Advances in surface passivation of nanoscale zerovalent iron: a critical review. Environ. Sci. Technol. 52 (21), 12010e12025. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01734

3. T. Tosco, M.P. Papini, C.C. Viggi, R. Sethi, (2014). Nanoscale zerovalent iron particles for groundwater remediation: a review. Journal of Cleaner Production, 1-12.

4. F. Obiri-Nyarko, S.J. Grajales-Mesa, G. Malina, (2014). An overview of permeable reactive barriers for in situ sustainable groundwater remediation. Chemosphere, 111, 243–259

5. Huosheng Li, Hongguo Zhang, Jianyou Long, Ping Zhang, Yongheng Chen. (2019) Combined Fenton process and sulfide precipitation for removal of heavy metals from industrial wastewater: Bench and pilot scale studies focusing on in-depth thallium removal. Front. Environ. Sci. Eng. 13(4): 49 https://doi.org/10.1007/s11783-019-1130-7).

6. Yake Xu, Lingyu Zeng, Lanqing Li, Yoon-Seok Chang, Jianyu Gong. (2019) Enhanced oxidative activity of zero-valent iron by citric acid complexation. Chemical Engineering Journal 373, 891–901

7. A.V. Russo, B.G. Merlo, S.E. Jacobo, (2021) Adsorption and catalytic degradation of Tartrazine in aqueous medium by a Fe-modified zeolite Cleaner Engineering and Technology4 100211. https://www.sciencedirect.com/journal/cleaner-engineering-and-technology

8. V. N. Scheverin, A. V. Russo, M.F. Horst, S.E. Jacobo, V. L. Lassalle, (2021) Design of magnetic nanotechnological devices for the removal of fluoride from groundwater Cleaner Engineering and Technology 3, 100097 https://www.journals.elsevier.com/cleaner-engineering-andtechnology

Materiales absorbentes para aplicación en remoción de aceites y desalinización

L. M. Saleh Medina1 , M.L. García Fernández1, I. K. Levy1 , D. Salustro1 , A. Cánneva2, F. N. Molinari3, D. H. Murgida1, N. D’Accorso4, R. M. Negri1

1 Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física - INQUIMAE (CONICET), FCEN, UBA

2CONICET. YPF Tecnología (Y-TEC), Buenos Aires, Argentina

3 INTI, Buenos Aires, Argentina

4 Departamento de Química Orgánica- CIHIDECAR (CONICET), FCEN, UBA.

Email: lsmedina@qi.fcen.uba.ar

Introducción

El agua es un recurso fundamental para la vida. Si bien es un mayor elemento presente en nuestro planeta, parte de la misma se encuentra limitada para su uso debido a contaminación antropogénica o a que no se encuentra en condiciones óptimas para el consumo. Por estos motivos, se buscan estrategias para remediar aguas, que no traigan otros problemas asociados. Una de las formas de lograr esto es mediante el diseño de materiales absorbentes que permitan la absorción selectiva de sustancias que hacen al agua no apta para su consumo.

Metodología

Las esponjas de PDMS se obtienen a partir de emulsiones, dispersando agua y polidimetilsiloxano (PDMS) y empleando Span80 como surfactante. Por su parte, las esponjas de PVA se preparan disolviendo polivinilalcohol (PVA), ácido cítrico o málico y agua o extracto de cáscaras de limón. La mezcla se batió formando una espuma que fue posteriormente liofilizada. A continuación se realizó una infiltración en vacío del material obtenido con PDMS, mezclando el polímero base, entrecruzante y hexano durante 4 hs. Se dejó curar a 60 °C durante otras 4 hs.

Las muestras se caracterizaron por FTIR, Raman, TGA, ángulo de contacto e isotermas de adsorcióndesorción de N2. Se realizaron ensayos de absorción de soluciones y sales en batch

Resultados

Las esponjas de PDMS son capaces de retener sales y aceites. La concentración de Span80 en las mismas afecta la capacidad de absorción.

El recubrimiento con PDMS de las esponjas PVA se pudo determinar mediante FTIR y TGA, el cual las hace estables frente al agua. La incorporación del extracto de cáscaras de limón se observa mediante debido a su coloración amarilla y su cinética de liberación se estudia en agua y se analiza en función de la concentración de ácido cítrico o málico y PDMS. Los ensayos de prevención de crecimiento muestran una disminución de las señales de biofilm detectadas por espectroscopía Rama, densidad óptica a 600 nm y mediante la técnica de cristal violeta

Conclusiones

Las esponjas de PDMS pueden absorber sales y su capacidad de absorción depende de la concentración de surfactante empleado y de la naturaleza de las sales.

El extracto de limón encapsulado en las esponjas de PVA tiene acción biocida, disminuyendo la concentración de bacterias plantónicas en el medio y limita el crecimiento de biofilm en su superficie. El extracto se libera casi en su totalidad a las 24 hs y depende de la cantidad de PDMS incorporado.

Electrificación por contacto en la interface agua/polímeros: modificación por tratamiento químico de las superficies poliméricas

M Sosa1, A Canneva2 , M Negri1,3 , N. D’Accorso4,5

1 Instituto de Química-física de Materiales, Medio Ambiente y Energía, UBA-CONICET, Argentina.

2 YPF-Tecnología, CONICET, Berisso, Argentina.

3 Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química-física. FCEN, UBA, Argentina.

4 Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono, UBA-CONICET, Argentina.

5 Departamento de Química Orgánica, FCEN-UBA, Argentina.

Email: marianasosa@qi.fcen.uba.ar

Es bien conocido que cuando dos materiales se ponen en contacto se produce el fenómeno de electrificación por contacto. Hasta el momento no está completamente esclarecido el origen de esa electrificación. En los últimos años se desarrollaron dispositivos que permiten que la electrificación de dos fases en contacto se pueda aprovechar para realizar trabajo eléctrico. Dentro de este universo, un caso emblemático es el de la interface agua-politetrafluoroetileno (PTFE). Este caso fue ampliamente estudiado, dado que se sabe que los polímeros fluorados adquieren una cantidad de carga superficial superior a otros cuando están en contacto con el agua [1,2].

En este trabajo se abordó posibilidad de aumentar la carga adquirida por la superficie del PTFE y, si es posible, inducir esta respuesta en un polímero que no manifiesta este fenómeno. Se planteó como primer objetivo tratar la superficie de PTFE con alcoholes y ácidos orgánicos (octanol, perfluorooctanol, ácido acético y ácido trifluoroacético) procurando incrementar la carga adquirida por la superficie del polímero en contacto con el agua. El segundo objetivo fue la síntesis de films de poli(estireno-codivinilbenceno) (PSD), un polímero que naturalmente no se carga por contacto con agua, en presencia de los mismos alcoholes y ácidos para evaluar la posibilidad de generar cargas Los resultados mostraron que la carga superficial aumenta al tratar el PTFE con las cuatro sustancias testeadas. El mismo efecto se observó en el PSD, si bien, en este caso, el mayor aumento de carga se observó sistemáticamente para las moléculas fluoradas En el caso del PTFE, la mayor cantidad de carga adquirida se observó en las muestras tratadas con alcoholes sin importar si son fluorados o no. Para interpretar estos resultados, se caracterizaron todos los materiales mediante FTIR-ATR, XPS, AFM, y medición del ángulo de contacto de agua. Se observó que la densidad de carga adquirida está correlacionada con la rugosidad superficial, calculada mediante AFM, y con el ángulo de contacto de agua. El análisis por XPS mostró, en la región correspondiente a las señales de F1s y O1s, indicio de que los alcoholes y los ácidos usados permanecen en la superficie de los polímeros luego del tratamiento

Se concluye que el fenómeno de electrificación por contacto puede modularse utilizando un tratamiento químico del polímero Es un resultado remarcable que, mediante el tratamiento, se logró incrementar la carga adquirida por el PTFE, que es uno de los polímeros que más carga adquieren naturalmente. Además, se logró inducir carga en polímeros, como el PSD, donde este fenómeno no es espontáneo

1. Sosa M., M. Ricci M L., Missoni L., Murgida D., Canneva A., D’Accorso N., Negri M., (2020). Soft Matter, 16, 7040–7051

2. Sosa M., D’Accorso N., M. Ricci M.L., Negri M. (2022). Langmuir, 29, 8817–8828.

Desarrollo de Poliméros Orgánicos Conductores. Aplicación en Dispositivos Electrónicos y Optoelectrónicos

M. B. Suárez,1 , C. Solis1 , J. E. Durantini 1 , L. Macor1 , R. Rubio1, M. Renfige1, D. A. Heredia2 , E. Durantini2 , L. Otero1, M. A. Gervaldo1 ,

1 IITEMA Departamento de Química, Universidad Nacional de Río Cuarto-CONICET Agencia Postal Nro. 3, X5804BYA Río Cuarto, Córdoba, Argentina.

2 IDAS Departamento de Química, Universidad Nacional de Río Cuarto-CONICET Agencia Postal Nro. 3, X5804BYA Río Cuarto, Córdoba, Argentina.

Email: msuarezramanzin@exa.unrc.edu.ar

La electrónica orgánica es un área de estudio que presenta un importante desarrollo en los últimos años debido a su inmenso potencial de aplicación tecnológica. En particular, los polímeros orgánicos conductores están siendo ampliamente utilizados en la construcción de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos debido a que presentan características tales como la posibilidad de diseñar estructuras con funcionalidades y morfologías deseadas, como así también su bajo costo de síntesis y estabilidad.1 A modo de ejemplo de los dispositivos basados en polímeros orgánicos se pueden mencionar las celdas fotovoltaicas, dispositivos capaces de convertir la energía lumínica del sol en energía eléctrica, y los supercapacitores, dispositivos de almacenamiento y entrega de energía que se caracterizan por una alta densidad de energía y de potencia.2

En el presente trabajo se presentan las diferentes líneas de investigación que desarrolla actualmente el Grupo de Electroquímica Orgánica (UNRC):

1. Desarrollo de supercapacitores orgánicos formados por películas de polímeros conductores porosos

2. Aplicación de electropolímeros orgánicos como contacto selectivo en celdas solares organometálicas

3. Generación de celdas fotoelectroquímicas basadas en electropolímeros orgánicos para la producción de hidrógeno

4. Construcción de dispositivos optoelectrónicos formados por películas finas de polímeros conductores

Los trabajos de investigación están orientados principalmente a la formación de películas de polímeros orgánicos generados por técnicas electroquímicas. Particularmente, dependiendo de la aplicación deseada, se han diseñado diferentes tipos de monómeros orgánicos adecuadamente sustituidos con grupos electropolimerizables con el fin de generar películas sobre distintos tipos de electrodos. La electropolimerización es un método alternativo para la fabricación de polímeros que presenta muchas ventajas sobre los métodos químicos comúnmente utilizados, ya que permite de forma simultánea la síntesis y deposición de la película polimérica, y con un control fácil y adecuado del espesor de la película.3 Asimismo, permite generar películas con diversas estructuras y tamaños de poros utilizando los monómeros adecuados. Además, la morfología de las películas electrogeneradas puede ser modificada mediante el control de los parámetros electroquímicos, tal como concentración de monómeros en solución, solvente, electrolito soporte y velocidad de barrido. El grupo de trabajo ha generado y estudiado diferentes tipos de polímeros electroactivos derivados de diferentes estructuras como: porfirinas, fulerenos, nafltalendiimida, ftalocianinas, entre otros, cuyas características los tornan aptos para ser aplicados en el desarrollo de materiales para conversión y almacenamiento de energía

1. Sharma, S., Sudhakara, P., Omran, A. A. B., Singh, J., & Ilyas, R. A., Polymers, 13 (2021), 2898.

2. Wang, H., Jiang, N., Zhang, Q., Xie, G., Tang, N., Liu, L., & Xie, Z., Macromolecules, 54 (2021), 3469-3477.

3. Choi, K. S., Han, J. W., Kim, M. H., Yoon, M., Kim, Y. R., & Kim, I. T., Journal of Electroanalytical Chemistry, 848 (2019), 113329.

Mallas de Nanofibras de Carbono Ultramicroporosas con Alta Capacidad de Adsorción de H2 a partir de Materiales y Procesos Verdes

A. Vergara-Rubio1,2, L. Ribba 3,4, David Picón1, Karim Sapag5 , Roberto Candal2 and Silvia Goyanes 1,3

1 CONICET - Universidad de Buenos Aires, Instituto de Física de Buenos Aires - CONICET (IFIBA), Buenos Aires C1428EGA, Argentina

2 IIIA-UNSAM-CONICET, Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental, Escuela de Hábitat y Sostenibilidad, Campus Miguelete, 25 de mayo y Francia, 1650-San Martín, Provincia de Buenos Aires B1650, Argentina

3 Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Física, Buenos Aires C1428EGA, Argentina

4 INTI, CONICET, Dirección de Materiales Avanzados, Áreas del Conocimiento, San Martín B1650WAB, Provincia de Buenos Aires, Argentina.

5 Laboratorio de Sólidos Porosos, Departamento de Física, INFAP-CONICET, Universidad Nacional de San Luis, San Luis D5700ANU, Argentina.

Email: goyanes@df.uba.ar

Los carbones porosos son de gran interés para el almacenamiento de hidrógeno, transporte y aplicación como fuente de energía limpia. Sin embargo, existen materiales con un tamaño de poro específico que maximizan la adsorción de H2 pero suelen estar en forma de polvo y se obtienen mediante procesos poco amigables para el medio ambiente. En este trabajo, se desarrollaron dos materiales carbonosos 2D altamente porosos, autoportantes y nanoestructurados con una alta capacidad de adsorción de H2 a partir de mallas de alcohol polivinílico obtenidas mediante la técnica de electroestirado. Las mallas se estabilizaron mediante un tratamiento térmico hasta 195 °C y, posteriormente, se siguieron dos estrategias. Por un lado, las mallas se pirolizaron a 800 °C, obteniéndose nanoestructuras de carbono con un área BET de 797 m2/g y una estrecha distribución de tamaños en el rango de los ultramicroporos (0,6-0,7 nm). Este material adsorbe hidrógeno de forma similar o mejor a otros materiales reportados en la literatura, con la gran ventaja de ser autoportante y de implicar sólo procesos verdes para su obtención. Por otro lado, las mallas estabilizadas se expusieron a una solución diluida de ácido sulfúrico y luego se pirolizaron, obteniendo una mayor área superficial (1007 m2/g) pero con una distribución de tamaño de poro más amplia (incluyendo mesoporos). Este trabajo permitirá el desarrollo de una nueva gama de carbones con tamaño de poro controlado, para diferentes aplicaciones, como el almacenamiento de H2, los supercapacitores o los electrodos para baterías.

Agradecimientos

Agradecemos al CONICET, UBA, UNSAM y al ICOOP+2020, y el apoyo financiero de la UBA (UBACYT 2018-2020 Nº 20020170100381BA), ANPCyT (PICT 2016-2940, PICT 2017-2362), el proyecto I-COOP+ (COOPB20502) y MINCyT ("Programa Ciencia y Tecnología Contra el Hambre" IF2021 4378615APNSSCI#MCT)

Referencias

1. L. Ribba, J. Cimadoro, N. D’Accorso, S. Goyanes, (2017). In Industrial Applications of Renewable Biomass Products: Past, Present and Future. 301– 324.

2. S.-H. Hwang, Y.K. Kim, H.-J. Seo, S.M. Jeong, J. Kim, S.K. Lim, (2021), Nanomater. 11.

3. R. Härmas, R. Palm, M. Russina, H. Kurig, V. Grzimek, E. Härk et al., (2019), Carbon N. Y. 155, 122–128.

Obtención de sistemas fotopolimerizables para la protección y reparación de tuberías en el campo

P. Fayó, E.S. Rodriguez, C.I. Vallo, P.E. Montemartini, S.V. Asmussen

Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA), Universidad Nacional de Mar del Plata, CONICET, Mar del Plata Email: sasmussen@fi.mdp.edu.ar

Uno de los grandes desafíos que afronta la industria petrolera es el proceso natural de corrosión de los ductos que transportan fluidos como el petróleo, aceite y gas desde los pozos hasta los distintos destinos. Entre los diversos métodos disponibles para proteger las tuberías de acero del medioambiente, se encuentran la protección catódica, el uso de cintas, o la aplicación de revestimientos. Sin embrago, los recubrimientos poliméricos son los más usados debido a que reducen la susceptibilidad a la corrosión actuando como una barrera física.1 Los sistemas de barrera más modernos están basados en polímeros termorrígidos, tal como las resinas epoxi, debido a las cualidades excepcionales que estas poseen.1, 2, 3 Además, la adición de rellenos de tamaño nanométrico mejora las propiedades de barrera y de protección de los recubrimientos orgánicos.2 Para la aplicación de recubrimientos en planta, normalmente se utilizan sistemas químicos cuya polimerización a partir de precursores monoméricos y oligómeros de bajo peso molecular se activa térmicamente.3 En el caso que se requiera la aplicación de recubrimientos para la protección de reparaciones realizadas en campo, la activación térmica suma una serie de complejidades que, en muchas ocasiones, generan la falla posterior de la reparación. En zonas climáticas frías, las tuberías actúan como sumidero de calor, haciendo que sea muy difícil mantener la temperatura requerida para que el proceso de curado se desarrolle de forma correcta. Otro problema que presentan los poliuretanos o resinas epoxi relacionado al procesamiento, es el tiempo de curado el cual puede ser de días o semanas para alcanzar sus propiedades finales. Por lo tanto, resulta importante minimizar el costo, es decir el tiempo de intervención de la línea, de reparación o reemplazo de tramos dañados Dentro de este objetivo, el tiempo de curado de las resinas que constituyen el recubrimiento juega un rol importante. El empleo de resinas fotocurables puede reducir los tiempos de rehabilitación, mejorar la eficacia del proceso de mitigación del daño y simplificar los procedimientos de trabajo en campo. En este trabajo se presentan resultados preliminares obtenidos en el desarrollo de un recubrimiento anticorrosivo activado mediante fotopolimerización de resinas epoxi modificadas con nanopartículas (NPs) Para ello se estudiaron distintos sistemas epoxi fotopolimerizables de viscosidad variable y se prepararon materiales compuestos mediante la incorporación de NPs. Las propiedades reológicas de las resinas se midieron en función de la temperatura para seleccionar aquellas con viscosidades apropiadas para el desarrollo

Las suspensiones se polimerizaron utilizando distintos fotoiniciadores tanto en el rango UV como visible del espectro. Se optimizaron distintas variables del procesamiento para obtener tiempos de curado menores a los 60 segundos. Los sistemas adecuados se ensayaron sobre placas metálicas y los recubrimientos obtenidos se caracterizaron por ensayos de dureza y de adhesión. La conversión de los grupos epoxi de las muestras se midió por espectroscopía FTIR y las propiedades térmicas por DSC

Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que se pueden obtener recubrimientos anticorrosivos con una reducción del tiempo de procesamiento y propiedades similares a los sistemas comerciales tradicionalmente utilizados

Los autores agradecen a la Facultad de Ingeniería - UNMdP, Proyecto 15G/470 (2016-2017) y a la ANPCyT Proyecto PICT2018-2741 “Desarrollo de materiales compuestos fotopolimerizables para aplicaciones de interés tecnológico”.

1. Gamboa, E., Coniglio, R., Kurji, R., Callar, G. (2013). Prog.Org. Coat., 41, 201-216.

2. C Huttunen-Saarivirta, E., Vaganov, G., Yudin, V., Vourinen, J. (2013) Prog.Org. Coat. 76, 757-767.

3. Diniz, F., Andrade, G., Martins, C., Azevedo, W. (2013) J. Prog.Org. Coat., 76, 912-916.

4 Duong, N., Hang, T., Nicolay, A., Paint, Y., Olivier, M. (2016) Prog.Org. Coat., 101, 331-341.

Producción

de hidrógeno en celdas de electrólisis microbianas de dos compartimientos usando membranas biodegradables y de bajo costo de poli (vinil) alcohol/quitosano.

MJ. González-Pabón1 , R. Cardeña2 , E. Cortón3, G. Buitrón2

1 Misión de químicos innovadores, CONICET-YPF Tecnología (Y-TEC), Berisso, La Plata, Argentina.

2 Laboratorio de investigación en procesos avanzados de tratamiento de aguas residuales, Instituto de Ingeniería, Unidad Académica Juriquilla, Universidad Nacional Autónoma de México, Blvd. Juriquilla 3001, 76230 Santiago de Querétaro, Querétaro, México

3 Laboratorio de biosensores y bioanálisis (LABB), Departamento de química biológica IQUIBICEN-CONICET, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

Email: maria.j.pabon@ypftecnologia.com

La sociedad actual demanda fuentes de energía limpias y renovables. Recientemente los sistemas bioelectroquímicos (BES), del tipo celda de combustible microbiana (MFC) y celda de electrólisis microbiana (MEC), han sido considerados como procesos biotecnológicos alternativos para enfrentar la crisis energética global1, debido a que pueden transformar compuestos orgánicos como los residuos de biomasa y otros, en combustibles y productos químicos2 En este trabajo se obtuvo hidrógeno de alta pureza utilizando MEC de dos compartimientos con volumen de trabajo de 450 mL. Cada celda se equipó con una membrana biodegradable de bajo costo desarrollada a base de alcohol polivinílico y quitosano (PVA/CS). La membrana de PVA/CS permitió la separación de la cámara anódica y la cámara catódica. El desempeño de las MECs operadas con las membranas de PVA/CS, se comparó con la membrana comercial Nafion. Los resultados obtenidos no evidenciaron diferencias significativas en el desempeño de las MECs para la producción de hidrógeno usando membranas de PVA/CS o Nafion. Las MECs con PVA/CS mostraron una tasa de producción de hidrógeno y un rendimiento de 1277 ± 46 mL H2Lcat – 1 d− 1 y 974 ± 116 mL H2 g− 1 acetato, respectivamente. La membrana de PVA/CS evidenció un 7% de mayor remoción de sustrato comparado con la membrana de Nafion debido a que el pH del anolito se mantuvo más cercano a la neutralidad.

Adicionalmente, se evaluó el efecto de diferentes soluciones de catolito utilizando la membrana de PVA/CS. Las soluciones de catolito empleadas fueron: NaCl, KCl y solución reguladora de fosfato (PB). Los controles MECs utilizaron una membrana comercial (Nafion) con las mismas soluciones de catolito. La mayor producción de hidrógeno se logró con la solución de PB: 1100 ± 126 y 1080 ± 189 mL H2 Lcat -1 d-1 con PVA/CS-PB y Nafion, respectivamente. Los MEC operados con KCl como catolito mostraron el rendimiento más bajo en cuanto producción de hidrógeno y remoción de sustrato. En general, la producción y eficiencia en la recuperación de H2 en las MECs operadas con PVA/CS no registraron diferencias significativas al comparar con las MECs ensambladas con Nafion. Sin embargo, la membrana de PVA:CS es un 90% más económica que el Nafion® y no posee los costos ambientales asociados a un material polimérico sintético cuya síntesis y disposición final no es sencilla.

1. Yu, Z., Leng, X., Zhao, S., Jia, J., Zhou, T., Khan, A., Kakde, A., Liu, P., Li, X., 2018. Bioresour. Technol. 255, 340–348.

2. A., Fan, Q., Cheng, R., Sun, G., Zhang, M., Wu, D., 2018. Chem. Eng. J. 333, 630–635. doi: 10.1016/j.cej.2017.09.190.

Carbono nanoestructurado:

una plataforma de detección de microorganismos asociados a MIC

F.A. Fernandez1 , M.J. Gonzales Pabón1 , I.N. Vega2, W.A. Vargas3 , W. Morris4, J.I. Quela3 , A. Saavedra2

1 Misión químicos innovadores, CONICET-YPF Tecnología (Y-TEC), Berisso

2 Misión químicos innovadores, YPF Tecnología (Y-TEC), Berisso

3 Misión Agro, CONICET-YPF Tecnología (Y-TEC), Berisso

4 Misión Upstreams, YPF Tecnología (Y-TEC), Berisso

Email: fernandez.florencia@ypftecnologia.com, florenciailf@gmail.com

En diferentes tipos de industrias, pero principalmente en la industria del Oil & Gas, en los procesos de extracción de petróleo (instalaciones de superficie y sub-superficie), se generan condiciones propicias para el desarrollo de poblaciones microbianas. Estudios revelan que un alto porcentaje de estas especies poseen la potencialidad de mediar o inducir la corrosión (MIC).1 Estas poblaciones se agrupan y depositan sobre diversas superficies (microorganismos sésiles)formando biofilms organizados, siendo los principales causantes del deterioro de las instalaciones por corrosión y generando grandes pérdidas económicas. [2 , 3] Actualmente, las técnicas de identificación de microrganismos sésiles en campo son limitadas y poco eficientes.

Este trabajo plantea la construcción de una plataforma nanoestructurada capaz de identificar de forma eficiente y ágil microorganismos sésiles asociados a MIC mediante una señal eléctrica Para su construcción se acondicionó un sistema a partir de una barra de grafito 99,995% de pureza enmascarada en resina acetálica. Mediante una conexión eléctrica en su parte posterior se modificó su superficie aplicando potencial (DC) en una solución de (NH4)2SO4 a pH neutro y temperatura ambiente La plataforma exfoliada presentó una estructura firme compuesta por una base de grafito decorada con grupos de grafeno oxidado (GO) nanoestructurado, incrementando su área superficial y reactividad. Los grupos funcionales generados se utilizaron como sitios de anclaje para su posterior funcionalización con grupos amino en NH4OH con la finalidad de estudiar su capacidad de sensado microbiano. Esta estructura modificada fue caracterizada por diferentes técnicas como Microscopíaelectrónica de barrido (SEM-EDS), Espectroscopía XPS, Espectroscopía Raman y técnicas electroquímicas.

Se realizaron ensayos de adherencia microbiana sobre esta plataforma utilizando la cepa Pseudomonas sp. en medio de cultivo LB durante 48h. Su estudio se realizó utilizando la técnica electroquímica espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Como resultado se obtuvo una disminución de la resistencia (tres órdenes de magnitud) y aumento de la capacitancia significativos en comparación al control, lo que revela una activa interacción de transferencia de electrones desde los microorganismos adheridos a la plataforma. De esta manera, se desarrolló una plataforma robusta de carbón nanoestructurado capaz de identificar mediante una señal eléctrica la adherencia de células microbianas.

1 Vargas W.A. Soler Arango J., Saavedra A.U., Pagliaricci M.C., Fernández F.A., Morris W., ‘Identification and Characterization of Planktonic and Sessile Consortium Associated with Microbiologically Influenced Corrosion (MIC) in the Oil and Gas Industry’, CORROSION 2021,NACE International, NACE-2021-.Mic (2021) <https://onepetro.org/NACECORR/proceedings-abstract/CORR21/10-CORR21/D101S041R005/464111>.

2 I. B. Beech and others, ‘Biofilms and Biocorrosion’, in Understanding Biocorrosion: Fundamentals and Applications, 2014,pp. 33–56 <https://doi.org/10.1533/9781782421252.1.33>.

3 Makungu Madirisha, Robert Hack, and Freek Van Der Meer,‘Simulated Microbial Corrosion in Oil , Gas and NonVolcanic Geothermal Energy Installations : The Role of Biofilm on Pipeline Corrosion’, Energy Reports, 8 (2022), 2964–75 <https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.01.221>.

Diseño y Síntesis de Polímeros de alta performance para fluidos de Fractura en Estimulación NOC

R. Dietrich1, S. Rivelli2,L. Arias3, J.M Padró4, I. Vega1, E. Andrijic Cucera, J.M. Giussi1

1 YPF-Tecnología (Y-TEC), Misión Químicos Innovadores, Berisso-LaPlata.

2 YPF-Tecnología (Y-TEC), Misión Tecnologías Upstream, Berisso-La Plata.

3 YPF-Tecnología (Y-TEC), Misión Midstream, Berisso-La Plata.

4YPF-Tecnología (Y-TEC), Analítica, Berisso-La Plata.

Email: roque.c.dietrich@ypftecnologia.com

Mediante tratamientos de fractura hidráulica (Fracking) se desarrollanyacimientos de petróleo y gas no convencionales compuestos por rocas de ultra baja permeabilidady alto contenido de hidrocarburos. En estos tratamientos, se bombea a altas presiones hacia una formación rocosa una mezcla que consta de aproximadamente 95 % de agua, 4,5 % de materialde apuntalamientoy menos de 1 % de aditivos. En los últimos años, la industria del petróleo y el gas ha adoptado el uso de polímeros reductores de fricción de alta viscosidad (HVFR) en fluidos de fractura debido a varias razones operativas y económicas.1 Estos polímeros tienen una buena capacidad de reducir la resistencia alavance y una alta viscosidadpara llevar elapuntalante a la fractura. Sinembargo, estos compuestosmuestranpropiedades limitadas de reducción de la fricción en medios de alta salinidad, y particularmente en presencia de cationes divalentes, por lo que es necesario el uso de agua dulce para las operaciones de fractura hidráulica. Además, los HVFR se obtienen generalmente utilizando métodos de preparación costosos y no respetuosos con el medio ambiente, basados en métodos de polimerización por radicales libres en emulsión de aceite/agua.

Este trabajoproporciona HVFRs conalta tolerancia a la salyaltaspropiedades de reducciónde la fricción. Los polímeros se obtienen mediante un método económico y controlado en medio acuoso, implicando una combinación sinérgica de monómeros estratégicamente seleccionados y sin cantidades significativas de monómero residual.

Nuestros polímeros HVFR sonobtenidos a través de unprocesode polimerización radicalariocontrolado, partiendo de monómeros estratégicos y ligantes físicos y/o químicos. La reacción se realiza a una temperatura entre 30 °C y 70 °C, utilizandoun agente de control, iniciadores y catalizadores específicos. Este método de síntesis brinda entonces una cartera de polímeros que puede adaptarse tanto a agua dulce como de alta carga salina, ofrecidos tanto en solución acuosa como en emulsión agua/agua de rápida disolución, fácil almacenamientoy transporte, y costos competitivos.

Referencias:

1. Ba Geri et al. 2019; Van Domelen et al. 2017; Motiee et al. 2016; Zhaoet al 2018

MODIFICACION DE ASFALTOS CON POLÍMEROS NATURALES Y ARCILLAS COMO MEJORADORES DE SU VIDA ÚTIL

Luciana Fracassi1, Diego Larsen1, Romina Ollier2, Vera Alvarez2, Francisca Aparicio3 , Tamara Oberti3

1Unidad de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Civil (UIDIC), Departamento de Construcciones- Fac. de IngenieríaUNLP, La Plata, Argentina

2Grupo de Materiales Compuestos Termoplásticos (CoMP) - Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA), Universidad Nacional de Mar del Plata –CONICET, Mar del Plata, Argentina

3Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA), Fac. de Ciencias Exactas, UNLP- CONICET, CCT-La Plata, Argentina

Email: toberti@inifta unlp.edu.ar

En el grupo macromoléculas de INIFTA sintetizamos polímeros a medida y empleamos polímeros naturales para distintas aplicaciones, dentro de las cuales se encuentra la ingeniería civil. Particularmente buscamos modificar asfaltos para mejorar su vida útil ya que, a causa del incremento en la frecuencia y el peso del tránsito vehicular, los pavimentos asfálticos se deterioran y disminuyen sus prestaciones en servicio 1 Así en este trabajo se emplean ligninas contenidas en una muestra de base biológica (BB) con el fin de mejorar las propiedades finales de un asfalto base Además, en algunos casos se ha incorporado bentonita, arcilla de origen nacional, con el fin de mejorar la estabilidad de las muestras. La modificación del asfalto base (BA) con un 5% de BB se llevó a cabo en un mezclador a 150 °C durante 2h utilizando una metodología similar a la publicada previamente 2 En los casos en los que se incorporó arcilla se hizo en una relación 100/10 y 100/20 (BB/arcilla) siguiendo la técnica publicada por Golestani y colaboradores 3. Luego se caracterizaron tanto los componentes por separado como las mezclas obtenidas por FTIR-ATR. Además, tanto el asfalto base como los asfaltos modificados se caracterizaron mediante técnicas estandarizadas: ensayo de penetración (IRAM 6876), punto de ablandamiento (IRAM 6841), viscosidad (IRAM 6837) y recuperación elástica torsional (IRAM 6830). Se observó que tanto el agregado del biomodificador como de la arcilla al asfalto base (AB) disminuyen la penetración, aumentan el punto de ablandamiento y la viscosidad, evidenciando una rigidez del material. En particular, es destacable el aumento de la viscosidad observado en los asfaltos modificados con la incorporación de arcilla, lo que le otorgaría mayor resistencia frente al ahuellamiento, ya que a altas temperaturas las moléculas presentarán mayor dificultad al movimiento, como ha sido observado por otros autores 4 .

Referencias.

1. Yinfei D , Jiaqi, Ch.Zheng H.,Weizheng L. (2018) Constr Buil Mater, 168, 893–905

2. Oberti, T.G., Larsen, D., Cortizo, M.S. (2019) Polym Plast Technol Eng, 58, 443-453

3. Golestani, B., Nama, BH., Moghadas Nejad,F., Fallah, S. (2015) Constr Build Mater, 91, 32–38

4. Jin, J., Tan, Y., Liuc, R., Lin, F., Wu, Y., Qian, G., Wei, H., Zheng, H. (2018) Powder Technology 329 107–114

Formulación de membranas basadas en nanopartículas basadas en óxidos de manganeso con aplicaciones en extracción sustentable de litio

E. C. Arrua1 , V. Flexer1

1 Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy (CIDMEJu), CONICET-Universidad Nacional de Jujuy, Argentina

Email: caroarrua@cidmeju.unju.edu.ar

Los compuestos de litio se han aplicado ampliamente en campos comerciales debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas, y la demanda de litio se ha acelerado rápidamente en los últimos años1 Específicamente en la última década, la demanda de litio se ha incrementado considerablemente debido a su uso en la industria de las baterías de litio-ion y se espera un aumento de la demanda de sales de litio mucho mayor en los próximos años2. La mayor proporción del carbonato de litio y la totalidad de cloruro de litio proviene de las salmueras (de los salares), que adicionalmente es la vía más económica. La metodología actual para extraer litio a partir de salmueras se denomina proceso evaporítico: las salmueras se vuelcan en grandes piletones (conocidos como pozas de evaporación) a cielo abierto donde diferentes sales precipitaran por la concentración de la salmuera debido a la acción de la radiación solar y el viento. La salmuera concentrada en Li+ es bombeada a la planta de recuperación, donde el Li+ será precipitado como Li2CO3 por agregado de Na2CO3. Una de las principales desventajas de este método es la duración del proceso de evaporación (lo que depende de la cantidad de radiación solar, la humedad, el viento y la temperatura, condiciones que varían ampliamente tanto interanualmente, como entre diferentes depósitos) demorando hasta 24 meses, es decir, es un proceso extremadamente lento. Por otro lado, las tasas de eficiencia y recuperación dependen en gran medida de la composición general de la salmuera, en este sentido, del contenido total de Li+ en la misma se estima que solo se puede recuperar entre un 50 y 70%. Adicionalmente, la extracción de litio de salmueras es intensiva en químicos y entrega importantes volúmenes de desechos, lo que genera grandes preocupaciones medioambientales. Estudios recientes han propuesto el uso de materiales basados en óxidos de manganeso altamente selectivos a litio, también se encontró que la reducción del tamaño de las partículas es sustancial para lograr el pleno aprovechamiento del material y la capacidad de adsorción de litio3 A partir de esto, el objetivo de este proyecto fue sintetizar, caracterizar y evaluar la performance de nanopartículas basadas en óxidos de manganeso y su incorporación en membranas con aplicaciones tecnológicas eficientes y sustentables en torno a la recuperación de sales de litio a partir de salmueras Se compararon dos metodologías de síntesis de óxidos de litio y manganeso (síntesis seca y síntesis hidrotermal), evaluando las nanopartículas obtenidas mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. La capacidad de adsorción de litio fue estudiada a través de cinéticas de adsorción, variando la concentración absoluta de Li+ en la solución, y las concentraciones relativas de otros cationes respecto a Li+. Se logró controlar el tamaño de partícula de los sistemas formulados y se comprobó elevada capacidad de adsorción de Li+ por parte de las nanopartículas. Posteriormente, las nanopartículas fueron incorporadas en membranas poliméricas de poliacrilonitrilo y polietilenglicol y se evaluó la afinidad al Li+. Se comprobó una alta selectividad para Li+ frente a los otros cationes habitualmente presentes en salmueras (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) a distintas concentraciones relativas de los mismos, respecto a Li+ Los sistemas mostraron alta ciclabilidad (adsorción/desorción de Li+) y una elevada estabilidad en las condiciones de trabajo.

1. Kavanagh, L., Keohane, J., Garcia Cabellos, G., Lloyd, A. & Cleary, J. Resources Vol. 7, (2018), p 57.

2. Alessia, A., Alessandro, B., Maria, V.-G., Carlos, V.-A. & Francesca, B. J. Clean. Prod. Vol. 300, (2021).

3. Missoni, L. L., Marchini, F., del Pozo, M. & Calvo, E. J. J. Electrochem. Soc. 163, A1898–A1902 (2016).

Avances para la fabricación de celdas basadas en perovskitas en el

laboratorio de bionanotecnología de la UNQ

Martínez Nahuel1,2, Carlos Pinzón1, Fernando Alvira1

1Universidad Nacional de Quilmes, Departamento de CyT, Laboratorio de BioNanotecnología (LBN) Roque Sáenz Peña 352 (1876), Bernal, Argentina

2IFAS (UNCPBA), Pinto 399 (7000), Tandil, Argentina

Desde que fueron creadas en el año 2009 hasta la fecha, las celdas solares basadas en perovskitas mejoraron su eficiencia rápidamente pasando de un 3,8% inicial a más del 25% en sólo 13 años (NREL, 2022), siendo la tecnología que más rápidamente mejoró en este aspecto. A diferencia de las celdas de silicio, que dominan hasta ahora el mercado, este tipo de celdas emplea mucho menos energía para su fabricación, puede ser fabricada sobre sustratos flexibles y permite su apilamiento en tandem mejorando la eficiencia más allá del límite teórico para celdas de juntura simple. El principal obstáculo para su comercialización es el de su baja durabilidad en condiciones ambientales normales debido principalmente al deterioro producido en los compuestos orgánicos. En este trabajo se presenta un resumen de los avances logrados en el grupo del laboratorio de nanobiotecnología de la UNQ para la fabricación y caracterización de distintos tipos de celdas basadas en perovskitas. Se mostrarán resultados obtenidos por simulación utilizando SCAPS (Burgelman, 2000) para celdas totalmente inorgánicas y para celdas basadas en perovskitas y carbono. Por otra parte se comunicarán resultados experimentales obtenidos a partir de la fabricación de nanocapas de ZnO y NiO sobre un sustrato de vidrio obtenidas por el método de spray pirólisis. Además se mostrará la caracterización de perovskitas basadas en cloro obtenidas por vía húmeda cómo un primer paso para la sintetización de perovskitas basadas en yodo utilizando un método de bajo costo que permitiría reemplazar el insumo más caro empleado en la fabricación de celdas tipo MAPI.

(Burgelman, 2000) Burgelman, M., Nollet, P., & Degrave, S. (2000). Modelling polycrystalline semiconductor solar cells. Thin Solid Films, 361, 527–532. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(99)00825-1

(Chen, 2020) Chen, R., Feng, Y., Zhang, C., Wang, M., Jing, L., Ma, C., Bian, J., & Shi, Y (2020). Carbon-based HTL-free modular perovskite solar cells with improved contact at perovskite/carbon interfaces. Journal of Materials Chemistry C, 8(27), 9262–9270. https://doi.org/10.1039/d0tc02226h

(NREL, 2022) National Renewable Energy Laboratory efficiency chart, Marzo 2022. WEB

Hacia el desarrollo de híbridos nanopartícula-polímero como aditivos depresores del punto de fluidez de petróleos con alto contenido de parafinas

M. Susana Cortizo, Pablo J. Peruzzo

Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA), CONICET CCT La Plata - Universidad Nacional de La Plata, La Plata, Argentina

Email: pjperuzzo@inifta.unlp.edu.ar

Dependiendo del área de producción y tipo de recurso, el petróleo crudo puede contener una cantidad considerable de "ceras" (alcanos normales de cadena larga). Estas parafinas son relativamente insolubles y precipitan cuando el petróleo se enfría por debajo de cierta temperatura, pudiendo incluso llegar a solidificarlo. Este comportamiento dificulta las tareas de extracción, transporte y refinamiento, requiriendo altas presiones para garantizar su flujo Así, los petróleos con altos contenidos de ceras están caracterizados por un alto punto de fluencia, alta viscosidad y limite elástico, y además exhiben un comportamiento no-Newtoniano por debajo de la temperatura correspondiente a su punto de fluidez (Ilyin, 2018) Entre los diferentes métodos disponibles para cambiar el comportamiento reológico del petróleo, la adición de aditivos para mejorar su fluidez es uno de los más utilizados. Al alterar el tamaño de los cristales de cera, inhiben el crecimiento de cristales laterales y mantienen el petróleo en estado líquido. La mayoría de los "depresores del punto de fluidez" o "pour point depressants" (PPD) son compuestos orgánicos de naturaleza polimérica que contienen una larga porción alifática que co-cristaliza con la cera (Yang, 2015) Se ha demostrado que el desempeño de estos polímeros puede ser mejorado mediante la incorporación de nanopartículas inorgánicas (como arcillas o nanopartículas de sílice) combinadas con polímeros. Los resultados obtenidos sugieren un mecanismo de acción múltiple donde las cadenas presentes en el polímero pueden co-cristalizar con las cadenas de parafina, mientras que las nanopartículas proporcionan lugares de nucleación heterogénea y cargan la superficie de los cristales resultando en una gran repulsión electrostática (He, 2016). En este sentido, el presente trabajo presenta resultados preliminares del desarrollo de aditivos PPD nanocompuestos basados en copolímeros y nanocristales de celulosa (NC). Se aborda la síntesis, caracterización y desempeño como PPD de una serie de copolímeros de fumarato de dioctilo (FDO) y benzoato de vinilo (BV), junto con la obtención de NC organomodificados y su acción sobre la temperatura de aparición de cera (WAT), como un primer paso hacia el desarrollo de aditivos obtenidos por la combinación adecuada de ambos componentes.

(He, 2016) He, C., Ding, Y., Chen, J., Wang, F., Gao, C., Zhang, S., & Yang, M. (2016). Influence of the nano-hybrid pour point depressant on flow properties of waxy crude oil. Fuel, 167, 40-48.

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.11.031

(Ilyin, 2018) Ilyin, S.O., & Strelets, L.A. (2018). Basic fundamentals of petroleum rheology and their application for the investigation of crude oils of different natures. Energy Fuels, 32, 268–278.

https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b03058

(Yang, 2015) Yang, F., Zhao, Y., Sjöblom, J., Li, C., & Paso, K.G. (2015). Polymeric wax inhibitors and pour point depressants for waxy crude oils: a critical review. J. Dispersion Sci. Technol., 36, 213–225.

https://doi.org/10.1080/01932691.2014.901917

Desarrollo de Polímeros para EOR

A. Iborra1, J. J. Romero1 , J. M. Padro1 , I. N. Vega1 , J. M. Giussi1

1 Y-TEC, Av. del Petroleo Argentino 900-1198, Berisso, Provincia de Buenos Aires

Email: agustin.iborra@ypftecnologia.com

Se define como “campo maduro” al reservorio de hidrocarburos con un alto corte de agua y bajada de presión de este luego de una producción secundaria. Según estimaciones, en este estadio quedan sin extraer dos tercios del petróleo inicial. La recuperación mejorada de petróleo (EOR de sus siglas en ingles Enhanced Oil Recovery) en su variante Química (EOR-Químico) es una tecnología que propone la recuperación del petróleo remanente en campos maduros mejorando la eficiencia del desplazamiento macroscópica y microscópica del mismo mediante la inyección de formulaciones basadas en Surfactante y Polímero (SP) o Álcali, Surfactantes y Polímero (ASP) de forma tal de alterar las fuerzas viscosas, gravitacionales y capilares del reservorio para producir el desplazamiento del petróleo1

A escala poral, el petróleo se encuentra atrapado debido a que las fuerzas viscosas o de gravedad dentro de este espacio son insuficientes para superar las fuerzas capilares. En las formulaciones SP, el surfactante, se ubica en la interfase entre el petróleo y el agua debido a que la afinidad o el rechazo de este por ambas fases es el mismo. Una baja tensión interfacial permite disminuir la presión de entrada del agua a los poros aumentando la elución del petróleo atrapado lo que mejora la eficiencia microscópica. A escala de distancia entre el pozo inyector y productor, el polímero, se utiliza para aumentar la viscosidad del agua de forma tal de evitar que el flujo de petróleo se desvié de forma lateral o vertical como consecuencia de la heterogeneidad en la permeabilidad de la roca del reservorio y también para disminuir la digitación viscosa que se produce por acelerar un fluido con otro más denso y menos viscoso al generar un frente de elución parejo. De esta forma la utilización de polímero como viscosificante del agua de inyección mejora la eficiencia macroscópica.

El uso de las formulaciones SP y ASP en ocasiones suele presentar ciertos inconvenientes, como, por ejemplo:

- Separación de la formulación en dos fases en la corriente de flujo.

- Atracción del surfactante a la interfaz roca-agua.

- Incompatibilidad entre el surfactante y el polímero.

- Alta producción de burbujas de tensioactivos de bajo peso molecular.

- Alta complejidad operativa en campo para ser implementado.

En el presente trabajo, desde el diseño de la síntesis macromolecular, buscamos obtener polímeros que sean estables en condiciones hostiles de salinidad y temperatura y que manifiesten un descenso de la tensión interfacial y un aumento de la viscosidad lo que representaría una ventaja económica y operativa para este tipo de tecnología

1 R. Al-Mjeni, S. Arora, P. Cherukupalli, J. V. Wunnik., 2011 - Has the Time Come for EOR?

Obtención de polímeros modificados de bajo PM que desarrollen alta viscosidad

YTEC: Joana Tasque1, Antonela Canneva1, Juan Padró1, Gerardo Martínez Delfa1, Juan Giussi1, Isabel Vega1

IPQA: Ramsés Meleán2,3, John Pinzón2,3 , Facundo Mattea2,3, Juan Manuel Milanesio,3,4, Miriam

Strumia2,3

1YTEC-YPFTecnologíaAv.delPetróleoArgentino900-1198, Berisso,Argentina.2DepartamentodeQuímicaOrgánicaFacultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Av. Haya de la Torre y Av. Medina Allende, Córdoba, X5000HUA, Argentina 3Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada (IPQA), Av. Vélez Sarsfield 1611, Córdoba, X5016GCA, Argentina 4Departamento de Química Industrial y Aplicada Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Av. Vélez Sarsfield 299, Córdoba, X5000JJC, Argentina

Las poliacrilamidas han sido ampliamente utilizadas a lo largo de los últimos años en la industria de O&G, principalmente en recuperación mejorada de petróleo (EOR) Asimismo, desde el lado sintético, las mismas presentan una la versatilidad para obtener co- y terpolímeros, logrando así mejorar sus propiedades en condiciones específicas del reservorio, donde las poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas (HPAM) comúnmente empleadas pierden eficacia. Sin embargo, una problemática que sigue aún vigente a la hora de decidir que poliacrilamida utilizar, están relacionados con los procesos de degradación que sufre el polímero tanto durante su proceso de inyección (degradación mecánica) y su tiempo de residencia en el reservorio (degradación térmica e hidrolisis) lo que conlleva una baja en su viscosidad y detrimento en la eficiencia del material. La necesidad de mantener una reología de la solución polimérica inyectada constante con una viscosidad suficiente y estable para permitir el barrido del frente de crudo en el reservorio nos ha obligado a usar pesos moleculares elevados y reinyectar en varios puntos para contrarrestar las degradaciones sufridas. Estas soluciones terminan siendo costosas tanto por el requerimiento de polímero adicional como operativa por la inyección de una formulación más viscosa.

En un giro tecnológico, y buscando proponer alternativas a las problemáticas actuales, hemos impulsado el desarrollo de una familia de poliacrilamidas de bajo peso molecular que posean la capacidad de asociarse y viscosificar en condiciones específicas de temperatura y/o salinidad, situación en la cual las HPAM pierden su potencial. Al sintetizar una poliacrilamida de bajo peso molecular y con capacidad asociativa promovemos que la viscosidad sea el resultado de la asociación entre sus cadenas moleculares y no del peso molecular elevado, permitiendo así evitar el impacto de las degradaciones mecánicas y estructurales en la viscosidad efectiva.

La obtención de estas nuevas poliacrilamidas se llevará a cabo paralelamente por medio de dos vías sintéticas: por medio de precipitación en un solvente orgánico (Juárez Data, 2020), y mediante una nueva tecnología basada en el uso de CO2 supercrítico. La utilización de dicho fluido se enmarca en la estrategia ambiental de reducir la huella de carbono en sus procesos, la reutilización de este, y la ventaja de obtener productos secos reduciendo costos de secado.

(Juarez Data, 2020) Juárez Data, R. M., Mattea, F., Strumia, M. C., & Milanesio, J. M. (2020). Effect of including a hydrophobic comonomer on the rheology of an acrylamide-acrylic acid based copolymer.

Journal of Applied Polymer Science, 137(47), 1–12. https://doi.org/10.1002/app.49532

Síntesis Electroquímica de un poli-Tiofeno Conteniendo Unidades de Naftalendiimida. Aplicación en Dispositivos Supercapacitores

M. B. Suárez,1 , J. E. Durantini 1 , L. Macor1 , C. Codoni1 , R. Rubio1 , M. Renfige1 , L. Otero1 , M. A. Gervaldo1 , J. L. Segura2 , D. A. Heredia3

1 IITEMA Departamento de Química, Universidad Nacional de Río Cuarto-CONICET Agencia Postal Nro. 3, X5804BYA Río Cuarto, Córdoba, Argentina.

2 Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, Universidad Complutense de Madrid, Madrid, España.

3 IDAS Departamento de Química, Universidad Nacional de Río Cuarto-CONICET Agencia Postal Nro. 3, X5804BYA Río Cuarto, Córdoba, Argentina.

Email: msuarezramanzin@exa.unrc.edu.ar

Los polímeros orgánicos conductores están siendo ampliamente utilizados en la construcción de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos debido a que presentan características tales como la posibilidad de diseñar estructuras con funcionalidades y morfologías deseadas, como así también su bajo costo de síntesis y estabilidad.1 En particular, en dispositivos de almacenamiento de energía tales como los supercapacitores, los polímeros orgánicos electroactivos son ampliamente utilizados debido a sus excepcionales características de estabilidad frente a los sucesivos ciclos de carga y descarga, su elevada capacidad para almacenar cargas y su elevada velocidad de carga y descarga 2

En el presente trabajo se presenta un polímero sintetizado electroquímicamente derivado del poli-tiofeno conteniendo unidades de nafltalendiimida. La electropolimerización es una técnica muy versátil para la generación de películas poliméricas sobre un sustrato conductor ya que, permite la generación y al mismo tiempo la deposición de dicho polímero a partir del monómero en solución, con un adecuado control de la morfología y el espesor.3 En este caso, la síntesis se realizó mediante voltametría cíclica utilizando un sustrato conductor transparente (ITO), y como monómero precursor un derivado de tertiofeno conteniendo naftaleno-diimida Mediante estudios electroquímicos y espectroscópicos se confirmó el mecanismo de polimerización, el cual ocurre a través de los tiofenos periféricos. La caracterización electroquímica y microestructural del polímero demostró que éste posee propiedades electrónicas adecuadas para su aplicación como material pseucapacitivo en dispositivos de almacenamiento de energía, de modo que se estudió luego su empleo como material activo en la construcción de supercapacitores simétricos. Además, la caracterización espectro-electroquímica demostró que el polímero posee propiedades electrocrómicas, de modo que puede ser empleado en dispositivos transparentes multifuncionales donde los procesos de carga y descarga estén acompañados de cambios en la coloración de la película

1. Sharma, S., Sudhakara, P., Omran, A. A. B., Singh, J., & Ilyas, R. A., Polymers, 13 (2021), 2898.

2. Wang, H., Jiang, N., Zhang, Q., Xie, G., Tang, N., Liu, L., & Xie, Z., Macromolecules, 54 (2021), 3469-3477.

3. Choi, K. S., Han, J. W., Kim, M. H., Yoon, M., Kim, Y. R., & Kim, I. T., Journal of Electroanalytical Chemistry, 848 (2019), 113329.

Aplicación de herramientas computacionales para diseño y evaluación de integridad de instalaciones de FRP

P. Montemartini, E. Rodriguez, J. Morán

Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA) – División Compuestos Estructurales Termorrígidos, Universidad Nacional de Mar del Plata, CONICET, Mar del Plata Email: jmoran@fi.mdp.edu.ar

Durante los últimos 25 años se ha observado un crecimiento exponencial de las aplicaciones de materiales compuestos para la industria energética, principalmente a través de la incorporación de FRP en componentes destinados al transporte y almacenamiento de fluidos (tubulares, recipientes) así como en la protección y reparación de sistemas metálicos mediante la aplicación de recubrimientos. A diferencia de los materiales tradicionales, los materiales compuestos son relativamente nuevos, por lo que la disponibilidad de información para el diseño y evaluación de instalaciones es limitada. En este contexto, el desarrollo de herramientas computacionales específicas permite facilitar las etapas de diseño reduciendo los factores de seguridad empleados, evaluar la criticidad de las condiciones de servicio y la evolución de la integridad estructural de las instalaciones, y finalmente, proponer diseños innovadores que permitan extender la vida útil de los componentes.

Existen numerosas herramientas computacionales de distintos tipos que pueden aplicarse a esta temática [1]. En este trabajo, se presentan casos seleccionados que corresponden a: Método de Elementos Finitos (FEM); Redes Neuronales Artificiales (ANN), Algoritmos Evolutivos (EA).

Con relación a la aplicación de FEM, se presenta un caso de “Diseño de recipientes a presión tipo de acero/FRP para almacenamiento de GNC” y “Análisis de falla de codos bridados de FRP para circuito de enfriamiento de gran diámetro para centrales termoeléctricas”. Se identifican las características distintivas de la aplicación de FEM al caso de FRP como ser la representación de la estructura en forma de capas, importancia y representación de la anisotropía, y evaluación de iniciación y propagación de daño según criterios interactivos [2].

En relación con la aplicación de ANNs, se presenta un caso de evaluación de la adición de nanopartículas (arcillas) en la resistencia a la degradación de matrices termorrígidas utilizadas en tubulares para transporte de petróleo. Se destaca la importancia de la capacidad predictiva de las redes neuronales para seleccionar adecuadamente la composición en función de las temperaturas y tiempos de operación [3].

Finalmente, con relación a la utilización de AEs, se presenta un caso de diseño de recipientes tipo IV y tipo V para almacenamiento de Hidrógeno y Helio utilizando Algoritmos Genéticos. La capacidad de estos algoritmos para reemplazar el diseño tradicional de estructuras de FRP por la técnica de netting permite maximizar la anisotropía del material para diseñar estructuras ad-hoc de forma automatizada.

1. Barbero, Introduction to Composite Materials Design - Second Edition, CRC Press, 2010. ISBN 978-1420079159

2. Ali, A. R. y Ghosh, N. C. (2010). Optimum Design of Pressure Vessel Subjected to Autofrettage Process, 4(10), 1040–1045.

3. Capiel G, Arrosio F, Alvarez V, Montemartini P, Moran J; An Artificial Neural Network (ANN) model for Predicting Water Absorption of Nanoclay-Epoxy Composites; Journal of Materials Science and Chemical Engineering, Vol.07 No.08

4. Churruca M, Morán J. Rodriguez E. Isostrain design of type V composite pressure vessels using evolutionary algorithms. VII International Conference on Science and Technology of Composite Materials (COMAT), Bahía Blanca, Argentina.

Herramientas para la Gestión de Integridad de Instalaciones de Polímeros y Compuestos.

J.F. Uicich, P. Fayó, J.I. Morán, P.E. Montemartini

Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA) – División Compuestos Estructurales Termorrígidos.. Universidad Nacional de Mar del Plata, CONICET, Mar del Plata

Email: pmontema@fi.mdp.edu.ar

Las aplicaciones tradicionales de polímero y materiales compuestos para la producción de energía (tanques, tubulares, recubrimientos, juntas) han tenido un crecimiento considerable en los últimos años. A su vez, las nuevas estrategias de síntesis y caracterización, la posibilidad de diseñar materiales “a medida”, y la capacidad de aplicar herramientas de modelado al diseño y optimización de instalaciones han permitido que los polímeros y compuestos cubran los requerimientos de aplicaciones más exigentes lo cual ha ampliado el mercado de estos materiales dentro del sector energético. Entre otras aplicaciones se destacan los recubrimientos poliméricos utilizados en oleoductos y gasoductos, los tubulares y tanques de material compuesto termorrígido, los sellos y juntas elastoméricas, los tubulares flexibles, las mangueras utilizadas en producción offshore, entre muchas otras (Figura 1).

Los proyectos de producción de energía se plantean a muy largo plazo. Para alcanzar los objetivos técnicos y económicos resulta crítico mantener la integridad de los activos a lo largo de toda su vida útil. La gestión de integridad, por su parte, abarca desde la selección de los materiales hasta la inspección durante el servicio, incluyendo el control de la instalación, el montaje y el monitoreo de los mecanismos de deterioro. La División Compuestos Estructurales de INTEMA ha desarrollado distintos procedimientos que permiten aplicar los conceptos de la Gestión de Integridad en activos cuya criticidad está asociada a componentes de polímeros y/o compuestos. Estos procedimientos permiten evaluar la durabilidad de las instalaciones, extender la vida útil, y predecir el comportamiento en servicio a partir de ensayos de corto plazo.

Bibliografía

G. Capiel, J. Uicich, F. Arrosio, D. Fasce, J. Morán and P.E. Montemartini. Polymer Degradation and Stability 193, 109747, 2021

G. Capiel, J. Uicich, D. Fasce and P.E. Montemartini. Polymer Degradation and Stability. 153, 165-171, 2018.

P.E. Montemartini, A. Orofino, P. Fayó y G. Capiel, in Handbook of Materials Failure Analysis: Case Studies from the Aerospace, Chemical, and Oil and Gas Industries. Editors: Abdel Salam Hamdy Makhlouf and Mahmood Aliofkhazraei, Elsevier Publication, USA. 2015.

Figura 1. Componentes poliméricos y de material compuesto utilizados en la industria energética.