Diseño y modelación mediante impresión 3D, de sistemas híbridos foto-reactor/catalizador para optimizar reacciones de interés medioambiental
- Autores: Jhon Mauricio Aguirre Cortés
- Directores de la Tesis: Esther Bailón García (codir. tes.), Agustín Francisco Pérez Cadenas (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2024
- Idioma: español
- ISBN: 9788411954518
- Número de páginas: 306
- Títulos paralelos:
- Design and modeling by 3D printing of photoreactor/catalyst hybrid systems to optimize reactions of environmental interest
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Ángel Álvarez Merino (presid.), Oscar Hernando Laguna Espitia (secret.), M. Victoria Navarro López (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química por la Universidad de Granada
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
En esta Tesis Doctoral titulada: "Diseño y modelación mediante impresión 3D de sistemas híbridos foto-reactor/catalizador para optimizar reacciones de interés medioambiental" se presentan siete capítulos con la finalidad de mostrar cómo se logra el objetivo general planteado. En resumen, el capítulo I expone la peligrosidad del problema ambiental actual causado por fármacos presentes en el agua, considerados como contaminantes emergentes, los cuales pueden modificar las instrucciones genéticas en el ADN de animales y humanos debido a la ineficiencia de las tecnologías actuales para su eliminación. Además, se destaca que la implementación de la Industria 4.0, como una herramienta disruptiva en fotocatálisis, abre posibilidades sin precedentes para usar las tecnologías de manufacturación aditiva para imprimir en 3D reactores capaces de enfrentar estos desafíos. Así, el capítulo II describe los métodos de síntesis de fotocatalizadores efectivos en la degradación de este tipo de contaminantes emergentes y las técnicas de caracterización empleadas para su evaluación.
Los capítulos III, IV y V presentan nuestros resultados para la aplicación de la tecnología de luces LED de color azul en la foto-degradación de sulfametoxazol, antibiótico seleccionado como molécula modelo difícil de eliminar mediante las tecnologías tradicionales de tratamiento de agua. Utilizando cantidades comparables y optimizadas de fotocatalizador, esta estrategia permite seleccionar el catalizador en fase polvo que, en dispersión acuosa, presenta el mejor rendimiento entre diferentes semiconductores formados por óxidos binarios de titanio, cerio, zirconio, zinc, así como vanadatos de bismuto, gracias a la obtención de las fases cristalinas deseadas mediante los métodos de síntesis empleados.
El capítulo VI muestra la optimización de la técnica de aerografía para depositar e inmovilizar la misma cantidad de fotocatalizador, optimizado previamente sobre los canales de microreactores de policarbonato transparente impreso en 3D a usando la técnica de modelado por deposición fundida (FMD, por su sigla en inglés). Posteriormente, utilizando la misma tecnología LED, el mismo volumen y concentración del contaminante, se describe cómo se selecciona la mejor configuración geométrica de canales en la estructura que, en combinación con el caudal de recirculación adecuado, maximiza la eficiencia del fotocatalizador más eficaz, obteniendo así un sistema híbrido e identificando la mejor combinación microreactor - fotocatalizador.
El Capítulo VII resume las conclusiones generales de las tesis obtenidas de cada uno de los capítulos anteriores.
