Tesis doctorales

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La activación alcalina como procedimiento para el desarrollo de nuevos cementos belíticos
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2017-06-30) Sánchez Herrero, María José; Fernández Jiménez, Ana María; Palomo Sánchez, Ángel; Rojas Cervantes, María Luisa
Los procesos industriales, entre los que se incluye la industria cementera, constituyen una fuente importante de emisiones de CO2 a la atmósfera. Es por ello que, con el objetivo de reducir estas emisiones, la industria cementera ha realizado un gran esfuerzo durante los últimos años mejorando la eficiencia de los hornos, empleando combustibles alternativos y reduciendo el factor clínker mediante el empleo de adiciones minerales al cemento (SCM). Sin embargo, un incremento en el porcentaje de estas adiciones minerales puede afectar negativamente el desarrollo mecánico resistente inicial de los cementos tradicionales. No obstante, el empleo de grandes cantidades de SCM es posible en los denominados cementos alcalinos. Estos cementos presentan, como norma general, activadores de naturaleza fuertemente alcalina que favorecen la reactividad de los aluminosilicatos de partida. Sin embargo, el uso a nivel industrial de disoluciones alcalinas de elevada concentración implica una serie de dificultades asociadas, principalmente, al manejo de estas disoluciones. Por tanto, con el objetivo de conseguir un cemento más sostenible y con prestaciones similares o incluso mejores que las del cemento Pórtland tradicional, durante los últimos años se han llevado a cabo numerosas investigaciones surgiendo así los denominados cementos híbridos o mixtos. Estos cementos están basados en la tecnología combinada del cemento Pórtland (OPC) y los cementos alcalinos, y constituyen una alternativa interesante, debido no solo a las buenas prestaciones que desarrollan, sino también a la amplitud composicional que permiten. En esta Tesis Doctoral se plantea diseñar, a escala de laboratorio y posteriormente a nivel industrial, un cemento híbrido a partir de un clínker belítico mineralizado, cenizas volantes y un activador alcalino en estado sólido. Antes de proceder a la elaboración del cemento híbrido, y dadas las características alcalinas del sistema, se considera de especial interés conocer el comportamiento de las fases mineralógicas que integran el clínker de cemento en diferentes condiciones alcalinas. Por tanto, la primera parte de esta memoria de Tesis se centra en el análisis de las fases del clínker tras su hidratación en diferentes medios alcalinos, mientras que la segunda parte del trabajo se basa en el diseño de un clínker belítico mineralizado y un cemento híbrido “belítico-alcalino” en el laboratorio, y la reproducción posterior del clínker y el cemento a escala industrial. Los resultados obtenidos en torno al análisis de las fases del clínker han permitido, no solo asentar los conocimientos básicos en torno a estos sistemas híbridos, sino evaluar de forma paralela el comportamiento de varios activadores alcalinos. El análisis del activador es esencial, ya que es un componente fundamental en los cementos híbridos, y la correcta selección del mismo es la clave para transitar con éxito desde la etapa de investigación en el laboratorio a la etapa de desarrollo industrial. Respecto al diseño industrial del clínker y el cemento, los resultados obtenidos ponen de manifiesto que los análisis realizados en el laboratorio son reproducibles a escala industrial. El cemento híbrido “belítico-alcalino” no sólo cumple con los requerimientos técnicos hoy día exigidos en la construcción, sino que además constituye un ejemplo de sostenibilidad con el medio ambiente, ya que permite reducir las emisiones de gases a la atmósfera y disminuir el consumo energético mediante el empleo de la tecnología combinada de la activación alcalina con los mineralizadores y fundentes.
Adhesivos "Tack-melt" atóxicos para su empleo en tratamientos restaurativos de pintura sobre tela: tipificación y análisis
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2017-07-14) Martín Rey, Susana; Durand Alegría, Jesús Senén; Martín Martínez, José Miguel
En el área de Conservación y Restauración del Patrimonio pictórico sobre tela, se realizan procesos de refuerzo textil, cuando un tejido ya no cumple su función sustentante de los materiales pictóricos, y requiere de otra tela adicional que lo refuerce y devuelva su resistencia físico-mecánica inicial. O cuando presenta daños puntuales como desgarros, rotos, etc. que son necesarios reforzar mediante la adhesión de. una tela adicional que los repare. El empleo de adhesivos de contacto, se fue extendiendo de forma profusa en los talleres europeos a partir de las décadas de los años 60 y 70 del siglo XX. Se trataba fundamentalmente de mixturas que permitían el trabajo a temperatura ambiente sin la aplicación de calor en las pinturas, teniendo que aplicar en las obras presión controlada para lograr una correcta adhesión entre sustratos. Su uso, supuso una alternativa muy ventajosa, frente a los materiales orgánicos naturales de base proteica que se habían venido empleando hasta el momento. Donde la aplicación incontrolada de humedad y temperatura, había provocado en los casos más desafortunados daños irreversibles en el patrimonio artístico, con desprendimientos del color o encogimientos del soporte textil, además de los riesgos derivados de oxidación, higroscopia y deterioro biológico a los que estas sustancias eran susceptibles. Sin embargo, se trataba de materiales no formulados ex profeso para el área al que iban destinados, principalmente dispersiones acuosas de acetato de polivinilo PVAc (vulgarmente conocidas como 'cola blanca'). Su tenacidad y gran resistencia a la tracción proporcionaba uniones adhesivas considerablemente resistentes y no fácilmente eliminables, con el consiguiente riesgo que ello supon la para las obras. Vistos los graves daños los adhesivos PVAc proporcionaron en numerosas obras, a finales de la década de los 70 se comenzaron a formular los primeros adhesivos anaeróbicos, destinados a ser empleados en refuerzos textiles realizados a temperatura ambiente. Se perseguía así reducir el impacto negativo que el calor provoca en las pinturas, sin reparar en los riesgos que supon la para la salud del restaurador, el empleo de disolventes nocivos como sustancias espesantes de estas mezclas. Prevalecla de esta forma la importancia de las obras ante la salud de los restauradores. Inicialmente se trataba de mezclas adhesivas de copolímeros basados en acrilacrilatos y metacrilatos con cuatro o más átomos de carbono. Las propiedades adhesivas finales de estas mezclas, resulta muy dispar debido a la copolimerización existente entre los monómeros de acrilato y metacrilato, y otros monómeros funcionales de la composición. Los disolventes empleados como agentes espesantes eran hidrocarburos aromáticos (principalmente tolueno, benceno y xileno), empleados sin valorar los riesgos nocivos a los que se sometla el restaurador. Esta tesis doctoral, se centra en la determinación de mejoras a realizar en las composiciones adhesivas anaeróbicas empleadas desde el siglo XX por los restauradores, en los refuerzos estructurales de las pinturas sobre tela. Se persigue formular nuevas mixturas atóxicas mediante polímeros reticulados (geles), que aporten soluciones de calidad actualizadas y novedosas en dicho área. Las líneas de estudio desarrolladas en esta investigación han sido: • Análisis de los parámetros aportados por estos nuevos sistemas adhesivos, atendiendo a su respuesta frente a fenómenos de hinchamiento, flexión y dureza. • Optimización del perfil de las formulaciones, con la inclusión de sustancias conservantes eco-sostenibles y pollmeros lineales como agentes de mejora. • Valoración las propiedades adhesivas de las nuevas formulaciones atóxicas para su empleo o no en tratamientos restaurativos de pintura sobre lienzo, según los principios deontológicos en Conservación y Restauración del Patrimonio. La metodología experimental se localizó en la realización de diferentes probaturas de testado para valorar las propiedades qulmicas, mecánicas y físicas de los materiales objeto del estudio, como: pH, dureza, shear, tracción, flexibilidad, deterioro y adhesión. El envejecimiento acelerado de los materiales, nos ha permitido conocer su respuesta tanto a corto como a largo plazo, y su adecuación o no a ser aplicados como adhesivos de refuerzo en pinturas sobre lienzo. De esta forma, se ha podido determinar como el empleo de los agentes biocidas naturales oleosos objeto de este estudio, suponen una alternativa adecuada y eco saludable, a los antifúngicos sintéticos de base carcinógena, empleados hasta el momento por los conservadores-restauradores en intervención de pintura sobre tela.
Análisis de contaminantes orgánicos en muestras biológicas humanas con técnicas cromatográficas
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad de Ciencias. Departamento de Ciencias Analíticas, 2015-12-16) Bartolomé Jimeno, Mónica; Castaño Calvo, Argelia; Gallego Picó, Alejandrina; Garcinuño Martínez, Rosa María
Como consecuencia de algunas actividades antropogenicas (industriales, agricolas etc.) se generan compuestos quimicos que, en muchos casos, provocan efectos adversos sobre la salud y el medio ambiente. Estos contaminantes se incorporan a los organismos vivos a traves de todos los compartimentos ambientales y diferentes y multiples vias de exposicion. Entre los contaminantes considerados prioritarios se encuentran los contaminantes organicos persistentes (COP), que son uno de los grupos de productos quimicos de mayor preocupacion desde el punto de vista ambiental y de salud publica por sus propiedades toxicas y resistencia a la degradacion. Los COP son xenobioticos, y pueden viajar grandes distancias por el aire y el agua por lo que se bioacumulan en numerosas especies y se biomagnifican a traves de la cadena trofica. Estos compuestos tienen efectos globales produciendo un problema de salud o ambiental en areas alejadas de las fuentes en que se producen, siendo dificil relacionarlas con las mismas. El problema ocasionado por los COP ha impulsado la firma del Convenio de Estocolmo (2001), cuyo objetivo es proteger la salud humana y el medio ambiente de contaminantes organicos persistentes, reduciendo o eliminando sus emisiones en el medio ambiente. Tambien existen otros contaminantes que, aunque no son persistentes, inciden de forma directa en la salud humana. La exposicion a humo de tabaco ambiental (HTA), segun la OMS, es responsable de la muerte de mas de 6 millones de personas al ano. ). El humo del tabaco debe ser considerado como una mezcla compleja de sustancias toxicas, incluidos algunos COP. Pero para poder conocer la exposicion de la poblacion general a estos contaminantes es necesario realizar estudios de biovigilancia. Ademas este tipo de estudios nos permitiran establecer los valores bases (niveles de corte) o el grado de eficacia de las leyes implantadas para reducir o eliminar la presencia de estos contaminantes ambientales (Convenio de Estocolmo, Ley antitabaco, etc.). Lo expuesto anteriormente ha motivado el presente proyecto de esta tesis doctoral, cuyo objetivo principal se centra en el desarrollo de tecnicas analiticas para la deteccion y cuantificacion de contaminantes organicos en matrices humanas suficientemente selectivas para diferenciar el analito de otros interferentes propios del fluido biologico, y posteriormente ser aplicadas en estudios de biovigilancia para obtener datos estadisticos de exposicion a dichos contaminantes en poblacion general. Los objetivos especificos enmarcados en esta tesis doctoral son los siguientes: Desarrollo y validacion de metodologia analitica para el analisis de biomarcadores de algunos compuestos organicos en muestras biologicas humanas y posterior aplicacion en estudios de biovigilancia de poblacion espanola a escala nacional (hidrocarburos aromaticos policiclicos y bifenilos policlorados) y regional o local (cotinina y sustancias perfluoradas): ƒ{ Metodos analiticos en muestras de orina humana: „« Determinacion de hidroxilados de hidrocarburos policiclicos aromaticos (PAH) „« Determinacion de cotinina, metabolito de la nicotina ƒ{ Metodos analiticos en muestras de suero humano: „« Determinacion de bifenilos policlorados (PCB) „« Determinacion de sustancias perfluoradas (PFAS) Los metodos desarrollados han seguido las nuevas tendencias en las determinaciones analiticas: minimizar el tratamiento de muestra, bajo consumo de disolventes, pequenos volumenes de muestras, menores costes, etc. Algunos de los metodos analiticos desarrollados han mejorado la metodologia existente en terminos de LOQ y LOD, tiempo y coste, siendo algunos de ellos muy novedosos. Todos ellos son metodos optimizados para los estudios de biovigilancia, que implican un volumen de muestra limitado y gran numero de muestras. Por otra parte, estos metodos han sido utilizados en el primer estudio de biovigilancia en poblacion general reportando los primeros datos para España de estos contaminantes.
Análisis de distribuciones de carga espacial emitidas por atomización electrohidrodinámica (electrospray) en vacío
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2018-10-16) Hernández San José, Casiano; Arias Zugasti, Manuel
El método de atomización electrohidrodinámica consiste en la emisión de un spray de gotas submicrométricas cargadas eléctricamente (o electrospray), el cual se genera al aplicar un campo eléctrico con una intensidad superior a un valor crítico sobre la superficie libre de un líquido con una cierta conductividad, situado en la boca de un tubo capilar denominado emisor. Al superar este valor umbral, la superficie libre del líquido en la punta del emisor adopta la forma de un cono, denominado cono de Taylor. En la configuración más habitual, desde el vértice del cono se expele un microchorro o jet, el cual, debido a la inestabilidad de Rayleigh, se rompe generando el spray de gotas cargadas. El tamaño de las gotas que forman el electrospray depende fundamentalmente de la viscosidad, la conductividad eléctrica y la tensión superficial del líquido. En particular, las gotas producidas son más pequeñas conforme aumenta la conductividad del líquido. Por esta razón, el método de atomización electrohidrodinámica adquiere interés práctico sólo en líquidos conductores. En la inmediata vecindad de la punta de emisión existe una región dominada por los efectos de la distribución de la carga espacial, la cual se denomina región de carga espacial. En dicha región, la repulsión electrostática mutua ejercida por las partículas domina sobre el campo eléctrico externo. Esto hace que las trayectorias seguidas por las gotas cargadas se separen rápidamente, haciendo que aumente considerablemente la anchura del spray emitido. Como consecuencia de esta rápida separación de las trayectorias, la densidad espacial de carga decae rápidamente a medida que aumenta la distancia a la punta, alcanzándose una región donde el campo externo domina sobre el campo debido a la distribución de carga espacial. La técnica de atomización electrohidrodinámica en líquidos conductores ofrece importantes aplicaciones prácticas, por ejemplo, en el recubrimiento de membranas con sustancias catalíticas, en propulsión espacial, en encapsulado de partículas, etc. En todas estas aplicaciones, resulta fundamental predecir de manera precisa la forma del electrospray emitido, así como la intensidad máxima de corriente que puede lograrse en régimen estacionario antes de que la distribución espacial de carga emitida bloquee el electrospray. En particular, es fundamental conocer con precisión cómo varía la anchura del electrospray emitido con la distancia a lo largo del eje, ya que ello permitirá optimizar el diseño de electrodos intermedios, conocidos como extractores. Los extractores suelen emplearse para dirigir axialmente las partículas cargadas, evitando su eventual retroceso hacia el emisor debido al campo generado por la carga espacial, permitiendo de esta forma aumentar la intensidad máxima emitida por el electrospray, así como empaquetar números relativamente altos de puntas emisoras en un espacio reducido. El objetivo de este trabajo es el análisis teórico de la distribución espacial de carga emitida por electrosprays en vacío y en régimen estacionario. La descripción matemática del sistema se realizará por medio de la aproximación del continuo. El trabajo se centrará en la descripción de distribuciones de carga monodispersas, esto es, todas las gotas emitidas son idénticas. El punto de partida del trabajo es el modelo Euleriano simplificado (SEM) propuesto por J. Fernández de la Mora en 2012 para la descripción de la distribución espacial de carga emitida en un electrospray en vacío, en aproximación estacionaria y axisimétrica. En este modelo se describe un electrospray monodisperso desde un punto de vista euleriano por medio de la aproximación del continuo. De esta forma, la descripción del electrospray se realiza en términos de tres campos: la densidad numérica de gotas, el campo de velocidades de las gotas y el potencial eléctrico, los cuales dependen sólo de dos coordenadas espaciales en un sistema de referencia fijo en el laboratorio. Asumiendo que todas las partículas parten con la misma velocidad del electrodo emisor, considerado éste como una superficie equipotencial, se encuentra que el campo de velocidades de las partículas es irrotacional y, por tanto, puede describirse por medio de un potencial de velocidad. De esta forma, la descripción completa del electrospray es posible por medio de sólo tres campos escalares: el citado potencial de velocidad, junto con la densidad numérica de partículas y el potencial eléctrico. Estos tres campos escalares están determinados por tres ecuaciones en derivadas parciales: la ecuación de conservación de la energía, la ecuación de Poisson y la ecuación de continuidad, las cuales proporcionan las ecuaciones fundamentales del modelo matemático. A pesar de la simplicidad que consiste en describir el sistema por medio de sólo tres campos escalares, el problema ofrece dificultades de índole matemático. En primer lugar, el citado sistema de ecuaciones en derivadas parciales no es susceptible de ser resuelto de manera analítica ya que incluye ecuaciones no lineales, lo que implica que la resolución matemática del sistema de ecuaciones debe realizarse numéricamente. En segundo lugar, otra dificultad que se plantea tiene su origen en las singularidades características de la geometría del cono de Taylor, en particular la existente en la inmediata vecindad del vértice del cono. Estas singularidades deben resolverse de forma analítica antes de iniciar la correspondiente integración numérica del sistema. El presente trabajo se centrará en la descripción de la distribución espacial de carga en una cierta vecindad del vértice del cono de Taylor donde los efectos de carga espacial son importantes y deben tenerse en cuenta. Esto motiva que el trabajo de esta tesis tenga tres partes diferenciadas: 1. Implementación de un método numérico que permita resolver el sistema de ecuaciones diferenciales del modelo matemático. 2. Resolución analítica de la singularidad que presenta la densidad de carga espacial en el vértice del cono, lo que permite obtener la forma asintótica de la solución cerca del vértice. 3. Aplicación de ambas estrategias con el fin de obtener una solución completa, válida, tanto en la inmediata vecindad del vértice del cono, como más lejos. La memoria de esta tesis se distribuye en ocho capítulos y cinco apéndices. En el primer capítulo se establecen los objetivos fundamentales del trabajo. En el capítulo segundo se trata el estado del arte y la descripción de la cuestión que se investiga en el trabajo. En el capítulo tercero se introduce el SEM y se formula matemáticamente el problema, con sus ecuaciones diferenciales en derivadas parciales y condiciones de contorno. En el cuarto capítulo se implementa un algoritmo en diferencias finitas para la resolución numérica de las ecuaciones del SEM. En el quinto y sexto capítulo se estudia, dentro del SEM, la singularidad de la densidad de carga espacial cerca del vértice, lo que proporciona el comportamiento asintótico del electrospray en la inmediata vecindad del vértice. En el séptimo capítulo se aplica el algoritmo numérico del SEM en diferencias finitas, implementado y probado en el capítulo cuarto, para obtener el comportamiento del electrospray lejos del vértice. En el último capítulo se enumeran las principales contribuciones al problema investigado en este trabajo y las futuras líneas de investigación que pueden derivarse del estudio realizado. Finalmente, la memoria termina con cinco apéndices con cuestiones de índole matemático cuyo tratamiento puede separarse del texto principal.
Análisis de la evolución neurocraneal en la radiación temprana de Eusuchia
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2019-06-06) Serrano Martínez, Alejandro; Ortega Coloma, Francisco; Florent Knoll, Fabien
Los crocodilomorfos son un linaje de gran éxito evolutivo, abarcando 230 millones de años desde su origen, a finales del Triásico, hasta la actualidad. Los restos de estos animales son comunes en yacimientos mesozoicos y cenozoicos de todo el globo, mostrando una gran diversidad y abundancia en estos ecosistemas pretéritos. Entre estos, destaca el yacimiento de Lo Hueco (Cretácico Superior, Fuentes, Cuenca), por la elevada cantidad y excepcional preservación de restos de crocodilomorfos hallados. Los caracteres morfológicos observados en los especímenes extraídos en el yacimiento de Lo Hueco han permitido establecer tres morfotipos de eusuquios basales, dos de ellos atribuidos a nuevas especies endémicas de este yacimiento: Lohuecosuchus megadontos, Agaresuchus fontisensis y Allodaposuchidae indeterminado. En la presente tesis doctoral se reconstruyen y describen las cavidades intracraneanas de varios de los ejemplares de eusuquio basal procedentes del yacimiento de Lo Hueco. Los especímenes fueron escaneados mediante Tomografía Axial Computarizada (TAC), que permite acceder al interior del fósil para reconstruir las cavidades internas, incluyendo el encéfalo, el oído interno, y los sistemas de senos faringotimpánicos y paranasales. Estas cavidades alojaron también algunos de los órganos sensoriales de estos animales, y mediante una serie de medidas lineales y volumétricas de estas regiones se ha podido estimar las capacidades neurosensoriales y cognitivas que tenían estos animales en vida. Estos datos se han comparado con los de varios ejemplares de crocodilios actuales de distintos tamaños, así como taxones externos a Crocodylomorpha, como aves, escamosos o tortugas. Los resultados muestran que las cavidades intracraneanas de los cocodrilomorfos son estructuras muy conservadoras, siendo las de los taxones actuales muy similares a los ya presentes en las formas basales del grupo. Sin embargo, se han encontrado algunos caracteres que parecen variar siguiendo un patrón filogenético, como la forma de la superficie dorsocaudal del cerebro, la forma de los divertículos intertimpánicos o la longitud relativa del seno faríngeo medio. Los resultados también confirman que las capacidades neurosensoriales y cognitivas presentes en las especies actuales de crocodilios, como un agudo sentido del olfato y la vista o una adaptación auditiva a frecuencias bajas, ya estaban presentes en los miembros basales de Eusuchia.
Análisis y evaluación del riesgo toxicológico de exposición al arsénico de una muestra poblacional española
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2022) Fernández Rodríguez, Pablo; Martín Aranda, Rosa María; Hurtado De Mendoza, Jorge; López Colón, José Luis
Aplicaciones de la nanofiltración para el acondicionamiento del agua potable destinada a la industria farmaceútica y tratamiento de vertidos tóxicos conteniendo metales pesados cromo (IV) y plomo (II)
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad de Ciencias. Departamento de Química Inorgánica y Química Técnica, 2017-09-22) Otero Fernández, Alberto; Otero Hermida, José Antonio; Maroto Valiente, Ángel
1.- PLANTEAMIENTO Los procesos de filtración con membranas mediante gradiente de presión, (Pressure-driven Membrane Processes, PDMP) son los que tienenuna mayor implantación en Jos tratamientos de las aguas a escala industrial. Estos procesos de separación, se han dividido tradicionalmente entres rangos: microfiltración (MF); ultrafiltración (UF) y ósmosis inversa (01). El último proceso incorporado a los anteriores, se denomina la nanofiltración (NF). La Nanofiltración (NF) [1] es un proceso intennedio entre Ja Ultrafiltración y la Osmosis Inversa. El umbral de corte se sitúa en el intervalo comprendido entre 200 y 1000 Dalton. El nombre de nanofiltración deriva del hecho de que el diámetro medio del poro es del orden de 1 nanómetro (nm) ( 1ff9 m) La presión de operación está comprendida entre 1.0 y 4.0 MPa (10-40 bar). En los últimos años, la nanofiltración (NF)ha alcanzado un elevado nivel de desarrollo, siendo diseñada inicialmente para el ablandamiento de aguas, sus aplicaciones potenciales van en aumento fundamentalmente en el tratamiento de aguas. También está teniendo un gran desarrollo en el tratamiento de vertidos procedentes de numerosas industrias: papelera, textil, galvanotécnica y láctea entre otras. El tratamiento de las aguas constituye un sector en el que la Nanofiltración (NF) está alcanzando un gran desarrollo, con el objeto de reducir y controlar la contaminación de origen orgánico e inorgánico, pennitiendo así cumplir los objetivos de la nueva Directiva Marco del Agua 2000/60/CE (DMA). Además, la introducción de la nueva Directiva está produciendo cambios profundos en la gestión de los recursos hídricos a nivel industrial. El agua para uso farmacéutico requiere alta pureza para garantizar que no hay interferencia de contaminantes que afectan a la calidad de los medicamentos que se producen o se inyectan, que es crucial para su eficacia y la salud del paciente. Las farmacopeas describen varios tipos diferentes de agua para uso farmacéutico se pueden dividir en dos grandes grupos: Agua Purificada (PW) y agua para inyección (WFI). Uno de los grandes problemas medioambientales Jo constituye la presencia de metales pesados en las aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable. Este tipo de contaminantes suelen ser muy refractarios a las tecnologías convencionales, utilizadas en los tratamientos de las aguas. La actividad urbana, industrial y minera arroja al ambiente metales tóxicos como plomo, mercurio, cadmio, arsénico y cromo, muy dañinospara la salud humana y para la mayoría de formas de vida. La presente Tesis Doctoral pretende abordar dos aplicaciones industriales de la nanofiltración de gran relevancia, como son: (a) El acondicionamiento del agua potable obtención de agua de calidad farmacéutica a partir de una fuente de agua potable, con un pretratamiento mediante nanofiltración. (b) El tratamiento de los vertidos tóxicos que contienen metales pesados, como el Cromo (VI) y el Plomo (11) 2.- DESARROLLO La ejecución, desarrollo y desglose de tareas. abarca la realización de las siguientes actividades concretas: (1) Caracterización de macroscópica de las membranas comerciales de nanofiltración (NF). Se realizará la caracterización macroscópica de las membranas de nanofiltración (NF) a nivel de aplicación en la planta piloto semiindustrial. en uno o más parámetros como el flujo de permeado (Je). rechazo (R(%)) y constante de permeabilidad (Aw). hallando las curvas R/Jp, y comprobando los procesos de transporte con disoluciones modelo. (2) Caracterización superficial de las membranas comerciales de nanofiltración (NF). Se realizará mediante las técnicas de : Potencial "z"; X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) y Atomic force microscopy (AFM). (3) Tratamiento del agua potable mediante nanofiltración para la industria farmacéutica . Se pretende utilizar la nanofiltración como etapa previa a la osmosis inversa (01). para la producción de agua de calidad farmacéutica. De esta forma se reducirán el número de pasos de 01 y al mismo tiempo. se pretende estudiar la posibilidad de eliminar el proceso de intercambio iónico, que se utiliza de forma convencional en el ablandamiento de aguas. (4) Tratamiento mediante NF de vertidos tóxicos conteniendo metales pesados como el Cromotvll y el Plomo (11). Se evaluará el uso de la nanofiltración como nueva tecnología para el tratamiento de vertidos altamente tóxicos quecontienen metales pesados (Cr(VI) y Pb(ll)), utilizando un rango de concentraciones bajos( 1-100 ppm), donde no es posible su eliminación mediante las tecnologías convencionales. (5) Evaluación de la minimización del impacto ambiental y recuperación de agua en las aplicaciones estudiadas. Los permeados obtenido de la etapa de nanofiltración utilizando diferentes membranas. pueden ser destinados a la recuperación de agua, para ser usada con distintos fines. (6) Modelado de los procesos. A partir de los resultados obtenidos y la optimización de las condiciones de operación. permitirán desarrollar los modelos relativos al proceso de transporte a través de las membranas de nanofiltración (NF). facilitando así el futuro escalado a nivel industrial. Se utilizará el modelo de TI: S ie ler-Kedem, así como la metodolo ía de diseño factorial y superficie respuesta. 3.- CONCLUSIONES Se hacen aportaciones interesantes sobre las aplicaciones de la nanofiltración (NF) con el objeto de sustituir ventajosamentea una de las etapas del doble paso de ósmosis inversa (RO-RO), remplazando la primera etapa por NF, convirtiendo el proceso de dos etapas en NF-RO. Según los datos experimentales obtenidos, la incorporación de la nanofiltración puede seruna tecnología muy prometedora para la producción de agua de calidad farmacéutica y otros tipos de agua de alta pureza. Desde el punto de vista estructural se han caracierizado macroscópicamente las membranas de nanofiltración: AFC80, AFC40 y AFC30, determinando la permeabilidad para el agua destilada (Aw), el flujo de permeado (Jp) y el rechazo salino (R,%). En cuanto a la caracterización superficial de las membranas para la determinación de su carga superficial, se presentan resultados valiosos sobre la determinación del Punto lsoeléctrico (PI) mediante medidas del el potencial "z"; También se consiguen interesantes y muy novedosos resultados sobre el conocimiento de la composición de la capa activa, de la cual dependen en definitiva sus propiedades de separación, utilizando para ello la tecnología de XPS, cuyos datos corroboran la carga negativa de las membranas, obteniendo la secuencia de menos negativa a más negativa (AFC80 < AFC40> AFC30). Esta información también coincide con los criterios de Peeters, sobre la naturaleza de la carga de la capa activa de las membranas, a partir de los datos obtenidos sobre el rechazo salino. También se determinó la topografia de la superficie de las membranas, así como la distribución del tamaño de poro de las mismas. Finalmente se presentan unos excelentes resultados en cuanto a la eficacia del empleo de la tecnología de la nanofiltración (NF), para la eliminación de la contaminación de las aguas, derivada de la presencia de los metales tóxicos como el Cr(VI) y ePb(ll), que periten cumplir con la normativa de la EPA y WHO.
Aproximaciones de modelos de cadenas de Markov controladas y juegos markovianos en tiempo continuo
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad de Ciencias. Departamento de Estadística, Investigación Operativa y Cálculo Numérico, 2016-01-19) Lorenzo Magán, José María; Prieto Rumeau, Tomás
Esta tesis estudia métodos de aproximación para cadenas de Markov controladas en tiempo continuo y para juegos markovianos bipersonales de suma cero en tiempo continuo. Estos modelos dinámicos ya han sido estudiados desde el punto de vista teórico pero, en general, no es posible obtener explícitamente los valores óptimos de los problemas ni las estrategias óptimas, debido a la complejidad de las correspondientes ecuaciones de optimalidad. Es por ello que se introducen aquí métodos de aproximación que permitan aproximar numéricamente dichos valores óptimos y las correspondientes estrategias óptimas. En un contexto más general, la idea es proponer una definición de convergencia de una sucesión {Mn}n?1 de modelos de cadenas de Markov controladas a un modelo M, cuya solución óptima se quiere aproximar. Se darán entonces condiciones bajo las cuales la convergencia Mn ? M implique la convergencia de los valores óptimos y de las políticas óptimas de Mn a los de M. Esta misma problemática se abordara para la convergencia Gn ? G para juegos de Markov de suma nula. Los modelos de control y juegos considerados tienen espacio de estados numerable, espacios de acciones de Borel, y sus tasas de transición y pago pueden ser no acotadas. Se estudiarán los criterios de optimalidad del pago descontado y del pago promedio. Las hipótesis principales que se harán sobre estos modelos incluyen desigualdades de tipo Lyapunov sobre las tasas de transición, continuidad del pago y de las tasas de transición, y compacidad de los conjuntos de acciones. Además de los resultados de convergencia de los valores óptimos de los modelos de control M y juegos G, se estudiaran las tasas de convergencia de los valores óptimos de Mn y Gn, cuando estos se definen mediante una truncación finita de los espacios de estados y acciones de los modelos originales. Se probara que estas tasas están estrechamente relacionadas con el máximo exponente para el que se obtiene una desigualdad de Lyapunov. Los resultados teóricos obtenidos se ilustran con varias aplicaciones a modelos de poblaciones y procesos de nacimiento y muerte. De esta manera, se prueba también que los métodos de aproximación estudiados son una herramienta potente que permite estimar con precisión la solución óptima de modelos estocásticos de decisión complejos.
Caracterización de las aguas del Canal San Martín, Santiago del Estero, Argentina
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2018-07-13) Acosta Rosales, Carina Andrea; Fernández Hernando, Pilar; López Pasquali, Clara Elena
El Canal San Martín, cruza de norte a sur la ciudad de Santiago del Estero (ciudad capital de la provincia homónima). En su recorrido pasa por diferentes barrios densamente poblados. Es un canal revestido a cielo abierto que recibe las aguas pluviales y de desechos de las zonas por donde circula, alterando de esta forma la calidad del agua en su recorrido. En los meses de elevadas temperaturas se utiliza como balneario especialmente por los niños de zonas aledañas a su recorrido Las inclemencias del clima y el gran aporte de residuos especialmente en la época estival, producen una importante degradación de las aguas de este canal, lo que altera el ecosistema e impacta en las actividades de recreación y riego. Si bien la población en general lo utilizan como balneario, los niños son prioritariamente los grupos poblacionales más expuestos, ya que no tienen conciencia del eventual riesgo que supone el sumergirse en esas aguas, y ante la poca información existente sobre la calidad de esas aguas, surge la necesidad de conocer las características de las mismas a fin de determinar la presencia de posibles contaminantes que puedan afectar la salud de los grupos poblacionales de riesgo. Dado que carece de control sanitario y de indicaciones o advertencias adecuadas por parte de los organismos responsables, para impedir la utilización del canal como balneario en esta memoria de investigación se plantea como objetivo principal realizar la "Caracterización de las aguas del Canal San Martín, Santiago del Estero, Argentina", en su recorrido por la ciudad especialmente en la época de intenso calor. Para el análisis se seleccionaron 7 sitios de muestreo distribuidos en el área del estudio y en cada uno de ellos se tomaron 6 muestras, en diferentes estaciones del año desde septiembre de 2014 hasta abril de 2017. Se han puesto a punto metodologías de análisis para la determinación de parámetros físicos, químicos y biológicos (temperatura, pH, dureza, conductividad, sólidos totales disueltos, oxígeno disuelto, cloruros, alcalinidad, dureza total, hierro, sulfatos y materia orgánica, fenoles totales, nitritos, nitratos, Coliformes totales, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa). En base a los resultados obtenidos se pretende crear conciencia del eventual riesgo que presupone a las personas el uso de ese canal de riego usado con fines recreativos, en su paso por las zonas más pobladas de la ciudad y pondrán a disposición de los responsables de las distintas administraciones con competencia en el tema, para estudiar más a fondo los problemas y consecuencias que, actualmente y en un futuro, puede acarrear el utilizar el Canal San Martín para fines recreativos.
Caracterización de materiales cerámicos reciclados para su uso en cementos
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2020) Sánchez Vigil de la Villa, Isabel; Zapardiel Palenzuela, Antonio; García Giménez, Rosario
Casimir forces, entanglement and conformal invariance in inhomogeneous quantum chains
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2023-06-06) Mula Martín, Begoña; Rodríguez-Laguna, Javier; Santalla, Silvia Noemí
Catalizadores ácidos basados en polioxometalatos aplicados en transformaciones de derivados de la biomasa
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2019-06-21) García Bosch, Nadia; Guerrero Ruiz, Antonio Ricardo; Rodríguez Ramos, Inmaculada
Si prestamos atención a la gran mayoría de los objetos que nos rodean actualmente, veríamos la importancia que cobran los productos químicos dentro de nuestra vida. Cualquier objeto considerado básico en nuestro día a día está fabricado a partir de compuestos químicos sintéticos, generalmente derivados de la industria petroquímica. Como es bien conocido por todos, el petróleo es una gran fuente primaria capaz de abastecernos de una gran cantidad de compuestos y de materiales, desde los combustibles a los plásticos, pasando por los detergentes, disolventes, ceras, etc. Sin embargo, no podemos olvidar que esta fuente natural es de origen fósil y por tanto de reservas limitadas. Además, la utilización masiva de petróleo conduce a numerosos efectos contaminantes, entre otros a una transferencia del carbono fósil a la atmósfera, en forma de CO2, que da lugar al efecto invernadero y al calentamiento global. Es por ello que se han de abrir nuevos horizontes de cara a conseguir productos químicos a partir de fuentes renovables y sostenibles. Entre ellas la biomasa pasará en los próximos lustros a ser determinante en esta evolución de la industria química. Esta tesis se centra en parte de este reto científico tan ambicioso en el que se encuentra actualmente sumergida la sociedad científica, ya que tiene como objetivo el estudio de la optimización de reacciones catalizadas a partir de derivados primarios de la biomasa. Se centra pues, en la síntesis de nuevos catalizadores eficientes que sean capaces de obtener, con altos rendimientos, compuestos químicos de alto valor añadido, siendo además una alternativa a los sintetizados a partir del petróleo. En primer lugar, se ha estudiado la deshidratación de azúcares, como la fructosa, para la obtención del 5-hidroximetil furfural (5HMF). Esta reacción es muy estudiada en la actualidad, ya que este producto, 5HMF, es considerado una de las moléculas “plataforma” más importantes; debido a que a partir de él se pueden obtener muy diversos compuestos químicos. La reacción de deshidratación de la fructosa para producir 5HMF está catalizada por ácidos, habiéndose constatado que los catalizadores heterogéneos sólidos, como las zeolitas o las resinas de intercambio catiónico presentan ciertas limitaciones. En nuestro caso en concreto, hemos buscado alternativas utilizando otro tipo de catalizadores, basados en unos óxidos mixtos denominados genéricamente polioxometalatos. Estos compuestos inorgánicos presentan ciertas ventajas frente a las zeolitas o resinas, entre las cuales destaca su acidez superficial más accesible y su mayor estabilidad. En este sentido, en el primer capítulo de resultados se presenta un estudio de nuevos catalizadores monofuncionales sintetizados partiendo de polioxometalatos comerciales, los cuales son soportados en materiales carbonosos. La reacción en la que se evalúan sus propiedades catalíticas es la deshidratación de la fructosa. Los sólidos catalíticos empleados han sido dos polioxometalatos: el ácido silícico wolfrámico (H4[W12SiO40], abreviado como STA) y el ácido fosfowolfrámico (H3PW12O40, abreviado como TPA) soportados sobre dos tipos de materiales carbonosos (grafito de alta superficie-HSAG y carbón activado-AC); obteniéndose una serie de cuatro catalizadores: STA-HSAG, STA-AC, TPA-HSAG y TPA-AC. Esta comparación de catalizadores evidencia ciertas diferencias entre los dos polioxometalatos empleados, así como también un efecto apreciable debido al soporte; deduciéndose así la existencia de interacciones entre la fase oxídica activa y el material carbonoso. Teniendo en cuenta las diferentes propiedades superficiales de los materiales carbonosos ha sido posible averiguar el tipo de interacción que se produce entre los cristales de polioxometalato y el soporte, lo que estará íntimamente ligado con el comportamiento catalítico que se obtiene para cada material catalítico. Por otro lado, se ha tenido en cuenta la formación de subproductos no deseados durante su aplicación en reacción, que además pueden desactivar el catalizador. Por ello se realiza un estudio de regeneración de los materiales, donde se analiza el tipo de depósitos que se quedan adheridos sobre la fase activa del catalizador. En segundo lugar, se ha llevado a cabo el estudio de la hidrogenación/hidrogenólisis de varios azúcares, incluyendo la sacarosa, la glucosa y la fructosa, para logra la síntesis del 1,2-propanodiol (PDO). Este compuesto químico también despierta interés debido a su elevado uso en la industria alimentaria, farmacéutica y de cosméticos. Otros usos comunes de este compuesto son: como lubricante y anticongelante, como humectante, disolvente, en aceites de fragancia y como aditivo en muchos productos médicos dada su baja toxicidad. Es por ello que el objetivo que tiene este estudio es maximizar los rendimientos hacia PDO, usando para ello los catalizadores basados en polioxometalatos. La síntesis del PDO a partir de azúcares conlleva cierta complejidad ya que han de sucederse diversas reacciones entre los cuales se encuentran hidrogenaciones o deshidrataciones seguidas de hidrogenólisis del producto primario. Estas reacciones en cascada implican que el catalizador sólido tiene que contener diferentes tipos de centros activos. Así, mientras que la hidrogenación esta catalizada por un metal, la hidrogenólisis puede catalizarse con esta misma fase o bien con un ácido. Por tanto, en este segundo capítulo se emplean catalizadores con diversos tipos de centros activos: monofuncionales ácidos y metálicos, y bifuncionales. Se desarrollan pues dos grupos de catalizadores en los que la funcionalidad metálica vendrá dada por el rutenio incorporado y el carácter ácido por los polioxometalatos. De esta forma, utilizando el carbón activado (AC) como soporte, se han preparado los siguientes catalizadores: Ru-AC, STA-AC, Ru-STA-AC y Ru-TPA-AC. Estos materiales catalíticos mono y bifuncionales son comparativamente evaluados determinándose sus propiedades catalíticas en las rutas sintéticas que tratan de activar diferentes reactivos (sacarosa, glucosa y fructosa) con el fin de obtener el 1,2-propanodiol. En este grupo de reacciones se ha incidido en las características específicas del soporte, que dan lugar a una interacción optima entre la función acida y función metálica. Por otra parte, el estudio catalítico de los materiales usando diferentes substratos reactivos, en términos de actividades y selectividades, nos permitirá profundizar en los caminos de reacción que sufren los azúcares hasta llegar al 1,2-propanodiol. Con ello se demuestra, además, que dependiendo de las condiciones de reacción se puede modular la efectividad del catalizador. Como tercer eje de esta tesis doctoral se han estudiado los catalizadores ya sintetizados, tanto monofuncionales como bifuncionales, en la deshidratación en fase gas del 1-butanol para obtener las olefinas insaturadas derivadas de este alcohol (butenos). El interés de esta reacción radica tanto en las numerosas aplicaciones que tienen los butenos como en el origen derivado de la biomasa del reactivo butanol. Así, las olefinas insaturadas con cuatro átomos de carbono se emplean en diversos campos, que van desde ser intermedios en la producción de combustibles sostenibles, a ser compuestos de base para obtener productos químicos alternativos a los derivados del petróleo, tales como los polímeros del tipo polibuteno.
Cementos activados alcalinamente. Comportamiento reológico y durable en medio ácido
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad de Ciencias. Departamento de Química Inorgánica y Química Técnica, 2015-11-16) Varga Fernández, Celia; Puertas Maroto, Francisca; Alonso López, María del Mar; Rojas Cervantes, María Luisa
El cemento Portland (OPC) es el conglomerante hidráulico más empleado en el mundo, con una producción anual mundial de aproximadamente 3.200 Mt (según datos de 2013). A pesar de sus innumerables ventajas, su fabricación es altamente contaminante, ya que requiere de gran cantidad de energía eléctrica y térmica, explota recursos naturales (canteras) y emite a la atmosfera gran cantidad de gases contaminantes, causantes del efecto invernadero (CO2, SO2, NOx). Las Conferencias Internacionales (Kyoto, Copehague, Lima, etc.) o normativas medioambientales, obligan al sector cementero y a la comunidad científica a buscar soluciones para alcanzar el objetivo del desarrollo sostenible, ya sea a través de eficiencia en los procesos o con el desarrollo de nuevos materiales más eco-eficientes. Los denominados cementos eco-eficientes son aquellos que se fabrican a través de procesos que conllevan un gasto energético menor que el requerido para producir OPC y además minimizan el impacto medio ambiental, valorizando en muchos casos residuos o subproductos industriales. Dentro de éstos cementos eco-eficientes se encuentran los cementos alcalinos (Alkali-Activated Materials, AAMs), definidos como aquellos conglomerantes resultantes de la interacción química de disoluciones fuertemente alcalinas y aluminosilicatos de distintas composición (altos y bajos contenidos en CaO) y origen (fundamentalmente residuos y subproductos industriales como las escorias de horno alto, cenizas volantes, residuos cerámicos…). Existe una gran variedad de cementos alcalinos dependiendo del origen y composición de ese aluminosilicato, aunque destacan por su disponibilidad y comportamiento mecánico y durable los cementos de escorias activadas alcalinamente (Alkali-Activated Slag- AAS) y los de cenizas volantes activadas alcalinamente (Alkali-Activated Fly Ash, AAFA). Estos cementos se obtienen a través de procesos diferentes y desarrollan productos de reacción distintos. Así, en los sistemas de AAS el principal producto son los geles C-A-S-H, mientras que en los de AAFA son los geles N-A-S-H, todos ellos con microestructuras muy distintas, lo que explica las propiedades finales de sus pastas, morteros y hormigones. Tanto las resistencias como la durabilidad de estos cementos alcalinos dependen fuertemente de dicha microestructura, que a su vez está íntimamente relacionada con la naturaleza de la disolución alcalina empleada en su activación. Los cementos y hormigones de AAMs se caracterizan por presentar un buen comportamiento resistente y durable. Sin embargo, su comportamiento reológico no estaba suficientemente controlado, y su conocimiento era muy escaso y con resultados experimentales muy dispares. El conocimiento y control del comportamiento reológico de estos materiales es fundamental e imprescindible para poder establecer unos criterios de fabricación que puedan ser incluidos en normas que garanticen su utilización como conglomerantes y que permitan, finalmente, poner en el mercado a estos materiales de construcción más eco-eficientes. Por otra parte, aunque es bien sabido que estos sistemas de materiales activados alcalinamente (AAMs) son más estables en medios ácidos que los sistemas de cemento Portland, existen muy pocos estudios sobre el comportamiento de estos sistemas frente a agresivos que pueden inducir procesos de descalcificación o lixiviación de pastas de AAMs. Es importante conocer el comportamiento de estos materiales AAMs en medios ácidos débiles que son muy reales en ambientes urbanos contaminados. Los únicos trabajos publicados en este sentido se centraban en el estudio del el comportamiento de pastas y morteros de escorias y cenizas activadas alcalinamente frente a una disolución de 6M NH4NO3. Este estudio se ha realizado, en ambos casos, a partir de tiempos de curado superiores a los 28-30 días. Se desconocía el proceso a tiempos de interacción cortos, que son en los que se están produciendo los principales procesos reactivos. Por todo ello, se propuso como objetivo general de la presente Tesis Doctoral “Profundizar en el conocimiento del comportamiento reológico y la durabilidad frente a agresivos ácidos de sistemas de cementos alcalinos”, a través de los siguientes objetivos específicos: -Estudio de las condiciones de activación sobre las propiedades reológicas de estos sistemas alcalinos (AAS y AAFA). En el caso de las AAS, la influencia del tipo y concentración del activador y en el caso de las AAFA la influencia de la concentración del activador y de la temperatura de ensayo. -Estudio de la estabilidad química o durabilidad de pastas de sistemas alcalinos de AAS y AAFA frente a una disolución de 6M NH4NO3. Estudio a edades tempranas estableciendo los procesos de descalcificación y lixiviación de las pastas; determinando también la influencia de los materiales de partida (escorias y cenizas) sobre dicha estabilidad. En relación al primer objetivo específico, y en particular al estudio de las propiedades reológicas de pastas de AAS se ha determinado que la naturaleza del activador alcalino condiciona la reología de estas pastas, mostrando un comportamiento diferenciado cuando los activadores son NaOH y Na2CO3 (o mezclas de ambos) y disoluciones de silicatos alcalinos hidratados (waterglass). Aumentos en la concentración del activador entre el 3% y el 5% de Na2O implican un aumento en el esfuerzo de cizalla de los sistemas de AAS. Las pastas de AAS activadas con NaOH y NaOH/Na2CO3, independientemente de la concentración del activador, presentan siempre esfuerzos de cizalla a velocidad constante, esfuerzos umbrales y viscosidades menores que las pastas de OPC. Además presentan un comportamiento reológico comparable a las pastas de OPC, ajustándose al modelo de Bingham. Los valores de esfuerzo de cizalla son ligeramente superiores cuando se emplea como activador NaOH/Na2CO3, debido muy probablemente a la presencia de grupos CO32- que pueden dar lugar a la formación de compuestos tipo AFm y carbonato sódico- cálcico, que aumentan las interacciones entre los flóculos y por lo tanto el valor del esfuerzo de cizalla. Las pastas de AAS activadas con waterglass presentan un comportamiento reológico dependiente del valor del módulo SiO2/Na2O y de la concentración de Na2O. Dichas pastas se ajustan al modelo de Herschel-Bulkley. Mediante este estudio reológico se ha observado la formación de una señal que se debe probablemente a la formación de un gel C-S-H primario, procedente de la interacción de los iones silicato del waterglass empleado como activador y los cationes Ca2+ de la escoria. Se observa asimismo, la destrucción de esta señal indicando la posible ruptura de dicho gel con el mantenimiento de la velocidad de cizalla en las pastas. Esta ruptura permite recuperar la fluidez inicial o esfuerzo de cizalla de las pastas. Existe una relación indirecta entre el módulo de SiO2/Na2O y la concentración de Na2O de las disoluciones de waterglass en la formación del gel C-S-H primario. Así pues, al incrementarse la concentración se requiere menores valores de módulo para que se produzca la formación del gel. De aquí se deduce la importancia de los tiempos de amasado en la reología y posterior aplicación de los sistemas de AAS activados con waterglass. En el estudio reológico de pastas de AAFA, se ha determinado que la temperatura de ensayo es el factor que condiciona en mayor medida la reología de las pastas de AAFA, mostrando un comportamiento diferenciado cuando se trabaja en los intervalos de entre 25 – 50 °C, 55 – 65 °C y 70 – 85 °C. La incorporación de silicato sódico hidratado (waterglass) tiene, en general para todas las temperaturas estudiadas, un efecto fluidificante en las pastas. En el intervalo de temperaturas entre 25 y 50 °C, la clave del comportamiento reológico observado en estas pastas es el hecho de que no se produce la activación de las cenizas volantes. Mostrando un comportamiento reológico de tipo pseudo-newtoniano. La evolución del esfuerzo de cizalla, en estas pastas, depende directamente de la viscosidad de las disoluciones activadoras. Cambios en la viscosidad de la disolución, ya sean debidos a incrementos en la concentración del activador o a la incorporación de waterglass (15 o 25%), tienen un efecto directo en la reología de las mismas. El incremento de la temperatura de ensayo implica un descenso del esfuerzo de cizalla en estas pastas cuando no se producen reacciones en las mismas ya que, en ese momento, se rigen por la ley de Arrhenius. A partir de 50 °C se detectan aumentos progresivos en el esfuerzo de cizalla correspondientes a la formación inicial de productos de reacción, siendo su comportamiento reológico, a partir de esta temperatura, de tipo espesante. En el intervalo de temperaturas entre 55 y 65 °C, donde sí se produce una intensa activación alcalina de las cenizas volantes, cobran peso en la evolución del esfuerzo de cizalla, factores tales como la concentración de la disolución activadora y la incorporación de waterglass. El aumento en la temperatura de reacción y en la concentración de la disolución activadora provocan en las pastas de AAFA un aumento del esfuerzo de cizalla. Éstas pastas se ajustan al modelo reológico de Bingham, manteniendo esfuerzos umbrales de cizalla prácticamente lineales durante todo el ensayo. La incorporación de waterglass en la disolución activadora ejerce un efecto fluidificante, siendo más intenso cuanto mayor sea el porcentaje sustituido. Las pastas que incorporan los menores porcentajes (15% en peso) se ajustan al modelo reológico de Bingham, mientras que las que incorporan un 25% se ajustan al modelo de Herschel-Bulkley, manteniendo en ambos casos esfuerzos umbrales de cizalla prácticamente constantes. Mediante este estudio reológico se han detectado, en las pastas activadas con NaOH 10M sin y con un 15% de waterglass, ensayadas a 65 °C, unas señales de aumento del esfuerzo de cizalla que pueden asociarse a la formación de un gel inicial metaestable de aluminosilicatos rico en aluminio. En el intervalo de temperaturas entre 70 y 85 °C el comportamiento reológico es consecuencia directa de la generación de productos de reacción como consecuencia de la intensa activación de las cenizas volantes. Independientemente de la concentración del activador, tanto el esfuerzo de cizalla como el esfuerzo de cizalla umbral de las pastas aumenta de forma exponencial con el tiempo de ensayo y con la temperatura. Las pastas activadas sin y con un 15% de waterglass se ajustan al modelo reológico de Herschel-Bulkley, mientras que las que incorporan un 25% se ajustan a Bingham. La incorporación de waterglass tiene por lo tanto, un efecto fluidificante a estas temperaturas. En relación al segundo objetivo específico, y en particular al estudio de la durabilidad de pastas de AAS en medio ácido (6M NH4NO3 pH = 5.3), con dos escorias de diferente naturaleza y composición química (BFS-E y BFS-C) se ha demostrado que las pastas de AAS experimentan procesos de descalcificación. Este proceso es más lento y menos agresivo que el experimentando por las pastas de OPC, a iguales tiempos y condiciones de ensayo, debido a las diferencias estructurales entre el gel C-S-H de las pastas de OPC y el gel C-A-S-H de las pastas de AAS. Este ataque en medio ácido produce la descalcificación de las pastas de AAS, y la consecuente disminución de la relación Ca/Si en los geles así como la formación de geles con alto contenido en silicio, tipo gel de sílice. Todas estas alteraciones conducen a una disminución de las resistencias mecánicas de estos AAS, aunque siempre en menor medida de las encontradas en las pastas de OPC. En los procesos de activación alcalina, la composición química y naturaleza vítrea de la escoria de horno alto tienen una notable influencia en su reactividad y por tanto en la proporción, composición y estructura de los geles C-A-S-H formados, así como en los productos de reacción secundarios; siendo los contenidos en MgO y Al2O3 de la escoria parámetros fundamentales. Contenidos elevados de MgO en la escoria BFS-E implica la formación, tras la activación alcalina, de geles C-A-S-H con menores contenidos de Al (IV) y la formación de fases tipo hidrotalcita. Por el contrario, menores contenidos en MgO y mayores de Al2O3 (BFS-C) conllevan la formación de geles C-A-S-H con una proporción mayor de Al (IV) y cadenas más entrecruzadas y con mayores longitudes medias de cadena (LMC), además de la ausencia de hidrotalcitas. El proceso de descalcificación de las pastas de AAS depende de la estructura de los geles C-A-S-H formados. Los geles con mayor contenido en Al (IV) son más ácidos, con cadenas más largas, con un mayor entrecruzamiento y por lo tanto más estables y resistentes a estas condiciones de ataque. Así mismo, tras el ataque ácido y la descalcificación correspondiente se forman geles más compactos y estables, debido al alto nivel de entrecruzamiento que presentan sus cadenas. El proceso de lixiviación o descalcificación de las AAS se da tanto sobre el gel C-A-S-H como sobre los productos secundarios de reacción (fases tipo hidrotalcita), sin embargo, la escoria anhidra no se ve afectada. En los estudios en cuanto a la durabilidad de pastas de AAFA en medio ácido con dos cenizas de diferente naturaleza y composición química (FA-E y FA-C) se ha demostrado que estas pastas experimentan pequeñas alteraciones al permanecer en contacto con la disolución 6M NH4NO3. Dichas alteraciones son mucho menores que las observadas en las pastas de AAS y en las de OPC a iguales tiempos y condiciones de ensayo. Esto se debe, al igual que en el caso de las pastas de AAS, a las diferencias composicionales y estructurales entre los geles C–S–H de las pastas de OPC y los geles N–A–S–H formados en las pastas de AAFA. Tras permanecer durante 21 días en contacto con la disolución agresiva las pastas de AAFA lixivian pequeñas cantidades de calcio y magnesio. El aluminio que forma parte del gel N-A-S-H no se ha lixiviado, en ningún caso, tras el contacto con la disolución agresiva de 6M NH4NO3. La consecuencia directa del ataque, por parte de la disolución agresiva, sobre las pastas de AAFA es la formación de geles N-A-S-H más ricos en silicio, como ha quedado demostrado a través de RMN y FTIR. A través de este estudio se ha comprobado que aunque el aluminio no se lixivia a la disolución agresiva sí que se extrae parcialmente del gel N-A-S-H. En el caso de las pastas de AAFA-E a través del estudio detallado de los espectros de FTIR se observó la presencia de una banda de vibración Al-O que puede ser debida a la formación de compuestos de aluminio, donde el aluminio se encuentra en coordinación tetraédrica. En las pastas de AAFA-C a través de 27Al RMN y de BSEM/SEM/EDX se ha detectado la formación de hidróxidos de aluminio, en este caso en coordinación octaédrica. En ambos casos estos compuestos son insolubles en las condiciones de pH del ataque por lo que no se lixivian. La composición química de las cenizas volantes de partida es un factor determinante en su reactividad y por lo tanto en la estructura de los geles N–A–S–H formados. Siendo especialmente importante el valor de la pérdida por calcinación. El gel N-A-S-H formado a partir de la activación de la ceniza FA-E, con una pérdida por calcinación del 2.1%, presenta relaciones Si/Al ≈ 2, mientras que, el formado a partir de las cenizas FA-C, con un 14.7% de pérdida por calcinación, está compuesto mayoritariamente por átomos de silicio. Esto se traduce, tras el ataque ácido, en un distinto comportamiento resistente en función de la ceniza de partida. Las pastas de AAFA-E sufren una disminución del 15% tras 21 días, observándose el aumento de la proporción de poros grandes. Mientras que en las pastas de AAFA-C, que partían de valores de resistencia mecánica muy bajos antes del ataque, se ven incrementadas sus resistencias mecánicas (siendo en todo momento muy inferiores a las de las pastas de AAFA-E) por la formación de mayor cantidad de gel de sílice.
Characterisation of environmental stress biomarkers in Prodiamesa olivacea (Diptera) and their analysis and comparative evaluation in two chironomid species for ecotoxicity studies in natural scenarios
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2022) Llorente Ortega, Lola; Herrero Felipe, Óscar; Planelló Carro, Rosario
Junto con los métodos tradicionales de investigaciones ecotoxicológicas utilizando organismos modelo, los estudios toxicológicos en organismos no modelo se están considerando un complemento perfecto para conseguir metodologías más robustas. Esta estrategia integradora nos permite descifrar la complejidad de las exposiciones en los ecosistemas naturales. El objetivo principal de este trabajo ha sido caracterizar los efectos moleculares que tres contaminantes ambientales comunes (BBP, butil bencil ftalato; BPA, bisfenol A; y BP3, benzofenona 3), así como el estrés por choque térmico provocan en poblaciones naturales de dos invertebrados acuáticos: la especie no modelo Prodiamesa olivacea (Chironomidae, Diptera) y el organismo modelo en ecotoxicología Chironomus riparius (Chironomidae, Diptera). El género de los quironómidos, un género de mosquitos no picadores, cuenta con cuatro ensayos estandarizados y aceptados internacionalmente con fines regulatorios para evaluar la toxicidad del agua y los sedimentos. En todos ellos, se utilizan especies de quironómidos y se analizan parámetros clásicos de toxicidad. Por el contrario, Prodiamesa rara vez se usa para estudios de toxicidad, pese a ser una especie interesante desde el punto de vista toxicológico ya que comparte hábitats con Chironomus pero requiere condiciones menos extremas y niveles de oxígeno más altos. Esta divergencia de requerimientos es particularmente interesante para evaluar las diferentes respuestas de ambas especies a condiciones de estrés. En esta investigación de tesis doctoral, se recolectaron larvas de cuarto estadío de ambos quironómidos en un río contaminado (Sar) de Galicia (España) y se expusieron de forma independiente a 1 μg/L BBP, BPA o BP3 durante 4 h y 24 h. Además, para evaluar el impacto del choque térmico, las larvas se expusieron a 35 °C y 39 °C durante 30', 60', 120' and 120' seguido de 2 h a temperatura ambiente. Los efectos se midieron analizando alteraciones transcripcionales y enzimáticas de diferentes biomarcadores de interés. Los resultados han permitido identificar y caracterizar por primera vez en P. olivacea nuevos biomarcadores tempranos de efecto implicados en la respuesta de estrés celular (Hsp27, Hsp60, Hsp70, Hsc70, Cdc37), el sistema endocrino (EcR, Kr-h1, JHEH), respuestas de biotransformación y estrés oxidativo (MnSOD, CAT, PHGPx, Cyp4g15, Cyp6a-14-like, Cyp6a2-like), el sistema inmune (PGRP, C-type lectin, TOLL, JAK/hopscotch) y el metabolismo energético (GAPDH). Se han descrito respuestas tóxicas diferenciales específicas de especie tras la exposición a xenobióticos y choque térmico, siendo P. olivacea el díptero que mostró una mayor sensibilidad en la mayoría de los biomarcadores moleculares estudiados. De entre los tres contaminantes de estudio, BBP fue el compuesto más tóxico para las larvas de P. olivacea ya que produjo una clara y rápida inhibición de genes relacionados con vías metabólicas esenciales. Los tres compuestos interfirieron con el sistema endocrino desencadenando un efecto antagonista de las hormonas esteroideas. El análisis transcripcional comparativo entre C. riparius y P. olivacea reveló que la exposición a xenobióticos desencadenó una temprana y aguda activación transcripcional en C. riparius, en contraposición al descenso de la actividad transcripcional observado en P. olivacea. El choque térmico activó drásticamente la respuesta de estrés celular e inhibió el sistema inmune en P. olivacea, mientras que ambas respuestas se activaron en C. riparius. Estos efectos podrían comprometer la capacidad de adaptación y supervivencia de P. olivacea y destaca la alta tolerancia de C. riparius a ambientes extremos. Las respuestas diferenciales detectadas entre P. olivacea y C. riparius proporcionan información novedosa sobre los efectos nocivos del BBP, BPA y BP3, así como del choque térmico en estos mosquitos acuáticos y destacan el potencial de P. olivacea para ser considerado un organismo centinela adecuado para estudios de ecotoxicidad en escenarios naturales.
Compuestos bioactivos en algas y en alimentos enriquecidos con algas: Caracterización analítica y ensayos de actividad biológica
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2023) Terriente Palacios, Carlos Gerónimo; Castellari, Massimo
La conservación de material paleontológico: la colección de Lo Hueco
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2019-12-10) Marcos Fernández, Fátima; Ortega Coloma, Francisco Javier; Plaza Beltrán, Marta
La colección de fósiles extraídos en el yacimiento paleontológico de Lo Hueco (Fuentes, Cuenca) constituye uno de los conjuntos de restos de vertebrados continentales del Campaniense-Maastrichtiense (Cretácico Superior) más relevantes para la interpretación de los ecosistemas continentales de finales del Mesozoico de la península ibérica. El material procedente de este yacimiento presenta numerosas dificultades de conservación, tanto por sus características físicas, como por la composición química, no sólo de los de los fósiles sino también de la matriz que los engloba, convirtiéndose en materiales muy inestables. Tomando como ejemplo la colección de Lo Hueco, se pretenden definir cuáles son las causas más frecuentes de deterioro en este tipo de colecciones, además de ratificar la necesidad de un conocimiento exhaustivo de la composición del fósil y de su matriz como forma de ajustar convenientemente las actuaciones dirigidas a su conservación. Se realiza una propuesta de sistematización de las necesidades de conservación de una colección de macrofósiles de vertebrados que cubre las distintas fases por las que pasan sus componentes: excavación, almacenamiento o durante su utilización como objeto en estudio o en exhibición en un contexto museográfico. Una vez determinados los agentes y los riesgos de deterioro más frecuentes de una colección de macrovertebrados fósiles y basándonos en la colección de Lo Hueco se ha realizado una herramienta de gestión de colecciones, en la que además de las jerarquización por importancia científica y social de cada uno de los fósiles inventariados se evalúa su fragilidad y debilidad como parámetros referentes de las necesidades de conservación de los ejemplares.
Consideración del cambio climático en la evaluación de impacto ambiental de infraestructuras lineales de transporte
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2017) Enríquez de Salamanca Sánchez-Cámara, Álvaro; Díaz Sierra, Rubén; Martín Aranda, Rosa María
El cambio climático es un problema ambiental de primera magnitud. Numerosas actuaciones humanas contribuyen al cambio climático, por emisión de gases de efecto invernadero (GEI) y destrucción de sumideros. El transporte es responsable de la cuarta parte de las emisiones de GEI en España, un 95% en las carreteras. Los ferrocarriles son complementarios a las carreteras, formando las infraestructuras lineales de transporte. Las carreteras y ferrocarriles están sometidas a EIA (EIA), un procedimiento para integrar los aspectos ambientales en la toma de decisiones. La consideración del cambio climático en la EIA a nivel internacional es reciente; en España ha sido muy escasa en los últimos 25 años, sobre todo en carreteras y ferrocarriles. Es precisa una mayor concienciación y el desarrollo de guías sectoriales. Las infraestructuras contribuyen al cambio climático precisando medidas de mitigación, y el cambio climático afecta a las infraestructuras, requiriendo adaptación, que a su vez pueden generar impactos. Estos aspectos deben considerarse en la EIA. La contribución al cambio climático se evalúa por la emisión de GEI en la construcción, explotación y mantenimiento y la destrucción de sumideros; otros indicadores son la ratio de emisiones por viajero o mercancía o la reducción de emisiones por trasvase modal. Estos indicadores deben incorporarse a la toma de decisiones. La mitigación del cambio climático en el transporte se plantea mediante grandes objetivos, que quedan fuera de la EIA, pero también es posible actuar en esta fase. La prevención es posible sobre todo en el diseño; en la explotación y mantenimiento suele exceder el ámbito de la EIA. La compensación es posible mediante secuestro de carbono y compensación de sumideros destruidos; está infravalorada, pese a ser viable, y tener ventajas adicionales. Sus retos son la voluntad política y la financiación. El cambio climático repercute sobre las infraestructuras de forma positiva o negativa. La EIA debe analizar si el diseño tiene en cuenta estos impactos, que además son la base para la adaptación. La adaptación puede aplicarse de muchas maneras, o no aplicarse; las decisiones están muy relacionadas con funcionalidad y costes. El enfoque sectorial de la adaptación limita la posibilidad de afrontarla de forma global. Las nuevas infraestructuras están mejor adaptadas, pero las existentes precisan adaptación, que puede quedar al margen de la EIA. La adaptación se considera positiva en sí misma, pero puede producir impactos ambientales no deseados, aspecto que está siendo poco considerado. Es preciso por tanto evaluar la propia adaptación en el marco de la EIA. Esta tesis aporta conocimientos y herramientas para hacer frente a la escasa consideración actual del cambio climático en las infraestructuras de transporte; queda pendiente una mayor concienciación de los agentes involucrados en la EIA.
Construcción de polígonos hiperbólicos y aplicación a las regiones fundamentales de grupos cristalográficos no euclideos
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad de Ciencias. Departamento de Matemáticas Fundamentales, 2006-06-16) García Heras, José Luis; Martínez García, Ernesto
En esta memoria se estudia la geometría de los polígonos hiperbólicos con un número cualquiera de lados. En la literatura sobre el tema, aparecen fórmulas explícitas para polígonos de ángulos rectos y, en ciertas condiciones, para otros polígonos con un número bajo de lados. Aquí se aborda el problema en general: dada una colección de ángulos, qué condiciones deben cumplir las longitudes de los lados para que un polígono con esos ángulos, exista de hecho y sea convexo. También se hallan diversas fórmulas explícitas que permiten calcular distancias entre dos lados cualesquiera del polígono, entre un lado y un vértice no perteneciente a él y entre dos vértices cualesquiera, lo que permite establecer relaciones independientes entre los elementos de un polígono hiperbólico cualquiera. Además, mediante las expresiones matriciales obtenidas de los vértices y de los vectores normales a los lados, se hace posible la construcción y representación del polígono. Los resultados anteriores se aplican al estudio de regiones fundamentales de los grupos cristalográficos no Euclídeos (grupos NEC) dando procedimientos para la construcción de regiones de grupos NEC de superficies planares, es decir cuando el género topológico es 0, y para una parametrización del espacio de Teichmüller en cada caso, resolviendo y representando ejemplos explícitos y obteniéndose los generados del grupo en algunos de los ejemplos resueltos. El enfoque para obtener estas condiciones geométricas es algebraico. Para ello se trabaja en los modelos Sl2(C) y Sl2( R), que son los subconjuntos de matrices 2x2 complejas (respectivamente, reales) de traza cero. Además al trabajar con matrices, las fórmulas permiten una manipulación más sencilla y son más adecuadas para cálculos con ordenador. La Memoria se divide en cuatro capítulos y un Apéndice.
Cuestiones geométricas y variacionales en fibrados
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2019-12-10) Cambronero Sánchez, Julio; Pérez Álvarez, Javier
En este trabajo se estudian los fibrados, entre ellos los fibrados principales, definimos las conexiones de Ehresmann y las conexiones de Cartan. En las primeras se buscan clases características utilizando el álgebra gauge del fibrado. En las geometrías de Cartan, se estudian qué similitudes hay con las conexiones de Ehresmann. Después se definen las conexiones de Yang-Mills y de Yang-Mills-Higgs. Utilizando esas conexiones se encuentran formas cerradas en el fibrado que proyectan en formas cerradas en la variedad base, Se estudia también, qué relación existe, en determinadas circunstancias, entre las geometrías de Cartan y las conexiones de Ehresmann y la relación existente entre sus grupos y álgebras de holonomía. Debido a este estudio se describen las conexiones de Ehresmann que son reducibles a un subfibrado. Se estudian los campos de Higgs, que son la base geométrica de lo que los físicos llaman rotura espontánea de la simetría, cuyo sustrato es la reducción de un fibrado principal. Se caracterizan las reducciones del espacio total a un subgrupo de Lie con una función automorfa que llamaremos campos de Higgs. Se obtiene la condición sobre el campo de Higgs para que la forma de conexión del fibrado principal reduzca a la reducción del fibrado. Se utilizan los fibrados vectoriales, especialmente el fibrado cotangente, para estudiar el problema de Hamilton-Jacobi de la mecánica analítica. En concreto, se aborda el estudio de sistemas de ecuaciones de Hamilton-Jacobi involutivos como generadores de subvariedades coisótropas en el fibrado cotangente. Así, se estudia la reducción y reconstrucción de un sistema de Hamilton-Jacobi. También se utiliza el fibrado de 1-jets para estudiar el problema variacional con una densidad lagrangiana y se encuentran nuevas leyes de conservación utilizando las simetrías infinitesimales de la forma de Poincaré-Cartan.
Desarrollo de nanomateriales para su aplicación como catalizadores en reacciones de valorización de bioetanol
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ciencias, 2017-01-27) Morales Vargas, Mª Virtudes; Antonio Guerrero Ruiz; Asedegbega Nieto, Esther
El bioetanol, obtenido por fermentación de los azúcares contenidos en plantas o a partir de residuos lignocelulósicos, es considerado un derivado de la biomasa con un gran potencial como precursor de productos de interés aplicado, como alternativa a los derivados del petróleo. En la presente Tesis Doctoral se han diseñado y desarrollado nuevos nanomateriales para ser aplicados en la valorización catalítica del bioetanol mediante dos rutas: la deshidrogenación para rendir acetaldehído, y la condensación, para obtener 1-butanol. Para el primer caso se empleó un reactor de lecho fijo operando a presión atmosférica, mientras que la condensación de bioetanol se estudió en fase líquida en un reactor tipo tanque agitado. Para llevar a cabo la reacción de deshidrogenación de bioetanol, se seleccionaron dos grupos de materiales conocidos por sus propiedades deshidrogenantes: por un lado, catalizadores basados en óxido de zinc, y por otro, catalizadores de cobre, empleando como soportes un grafito de alta superficie (HSAG) y materiales de grafeno, sin dopar y dopados con N. Estos últimos, además, también se evaluaron directamente como catalizadores libres de metal en la transformación de bioetanol. Tras la evaluación de la actividad catalítica de nanoestructuras de ZnO con diferentes relaciones de caras expuestas, se encontró que la reacción de transformación de etanol es sensible a la estructura superficial: las superficies polares resultaron ser más selectivas que las no polares hacia los productos minoritarios; etileno y productos de condensación. Esto se relacionó con la presencia de un tipo particular de hidroxilo de carácter ácido localizado en los planos basales de la estructura hexagonal del ZnO. Por otro lado, el conjunto de técnicas de caracterización aplicada a los óxidos de grafeno reducidos reveló que la incorporación de átomos de N en las láminas de grafeno causa un mayor grado de desorden, así como cambios estructurales y texturales con respecto a los no dopados. Las mayores conversiones obtenidas en la reacción de transformación de etanol en acetaldehído con los grafenos dopados con N, en comparación con los no dopados, confirmaron que la incorporación de estas funcionalidades de nitrógeno les confieren propiedades básicas. Desafortunadamente, su aplicación en esta reacción está limitada por las altas temperaturas requeridas. Sin embargo, notables mejoras en la actividad catalítica, a temperaturas bastante más reducidas, se obtuvieron cuando se emplearon dichos materiales como soportes de nanopartículas de cobre. Se encontró que el comportamiento catalítico de estas muestras dependía de la estructura y naturaleza del soporte, que promovía diferencias estructurales en las nanopartículas de Cu soportadas, tal y como reveló la observación detallada mediante microscopía electrónica de transmisión. Además, estos catalizadores resultaron ser más activos que un catalizador de Cu soportado en sílice comercial, siendo estas diferencias más evidentes cuando el agua (10% vol.) estaba presente en la corriente de alimentación. Por tanto, en el caso de la sílice comercial, el agua compite por los sitios activos con el etanol, mientras que el carácter hidrofóbico de los materiales de carbón minimiza este efecto. En lo concerniente a la reacción de condensación de bioetanol a 1-butanol, se estudiaron catalizadores de tipo multicomponente, de carácter bifuncional, que integran un metal de transición (Cu o Pd) como agente deshidrogenante/hidrogenante y un material de naturaleza básica basado en óxido de magnesio. Un cribado inicial de catalizadores mostró que los de Pd eran más selectivos a 1-butanol que los de Cu. Asimismo, se halló que cuando el Pd era soportado sobre un composite Mg-grafeno, se mantenía la fortaleza de los centros básicos adecuados, y además, se mejoró la dispersión del Pd respecto del catalizador soportado sobre el MgO másico, dando como resultado mejores selectividades hacia 1-butanol. Por último, se encontró una exitosa aplicación adicional para algunos de los catalizadores diseñados. En concreto, se evaluaron las propiedades catalíticas de catalizadores de Cu y Pd sobre HSAG y materiales de grafeno, en la reducción del 4-nitrofenol, un contaminante presente en aguas residuales, para la obtención de 4-aminofenol. El comportamiento catalítico excepcional exhibido por estos nanomateriales se interpretó en términos de un efecto cooperativo por parte del soporte grafítico en la actividad catalítica. Un estudio comparativo con los resultados previamente publicados y obtenidos en condiciones similares, reveló que Cu/HSAG era superior, en términos de actividad y estabilidad, a muchos de los catalizadores reportados hasta la fecha. Estos resultados evidencian el enorme potencial de los materiales grafíticos como soportes de catalizadores heterogéneos en reacciones de diversa índole.

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