Diseño molecular y otras estrategias para la selección de solventes y co-solventes en procesos de separación
La selección de solventes para procesos de separación resulta desde hace mucho tiempo un problema de gran relevancia para las industrias química, petroquímica, farmacéutica, alimenticia, etc., y ha dado origen a áreas de investigación y desarrollo, como la del Diseño Molecular de Solventes. Una...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2014
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/4625 |
| Aporte de: |
| Sumario: | La selección de solventes para procesos de separación resulta desde hace mucho tiempo
un problema de gran relevancia para las industrias química, petroquímica, farmacéutica,
alimenticia, etc., y ha dado origen a áreas de investigación y desarrollo, como la del
Diseño Molecular de Solventes.
Una familia de problemas de separación de gran interés está vinculada a la separación
de productos derivados de la hidrólisis de biomasa lignocelulósica debido a que una
gran cantidad de estos compuestos resultan inhibidores de la actividad de enzimas y
microorganismos involucrados en el proceso de fermentación alcohólica. En general, la
extracción con solventes de estos compuestos es una alternativa factible para el proceso
de detoxificación. En particular, el problema de extracción líquido–líquido posee
características especiales debido a que en este caso el producto de interés es el refinado
(caldo de fermentación) y no el extracto. El extracto obtenido es una mezcla de
compuestos parafínicos, heterocíclicos y aromáticos que provienen fundamentalmente
de la degradación de la lignina y de la hemicelulosa. En consecuencia la selección de
solventes es complicada por el gran número y variedad de los compuestos que deben ser
recuperados y por la necesidad de una eficiente recuperación del solvente tanto del
extracto como del refinado. Por otra parte el solvente seleccionado debe ser compatible
con las restricciones ambientales actuales.
En esta tesis se enfrenta el problema de búsqueda y selección de solventes para el
proceso de detoxificación en biorrefinerías estudiando la combinación de un enfoque de
diseño molecular asistido por computadoras, basado en el análisis de estructuras
moleculares y de las interacciones entre grupos, con una sistematización de la evolución
del comportamiento de fases de series de compuestos con miembros de distintas
familias moleculares.
Debido a la presencia de la gran cantidad de compuestos asociativos contenidos en la
mezcla proveniente del hidrolizado de material lignocelulósico, se desarrolló una
plataforma computacional para la estimación de propiedades de mezcla, acoplada al
algoritmo de síntesis de estructuras moleculares, basada en el modelo termodinámico AUNIFAC.
Considerando la gran variedad de compuestos aromáticos inhibidores de la
fermentación, se extendieron las reglas de combinación y de factibilidad en la síntesis
de estructuras moleculares ramificadas a la familia de compuestos aromáticos.
Además, en esta tesis se amplió el rango de condiciones a cubrir por los modelos a
contribución grupal utilizados y se mejoró la capacidad predictiva de propiedades
físicas de compuestos puros. Finalmente, desarrolló una nueva metodología de diseño y
selección de solventes para llevar a cabo síntesis orgánicas. |
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