Departamento de Medio Ambiente y Energía

Área Control de Contaminación

Conversión sustentable de residuos

En el grupo de Conversión Sustentable de Residuos los especialistas del Cimav investigan materiales de desecho para transformarlos en materiales energéticos y avanzados que puedan ser empleados, principalmente, en el control de contaminación del agua. Dicha transformación se desarrolla mediante procesos amigables con el ambiente evitando el uso de reactivos químicos y solventes que representan un riesgo para la salud humana y el entorno.

El término sustentabilidad remite a varios aspectos, los cuales son atendidos para lograr la transformación de los residuos. Un caso concreto de éxito que han tenido los investigadores del Cimav es la preparación de membranas poliméricas nanocompuestas para la remoción de sales en agua de pozo en los procesos de filtración.

Los residuos agroforestales (conocidos también como biomasa residual) se utilizan para desarrollar las membranas poliméricas. Anualmente, a nivel mundial, se generan alrededor de 50 mil millones de toneladas de estos residuos y su valor estratégico radica en que contienen celulosa con cuyos derivados esterificados se pueden elaborar películas semipermeables (membranas poliméricas).

Los investigadores del Cimav además de producir estos materiales, también se enfocan en los procesos de conversión con lineamientos de desarrollo sustentable.

Por ejemplo, en el Cimav para obtener una pulpa con alta concentración de celulosa a partir de los residuos lignocelulósicos, se han empleado reacciones etanosolv y extracciones por disolución con líquidos iónicos. En ambos casos se utilizan procesos con menor temperatura en comparación con los métodos tradicionales empleados por la industria de pulpa y papel. Más importante aún, se elimina el uso de reactivos que contienen cloro y azufre, los cuales al reaccionar con la lignina, generan los licores negros que tienen alto impacto negativo en contaminación de agua y suelos.

guillermoglez

Dr. Guillermo González
Tel. +52 (614) 439 4847
guillermo.gonzalez@cimav.edu.mx

membrana
Membrana

Una vez cumplidas las premisas del desarrollo sustentable, los investigadores del Cimav han preparado membranas a partir de acetatos de celulosa con rellenos nanométricos, como pueden ser las ligninas técnicas esterificadas. Dichas membranas deben cumplir además con características que las hagan competitivas frente a membranas elaboradas a partir de polímeros derivados del petróleo (polisulfonas, poliamidas, poliacrilonitrilo). Una vez obtenidas las características morfológicas y estructurales deseadas en las películas preparadas, se prueban en módulos de proceso para clasificarlas por medio de diversas pruebas y saber si son membranas de ultrafiltración o de osmosis inversa.

Base científica del proyecto


Estudiar las interacciones de medios novedosos de reacción o de extracción por solventes con biomasa lignocelulósica, para poder obtener derivados de celulosa y generar membranas para desalinización. Dichas membranas deben cumplir con un diseño estructural en donde el rechazo de sales sea máximo, la permeabilidad de agua se incremente con menor presión de operación y se minimice el ensuciamiento por formación de biopelículas y por polarización de la concentración.

Por otro lado, se desarrolló una línea de investigación enfocada a la preparación de carbones activados modificados con nanopartículas de hierro y aluminio con el propósito de remover arsénico y flúor del agua.

El área de Control de la contaminación ha generado, a través de estos proyectos, la formación de recursos humanos y publicaciones en revistas indizadas de alto impacto.


Líneas de Investigación
  1. Producción de bioetanol a partir de hidrólisis enzimática de celulosa recuperada de residuos de biomasa lignocelulósica.
  2. Tratamiento químico-biológico de lixiviados provenientes de relleno sanitario.
  3. Análisis de ciclo de vida de materiales compuestos con nanopartículas y de materiales residuales en su conversión a energía por combustión.
  4. Estudios de equilibrio y cinética de adsorción de metales en aguas residuales con biomateriales residuales.
  5. Estudios de degradación y estabilidad de polímeros nanocompósitos.

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