Tesis de la Facultad de Ciencias Químicas

Detección de glifosato basada en la transferencia de energía por resonancia de luminiscencia (LRET) entre nanopartículas de conversión ascendente y naftalimida.

2026-07-20T15:57:22Z

Detección de glifosato basada en la transferencia de energía por resonancia de luminiscencia (LRET) entre nanopartículas de conversión ascendente y naftalimida. Colorado García, Esteban Uriel Las nanopartículas de óxido de gadolinio dopadas con erbio (Gd₂O₃:Er) constituyeron la plataforma central de este trabajo, debido a sus propiedades luminiscentes y a la posibilidad de modificar su superficie para desarrollar sistemas de reconocimiento molecular con aplicaciones ambientales y biomédicas. Se sintetizaron y caracterizaron nanopartículas Gd₂O₃:Er, las cuales se emplearon en dos estrategias de aplicación. En la primera, orientada a la detección de glifosato (Gly), se adsorbió sobre las nanopartículas un fluoróforo derivado de 1,8-naftalimida (NATP). La interacción entre ambos componentes produjo transferencia de energía y una respuesta fluorescente modulada. La presencia de Gly desplazó al fluoróforo de la superficie, generando un cambio en la señal óptica relacionado con su concentración. Se determinó una concentración óptima de NATP de 200 µM y se observó una respuesta preferencial frente a Gly en comparación con otros aniones evaluados. En la segunda estrategia, dirigida al antígeno prostático específico (PSA), las nanopartículas fueron funcionalizadas con APTES y glutamina para incorporar el péptido Mu-HSSKLQ, sintetizado mediante fase sólida. Los análisis espectroscópicos, fisicoquímicos y de fluorescencia respaldaron la síntesis de las nanopartículas, la obtención del péptido y las etapas de modificación superficial. Aunque no se completaron los ensayos de detección de PSA, el nanosistema obtenido establece una base para su evaluación futura como plataforma fluorescente de reconocimiento proteolítico. En conjunto, los resultados muestran la versatilidad de Gd₂O₃:Er para diseñar nanosistemas con distintas aplicaciones analíticas.; Erbium-doped gadolinium oxide nanoparticles (Gd₂O₃:Er) were used as the central platform in this work because of their luminescent properties and the possibility of modifying their surface to develop molecular recognition systems for environmental and biomedical applications. Gd₂O₃:Er nanoparticles were synthesized, characterized, and employed in two application strategies. The first strategy focused on glyphosate (Gly) detection. A 1,8-naphthalimide-derived fluorophore (NATP) was adsorbed onto the nanoparticle surface. The interaction between both components promoted energy transfer and generated a modulated fluorescence response. In the presence of Gly, the fluorophore was displaced from the nanoparticle surface, producing an optical signal change associated with its concentration. An optimal NATP concentration of 200 µM was determined, and a preferential response toward Gly was observed compared with the other anions evaluated. The second strategy was directed toward prostate-specific antigen (PSA). The nanoparticles were functionalized with APTES and glutamine to incorporate the Mu-HSSKLQ peptide, synthesized by solid-phase peptide synthesis. Spectroscopic, physicochemical, and fluorescence analyses supported the successful synthesis of the nanoparticles and peptide, as well as the different surface-modification stages. Although PSA detection assays were not completed, the resulting nanosystem provides a basis for its future evaluation as a fluorescent platform for proteolytic recognition. Overall, the results demonstrate the versatility of Gd₂O₃:Er nanoparticles for the development of nanosystems with different analytical applications.

Producción en semilote y caracterización del aceite de la pirólisis de residuos plásticos postindustriales

2026-07-17T20:23:41Z

Producción en semilote y caracterización del aceite de la pirólisis de residuos plásticos postindustriales Gallegos Castro, Luis Enrique La generación de residuos plásticos postindustriales (RPP), particularmente de mezclas de polietileno (PE) y polipropileno (PP), representa un reto para la economía circular. La pirólisis constituye una alternativa para su valorización; sin embargo, existe información limitada sobre la pirólisis de mezclas PE–PP en la cual la distribución de productos depende de la naturaleza de la mezcla, las condiciones de operación y el sistema de recuperación de los condensados de pirólisis. El objetivo de esta tesis fue desarrollar y validar una metodología experimental para comprender y correlacionar la distribución de productos en la pirólisis de mezclas PE–PP, con un enfoque que integra la caracterización estructural y comportamiento térmico de los polímeros, y su evaluación en un pirolizador de semilote con condensación multietapa. La investigación comprendió dos casos. En el primero se comparó la pirólisis de PE y PP vírgenes mediante espectroscopia ATR-FTIR, análisis termogravimétrico (TGA) y pirólisis en un reactor de semilote operado a 550 °C bajo atmósfera de N₂, utilizando un sistema de condensación escalonado (150, 90, 50 y 4 °C) para recuperar ceras y líquidos, los cuales fueron caracterizados mediante cromatografía de gases. En el segundo caso se evaluaron mezclas PE–PP para establecer una correlación entre la composición de la alimentación y la distribución de productos. Los resultados muestran que las diferencias estructurales entre PE y PP determinan diferencias en su comportamiento térmico y en la distribución de productos. La proporción PE–PP modifica la relación entre ceras y líquidos, cuya separación y caracterización detallada se facilitó con el sistema de condensación multietapa implementado. La metodología desarrollada constituye una herramienta para comprender el comportamiento de mezclas PE–PP durante la pirólisis y apoyar el diseño de estrategias de reciclaje químico. La correlación obtenida entre la composición de la alimentación y la distribución de productos representa una herramienta potencial para la toma de decisiones en procesos industriales de valorización de residuos plásticos.; The generation of post-industrial plastic waste, particularly mixtures of polyethylene (PE) and polypropylene (PP), represents a challenge for the transition toward a circular economy. Pyrolysis has emerged as an alternative for the valorization of these materials; however, limited information is available regarding the pyrolysis of PE–PP mixtures, where product distribution depends on the feedstock composition, operating conditions, and the recovery system used for pyrolysis condensates. The objective of this thesis was to develop and validate an experimental methodology to understand and correlate the product distribution obtained during the pyrolysis of PE PP mixtures by integrating the structural characterization and thermal behavior of the polymers with their evaluation in a semibatch pyrolysis reactor equipped with a condensation system. The research included two case studies. In the first, the pyrolysis behavior of virgin PE and PP was compared using ATR-FTIR spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), and pyrolysis in a semi-batch reactor operated at 550 °C under a N2 atmosphere. A staged condensation system operating at 150, 90, 50, and 4 °C was employed to separately recover waxes and liquid products, which were subsequently characterized by gas chromatography. In the second case study, PE–PP mixtures with different compositions were evaluated to establish a correlation between feed composition and pyrolysis product distribution. Results demonstrated that the structural differences between PE and PP lead to distinct thermal degradation behaviors and product distributions. Furthermore, the PE–PP ratio systematically affects the wax-to-liquid product distribution, while the multistage condensation system enabled the efficient separation and detailed characterization of condensable fractions with different volatilities. The proposed methodology provides a useful framework for understanding the pyrolysis behavior of PE–PP mixtures and supports the development of chemical recycling strategies for post-industrial plastic waste. In addition, the correlation established between feed composition and product distribution represents a potential decision-support tool for industrial plastic waste valorization processes.

Caracterización de una membrana comercial de intercambio aniónico modificada con depósitos de polianilina electrosintetizados a diferentes temperaturas

2026-07-17T17:02:55Z

Caracterización de una membrana comercial de intercambio aniónico modificada con depósitos de polianilina electrosintetizados a diferentes temperaturas Alvarez Cerda, Luis Manuel Los fenómenos asociados a una membrana de intercambio iónico (MII) en contacto con una solución iónica, tales como su selectividad y el transporte de iones, ocurren comúnmente cuando un ion se aproxima a la superficie de la membrana. Debido a ello, si se produce un cambio en la región interfacial MII/Solución, es de esperarse que estos procesos se vean afectados. Por ejemplo, si la superficie de la MII se modifica con un polímero conductor electrónico (PCE), entonces su selectividad y los fenómenos asociados al transporte iónico cambiarán. Estos cambios pueden cuantificarse mediante parámetros como la permselectividad, el ángulo de contacto y otros, los cuales están relacionados con el equilibrio hidrofílico/hidrofóbico de su superficie. En este trabajo se reporta la caracterización de muestras de una membrana comercial de intercambio aniónico modificadas voltamétricamente con polianilina (PAni) obtenida a diferentes temperaturas (10, 15 y 20 °C). Entre los principales resultados obtenidos, se encontró que al aumentar la temperatura de síntesis de la PAni, la permselectividad de la membrana aumenta de 0.757 a 0.782 y posteriormente a 0.808. En contraste, se observó un comportamiento opuesto en el caso del ángulo de contacto, ya que un incremento en la temperatura de síntesis provoca un mayor carácter hidrofílico, disminuyendo dicho ángulo de 67° a 53° y posteriormente a 50°. De acuerdo con este trabajo, estas tendencias en las propiedades de las membranas modificadas están relacionadas con las características morfológicas de los depósitos de PAni, las cuales son conferidas por la variación de la temperatura de síntesis. Palabras clave: membrana de intercambio aniónico, polianilina, voltamperometría cíclica, cronopotenciometría, curvas corriente–potencial.; Phenomena associated with an ion-exchange membrane (IEM) in contact with an ionic solution, such as its selectivity and ionic transport, commonly occur when an ion approaches the membrane surface. Because of this, if a change occurs in the IEM/Solution interfacial region, then it is expected that these processes will be affected. For example, if the IEM surface is modified with an electronic conducting polymer (ECP), then its selectivity and the phenomena associated with ionic transport will change. These changes can be quantified by parameters such as the permselectivity, the contact angle, and others, and are associated with the hydrophilic/hydrophobic balance of its surface. This work reports the characterization of commercial anion-exchange membrane samples modified voltammetrically with polyaniline (PAni) obtained at different temperatures (10, 15, and 20 ◦C). Among the main results obtained, it was found that with an increase in synthesis temperature of the PAni, the membrane’s permselectivity will increase from 0.757 to 0.782 to 0.808. While contrary behavior is observed in the case of the contact angle, since an increase in the synthesis temperature will cause a greater hydrophilic character when going from 67◦ to 53◦ to 50◦. According to this work, these trends in the properties of the modified membranes are related to the morphological characteristics of PAni deposits conferred by the variation in the synthesis temperature.

Evaluación técnico - económica de la producción de ácido málico empleando Aureobasidium pullulans

2026-07-15T19:35:45Z

Evaluación técnico - económica de la producción de ácido málico empleando Aureobasidium pullulans Villalpando Neira, Irma Ines La producción biotecnológica de biopolímeros desde residuos agroindustriales se alinea con la bioeconomía circular y biorrefinerías sostenibles. Este trabajo evaluó la factibilidad técnico-económica de producir poliácido málico (PMA) mediante Aureobasidium pullulans usando residuos confiteros como fuente de carbono, con coproducción de pullulano como coproducto de alto valor. Se evaluó la reproducibilidad a escala laboratorio y biorreactor, y el efecto de aireación y agitación sobre crecimiento y producción. Los residuos confiteros resultaron adecuados para la síntesis simultánea de ambos biopolímeros. Las mejores condiciones (2 vvm, 300 rpm, jarabe CC) alcanzaron ~68.5 g/L PMA, 67.0 g/L pullulano y ~100 g/L biomasa. La cuantificación gravimétrica del PMA fue validada por HPLC con diferencias <10 %, confirmando la confiabilidad analítica. El análisis mostró que la composición del residuo direcciona el metabolismo del microorganismo hacia la acumulación simultánea de PMA y pullulano bajo adecuada transferencia de oxígeno, evidenciando el potencial del proceso como plataforma de coproducción. Luego se simuló industrialmente el proceso con SuperPro Designer®, incluyendo acondicionamiento, fermentación, recuperación y secado. La evaluación técnico-económica indicó que el uso de residuos azucarados reduce costos de materia prima, y que la coproducción de pullulano incrementa ingresos y rentabilidad frente a un esquema solo de PMA. En conjunto, los resultados demuestran que la valorización de residuos confiteros mediante coproducción de PMA y pullulano es viable técnica y económicamente, con potencial para integrarse en biorrefinerías y economía circular para el aprovechamiento integral del carbono y la generación de bioproductos de alto valor agregado.; The biotechnological production of biopolymers from agro-industrial waste aligns with circular bioeconomy and sustainable biorefineries. This work evaluated the technical-economic feasibility of producing poly(malic acid) (PMA) via Aureobasidium pullulans using confectionery waste as carbon source, with co-production of pullulan as a high-value coproduct. Reproducibility was assessed at lab and bioreactor scales, along with the effect of aeration and agitation on growth and production. Confectionery wastes proved suitable for simultaneous synthesis of both biopolymers. Optimal conditions (2 vvm, 300 rpm, CC syrup) yielded ~68.5 g/L PMA, 67.0 g/L pullulan, and ~100 g/L biomass. Gravimetric PMA quantification was validated by HPLC with differences <10 %, confirming analytical reliability. Analysis showed that waste composition directs microbial metabolism toward simultaneous PMA and pullulan accumulation under proper oxygen transfer, highlighting the process potential as a co-production platform. Industrial simulation was performed with SuperPro Designer®, including conditioning, fermentation, recovery, and drying. Technical-economic evaluation indicated that sugar-rich wastes reduce raw material costs, and pullulan co-production significantly increases revenues and profitability versus a PMA-only scheme. Overall, results demonstrate that confectionery waste valorization via PMA and pullulan co-production is technically and economically viable, with potential for integration into biorefinery and circular economy frameworks for full carbon utilization and high-value bioproduct generation.