Tesis Doctorado

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Acción anticorrosiva de aditivos orgánicos tipo polifenoles de corteza de pino en recubrimientos de pinturas industriales.
(Universidad de Concepción., 2018) Montoya Rendón, Luis Felipe; Contreras Pérez, David Rodrigo; Meléndrez Castro, Manuel
La corrosión es la causa más frecuente de deterioro que sufren los materiales y sus aleaciones, la gran mayoría de las construcciones, estructuras y piezas metálicas se encuentran expuestas al medio ambiente. En esas condiciones, ocurre reacciones químicas y electroquímicas que producen un ataque acelerado y destructivo del material, provocando en algunos casos pérdida en sus propiedades mecánicas que, en el tiempo, se traduce en la disminución de la vida útil del metal, creando deficiencias operativas en las plantas industriales, baja producción, elevados costos de reparación y accidentes que pueden cobrar víctimas humanas. Frente a esta problemática existen distintos métodos para combatir la corrosión, de los métodos más usados se encuentran las nuevas aleaciones y/o súper aleaciones, los recubrimientos y protecciones por corriente impresa. Este trabajo presenta una nueva alternativa de recubrimientos que incorporan inhibidores de corrosión orgánicos extraídos de desechos de la industria maderera y papelera, evitando el uso de compuestos como el cromato de cinc o fosfatos, compuestos altamente contaminantes para el ambiente y la salud humana. Los inhibidores son extraídos de la corteza del Pinus radiata, por procesos de extracción por solventes, esta metodología logró obtener dos fracciones que se diferenciaron por su polaridad, una fracción es soluble en agua (TBP) la cual corresponde a productos de bajo peso molecular, bajo contenido de taxifolin y catequina; la segunda fracción insoluble en agua (TAP) posee elevados valores de peso molecular, mayor concentración de catequina y taxifolin. Ambas fracciones tienen propiedades antioxidantes, pero con diferentes velocidades de reacción, según resultados obtenidos por medio de EPR, estas propiedades se pudieron traspasar a formulaciones de recubrimientos epóxicos dos componentes base solvente, como aditivos inhibidores de corrosión, tipo imprimante; logrando desempeños de |Z| del orden de 109 y 107 cm2 , para acero y aluminio, respectivamente. La fracción TBP presentan una acción combinada de protección, adsorción-efecto barrera. Los recubrimientos desarrollados tienen la propiedad de ser compatibles con otros recubrimientos industriales tipo anticorrosivos generando un efecto sinérgico, que logra sustituir imprimantes tradicionales, el mecanismo de protección que presenta la fracción TBP sobre el acero es por medio de la quimisorción, con valores de G o ads superiores a los -20 KJ.mol-1 , el producto obtenido es un complejo de tanato de hierro, que se pueden apreciar como elementos de coloración negra que se depositan en el sustrato. En el caso de la fracción TAP, el mecanismo de protección es por medio de la fisisorción sobre aluminio con valores de G o ads inferiores a los -20 KJmol-1 , en este caso no se forman complejos con el tanino, pero si forma una película protectora que sufre procesos difusivos en el tiempo.
Aislamiento, purificación, caracterización y modificación química de los taninos aislados de la corteza de pinus radiata D. Don para su aplicación en la industria de las resinas y adhesivos para madera.
(Universidad de Concepción., 2001) Soto Fallas, Roy Mario; Baeza Hernández, Jaime
En este estudio se selecciona un método de extracción para los taninos condensados presentes en la corteza de Pinus radiata D. Don, a partir de los resultados de una serie de pruebas, variando la naturaleza y composición de los disolventes, proporciones sólido/líquido, tamaños de partículas, temperaturas y tiempos de extracción, utilizándose finalmente metanol 100% en una proporción de 500 g de corteza/4 L del disolvente, durante 2 horas a la temperatura de ebullición del metanol (65ºC). Estas extracciones se realizaron a partir de cortezas de distinto origen, determinándose que la corteza de las secciones inferior y media del árbol proporcionaron los mejores rendimientos de extracción, siendo la corteza de la sección media la que brindó un tanino con las mejores características de pureza y reactividad.
Aplicaciones del ruido sísmico ambiental para estudiar y monitorear el transporte y almacenamiento de magmas en el arco volcánico andino, Chile.
(Universidad de Concepción., 2019) González Vidal, Diego; Miller, Matthew
La volcanología moderna tiene como desafío mostrar la naturaleza de los procesos magmáticos asociados al transporte y almacenamiento de fundidos desde el manto hasta la superficie de la Tierra. La expresión de estos fenómenos en la superficie son los diversos volcanes (o sistemas volcánicos) que existen en la Tierra, cuya morfología, evolución, tipos de erupciones y comportamiento varía ampliamente a consecuencia de las condiciones tectónicas de la región, composición de los magmas y tasa de producción de fundidos. Grandes avances en la capacidad computacional e instrumentación, así como también la integración de múltiples observaciones geofísicas, geoquímicas y petrológicas de erupciones volcánicas recientes, han permitido el desarrollo de nuevas herramientas que han ayudado a comprender en mayor detalle los procesos que condicionan el magmatismo. En particular, el ruido sísmico ambiental ha sido ampliamente utilizado en una variedad de regiones para estudiar la estructura de la corteza y los procesos magmáticos que ocurren cerca de la superficie. En este trabajo, utilizamos dos técnicas de análisis de datos que utilizan el ruido sísmico ambiental para monitorear cambios en el nivel de actividad en sistemas volcánicos, y estudiar las estructuras geológicas que afectan su desarrollo y comportamiento en la parte superior de la corteza: “Interferometría de Ondas de Coda” y “Tomografía de Ondas Superficiales”. Utilizando datos provenientes de tres zonas de interés en Chile aplicamos el procesamiento estándar para el análisis de ruido sísmico ambiental. Nuestros resultados indican que, en sistemas volcánicos de conducto abierto como el volcán Villarrica, pequeñas perturbaciones en las propiedades elásticas del medio pueden ser detectadas antes que se vuelvan evidentes en el nivel del tremor volcánico y en la actividad observada en la superficie. También, definimos un modelo representativo de la estructura de la corteza bajo el segmento del arco volcánico comprendido desde 35,5 ◦S a 37,5 ◦S a partir del ruido sísmico ambiental: los magmas son transportados (y acumulados) lateral y verticalmente a través de zonas frágiles en la corteza, en donde los diques instruyen y conectan reservorios magmáticos localizados en la corteza. Nuestros resultados sugieren que grandes acumulaciones de magma ocurren aproximadamente a 5 km de profundidad y no necesariamente están localizados bajo el edificio volcánico.
Bases de Schiff organometálicas derivadas de sulfonamidas como potenciales agentes biológicos multifuncionales.
(Universidad de Concepción, 2023) Gallardo Farías, Miguel Ángel; Arancibia González, Rodrigo Sebastián
In this Doctoral Thesis, framed in the Bioorganometallic Chemistry research line new bioorganometallic Schiff bases derived from sulfonamides were synthesized, characterized, and evaluated the multifunctional biological properties. The rational design involved connecting the ferrocenyl- and cymanthrenyl-sulfonyl fragments with different bioactive rings through various bridges and evaluating their antitumor, trypanocidal, and carbonic anhydrase inhibitory properties (Figure 1). Figure 1. General scheme of new bioorganometallic Schiff bases derived from sulfonamides. From the methodological point of view, the work included, in a first stage, the obtaining of the organometallic precursors of the type [(η5 -C5H4SO2NH-NH2)MLn] and [(η5 -C5H4SO2NH-bridge-NH2)MLn] (where MLn = FeCp, Mn(CO)3; bridge = - CH2CH2, -C6H4-) (p1-5), via substitution reactions. In a second stage, the organometallic Schiff bases were isolated by condensation reactions involving organic aldehydes or ketones with the p1-5 precursors. The compounds were divided into families of sulfonylhydrazones (without bridge) and sulfonyl imines (with aliphatic bridge) derived from of the nitro-heterocyclic (1a-d, 2a-d, 3a, 4a, 3c, 4c, 5a-c, 6a y 6c), from salicylaldehyde/2-hydroxyacetophenone (1f-i, 2f and 2h) and N-heterocyclic systems (1j-o, 2j and 2n), in good yields (60-80%). All synthesized compounds were characterized by conventional spectroscopic techniques and mass spectrometry. Structural analysis by X-ray diffraction of compounds 1a-b, 3a, 5a, 2b, 1d, 1h, 2h, 1l, 1n-o and 2n show an E configuration around the iminic bond. It is worth mentioning that the electrochemical properties of all precursors organometallic and the compounds derived from the nitro heterocyclic were studied using the cyclic voltammetry technique. Finally, the trypanocidal activity of Schiff bases derived from nitro-heterocyclic were evaluated in vitro against Trypanosoma cruzi (epimastigote and trypomastigote) and Trypanosoma brucei (trypomastigote). In this sense, it was established that: i) the compounds with cymanthrenyl fragment (1c EC50 = 13.0 μM) have a greater activity than their ferrocene analogues (1a EC50 = 31.2 μM); ii) nitro-thiophene derivatives (1a EC50 = 1.89 μM) are more active than nitrofuran derivatives (1b EC50 = 4.19 μM), except in T. cruzi (epimastigote) (1a EC50 = 19.3 µM and 1b EC50 = 18.9 µM); iii) the 5-nitro-heterocyclic derivatives were more active than their 4-nitro-heterocyclic counterparts for T. brucei (1a EC50 = 1.89 μM and 3a EC50 = >30 μM) and T. cruzi (epimastigote) (1a EC50 = 19.3 µM and 3a EC50 = 30.3 µM); iv) the addition of the methyl group decreases the activity in T. brucei (1a EC50 = 1.89 μM and 2a EC50 = 5.42 μM) and improves it in T. cruzi (1a EC50 = 19.3 μM and 2a EC50 = 12.6 µM); v) the addition of the aliphatic bridge decreases the activity (1c EC50 = 13.0 µM and 5c EC50 = 57.8 µM). Regarding the anticancer activity against the lung cancer cell lines H1299 and A549, only the organometallic compounds with the nitro-heterocyclic fragment showed activity. Of which the following relationships can be established: i) nitro furan derivatives (1b EC50 = 6.49 μM) are more active than nitro-thiophene derivatives (1a EC50 = 18.1 μM); ii) the compounds with the 5-nitro group have higher activity (1a EC50 = 18.1 μM and 3a EC50 = 71.8 μM); iii) the addition of the methyl group decreases the activity (1b EC50 = 6.49 μM and 2b EC50 = 14.5 μM); iv) The addition of the aliphatic bridge decreases the anticancer activity (1b EC50 = 6.49 µM and 5b EC50 = 50.8 µM). With respect to the evaluation as inhibitors of carbonic anhydrase, all Schiff bases were considered inactive since most of them presented Ki values greater than 100,000 nM. It is important to mention that, despite not being contemplated in the original proposal, a group of new organometallic sulfonamides with N-ethyl or N-methyl benzenesulfonamide units (S1a-b, S2a-b) were isolated by substitution reactions with low yields (S1a = 25%; S2a = 30%) to moderate (S1b = 45%; S2b = 49%). Biological evaluation as CA inhibitors (CAIs) showed that the S1a and S2a derivatives exhibit greater inhibition than the control drug (acetazolamide) for the hCA II and hCA IX isoforms (KI = 7.3 nM and 5.8 nM, respectively) and behave as selective inhibition of the hCA II isoform.
Bionanocompuestos de polihidroxibutirato/almidón con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantes.
(Universidad de Concepción., 2018) Garrido Miranda, Karla Andrea; Rivas Quiroz, Bernabé; Pérez Rivera, Mónica
Según Plastics Europe la producción mundial de plástico en el 2016 fue de 335 millones de toneladas y aumenta cada año. La industria del envase es una de las que posee el mayor consumo de plástico (40%) y al mismo tiempo es la que genera más residuos ya que se enfoca en usos de cortos periodos de tiempo. Por lo tanto, se hace necesario desarrollar nuevos materiales, que no solo den la posibilidad de ser 100% biodegradables, sino que, además, permitan ofrecer un material para la producción de envases activos, los que tienen como fin proteger e interactuar con los alimentos, para ampliar su vida útil. El objetivo principal de esta investigación fue la obtención y caracterización de bionanocompuestos de polihidroxibutirato (PHB)- almidón termoplástico (ATP) con actividad antimicrobiana y antioxidante, otorgada por aceites esenciales (eugenol), con el fin de generar un material para su posible aplicación en envases de alimentos ya que dificultaría la acción de microorganismos y evitaría la oxidación de los alimentos. Los bionanocompuestos de PHB, almidón de maíz plastificado con glicerina y agua (ATP), arcilla montmorillonita órgano-modificada (OMMT) y Eugenol fueron obtenidos por mezclado en estado fundido. Para obtener los bionanocompuestos con actividad antimicrobiana y antioxidante, primero se fijó la relación PHB-ATP en 65:35 respectivamente, ya que esta presentó las mejores propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas. Segundo se obtuvo los bionanocompuesto, los cuales fueron caracterizados por DRX, TEM, AFM, SEM, DSC, TGA y nanoindentación. Por DRX y TEM se determinó que los bionanocompuestos presentan una morfología intercalada-exfoliada. La dureza y el módulo elástico (nanoindentación) de los bionanocompuestos presentan valores similares a los del PHB contrarrestando la disminución que presenta la mezcla de polímeros PHB-ATP. Las propiedades térmicas no presentan cambios significativos, solo el grado de cristalinidad presentó una disminución con el aumento del contenido de arcilla. Finalmente, se obtuvo los bionanocompuestos PHB-ATP/OMMT/Eugenol. Se determinó que la temperatura de descomposición no presentó cambios significativos con la presencia de eugenol, pero si la temperatura de fusión disminuyó aproximadamente 10 °C y la cristalinidad aumentó con respecto a la del PHB. El módulo elástico de los bionanocompuesto aumentó un 12% y el de la mezcla PHB-ATP disminuyó un 25% con respecto al del PHB, el eugenol no afecta significativamente las propiedades mecánicas. Los bioananocompuestos con eugenol presentaron actividad antifúngica contra Botritys cinérea y actividad antioxidante, obteniéndose altos porcentajes de eliminación de radicales DPPH. El ensayo de degradación mostró que en el día 42 la mezcla PHB-ATP y todos los bionanocompuestos presentaron un 90% de desintegración en el compost.
Biotransformación de cetonas proquirales utilizando levaduras y hongos filamentosos.
(Universidad de Concepción., 2010) Silva Agredo, Javier; Alderete Triviños, Joel Bernabé
Las metodologías empleadas en síntesis asimétrica para la obtención de compuestos enantioméricamente puros han sido dirigidas especialmente a la utilización de procesos catalíticos químicos o biológicos. Particularmente, los alcoholes quirales pueden ser obtenidos por métodos biológicos mediante la utilización de microorganismos. Estas biotransformaciones se realizan bajo condiciones suaves de reacción y permiten la regeneración in vivo del cofactor necesario para la reducción por lo que son empleadas especialmente en las industrias farmacéutica y agroalimentaria las cuales requieren que los compuestos quirales posean una elevada pureza enantiomérica.
Cálculos de energía libre de unión de sistemas anfitrión huésped y proteína ligando utilizando cargas atómicas derivadas de la densidad electrónica.
(Universidad de Concepción., 2022) Duván Esteban, González Gómez; Vöhringer Martinez, Esteban
La predicción de la afinidad de unión por medio de simulaciones computacionales se ha incorporado cada vez más en los proyectos de descubrimiento de fármacos debido a que reducen el número de compuestos que deben ser sintetizados para obtener la potencia y selectividad deseada. Sin embargo, su amplia aplicación está limitada a la precisión de las predicciones en cálculos de energía libre de unión. Las principales fuentes de error se atribuyen a los campos de fuerza utilizados para describir las interacciones moleculares, el muestreo incompleto del espacio configuracional y la descripción correcta del sistema molecular (p. ej., protonación del ligando, estado tautomérico y tratamiento de las condiciones experimentales). Los sistemas anfitrión-huésped se han utilizado como modelo para mejorar y evaluar la calidad de los campos de fuerza junto a la estrategia para la obtención de afinidades de unión mediante métodos computacionales, porque comparten interacciones similares a las encontradas en los sistemas proteína ligando. Los anfitriones suelen tener estados de protonación definidos, están conformados por menos de 100 átomos sin considerar los átomos de hidrógeno, poseen una cavidad o hendidura que les permite unirse a otros compuestos de menor tamaño denominados huéspedes y exhiben rigidez estructural que facilita el muestreo configuracional. El muestreo configuracional es realizado con campos de fuerza clásicos cuyos parámetros de las interacciones intermoleculares fueron evaluados en vacío sin considerar el entorno molecular del anfitrión o el huésped. En esta investigación, se propone un nuevo protocolo que combina cálculos QM/MM y simulaciones de dinámica molecular para derivar los parámetros no enlazantes como las cargas atómicas en sistemas modelo anfitrión-huésped a partir de la partición de la densidad electrónica molecular utilizando el método MBIS (Minimal Basis Iterative Stockholder). Además, el protocolo calcula la energía promedio requerida para polarizar la densidad electrónica del huésped en el ambiente de unión y no unión. Este término suele ignorarse en los campos de fuerza clásicos y es relevante en huéspedes con mayor polarizabilidad. El protocolo se validó calculando las energías libres de unión en los sistemas acuosos: (i) octa ácido (OA) y tetra-endometil octa ácido (TEMOA) unidos a huéspedes que presentan diferentes grupos funcionales, tales como ión carboxilato, halogenuro, alquino, ciano, amonio cuaternario o nitro con núcleo de adamantano, aromático o cadena alquílica. (ii) Cuburbit[7]urilo (CB7) unidos a huéspedes con núcleo aromático o de adamantano. En los sistemas OA/TEMOA el cálculo de la energía libre de unión empleando car gas atómicas D-MBIS y su posterior corrección por polarización mejoran el rendimiento predictivo en comparación con las cargas atómicas de referencia AM1-BCC. Además, se hace evidente que la energía libre de unión depende de las cargas atómicas específicas del entorno y la corrección por la energía promedio de polarización, específicamente en sistemas con grupos funcionales polarizables. En los sistemas CB7 el cálculo de energía libre de unión empleando cargas atómicas D-MBIS y su posterior corrección por polarización arrojan mejoras en el rendimiento predictivo para los huéspedes con núcleos aromáticos. El estudio de las interacciones mediante la metodología SAPT para los huéspedes con núcleo de adamantano demostró que en estos huéspedes predominan las interacciones de intercambio y dispersión. Este tipo de interacciones están descritas en los campos de fuerza clásicos por el potencial de Lennard Jones que contiene como parámetros los coeficientes de dispersión C6 y los radios de van-der-Waals para cada átomo. Al derivar estos parámetros con el método MBIS junto a las cargas D-MBIS para los huéspedes con núcleo de adamando unidos al CB7 se observó una disminución en el error cuadrático medio (RSME) de ≃ 2 kcal/mol en las energías libres de unión. Finalmente se aplicó el protocolo validado en los sistemas modelo al sistema proteico lisozima T4 L99A/M102Q unido a huéspedes con núcleo aromático. En este caso en particular se ocuparon los parámetros no covalentes derivados en solvente para la fase de unión y no unión. Los resultados empleando el nuevo conjunto de parámetros, no evidencian mejoras en el poder predictivo, respecto a los descriptores estadísticos obtenidos con las cargas AM1-BCC. Sin embargo, para concluir al respecto del rendimiento en la predicción de energías de afinidad en sistemas proteína-ligando emplean do el nuevo protocolo, se requieren estudios adicionales que involucren la derivación de los parámetros de no enlace en ambos ambientes moleculares y consideren otros sistemas proteína-ligando con rangos más amplios en la energía libre de unión. El ligando acetato de bencilo (L6), presentó la mayor desviación de la energía libre de unión, se pudo establecer que el uso de la estructura cristalina HOLO en vez de la APO en las simulaciones mejora la predicción de su afinidad con las cargas atómicas D-MBIS. En futuras investigaciones se propone estudiar el efecto de la estructura inicial de la proteína en la predicción de la energía libre de unión.
Catalizadores bimetálicos en base a cobalto y níquel para aminación reductiva de nitroarenos empleados en la síntesis de benzimidazoles de interés farmacéutico.
(Universidad de Concepción, 2024) Gonzalez Vera, Daniela; Campos Figueroa, Cristian; Torres Muñoz, Cecilia
Los benzimidazoles son bloques de construcción relevantes para la preparación de una amplia gama de fármacos. En los últimos años, los catalizadores metálicos heterogéneos han surgido como una alternativa sustentable en la preparación de benzimidazoles a partir de aminación reductiva de 2-nitroanilina y aldehídos. De los metales comúnmente utilizados, Ni y Co han mostrado características promisorias para ser empleados como fases activas en este tipo de reacción. No obstante, aleaciones bi-metálicas Ni-Co podrían producir catalizadores superiores en eficiencia y reciclabilidad para la producción de benzimidazoles. Es por lo anterior, que se propuso en esta tesis doctoral obtener catalizadores mono- y bi-metálicos mediante reducción asistida por H2 de óxidos mixtos del tipo NixCo1-xTiO3 que generen catalizadores del tipo NixCo1-x/TiO2 (x : 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1) para utilizarlos en la aminación reductiva de 2 nitroanilina con diversos benzaldehídos para producir 2-fenilbenzimidazoles. El diseño de los catalizadores involucró un proceso de reducción térmica que indujo el colapso de la estructura cristalina del oxido mixto produciendo la formación de nanopartículas mono- o bi-metálicas soportadas sobre TiO2, lo cual fue confirmado mediante diversas técnicas de caracterización fisicoquímica. Además, con el fin de incrementar la eficiencia de los catalizadores, la formulación más activa y selectiva fue soportada en materiales mesoestructurados del tipo SBA-15, KIT-6 y MCM-41. Los resultados catalíticos para la síntesis one-pot de 2-fenilbenzimidazol evidencian una correlación de actividad-selectividad en función del contenido de Ni-Co, donde el sistema Ni0.1Co0.9/TiO2 mostró la máxima eficiencia alcanzando una selectividad del 85% al producto de interés y elevada versatilidad a la producción de otros 2-fenilbenzimidazoles. La reciclabilidad de Ni0.1Co0.9/TiO2 alcanzó 10 ciclos de operación y mostró una discreta desactivación atribuida a procesos de oxidación y lixiviación de la aleación. En los sistemas soportados en SBA-15 y KIT-6 se observó una eficiencia catalítica superior comparada con Ni0.1Co0.9/TiO2 gracias al efecto confinamiento que confiere la estructura mesoporosa del soporte. Finalmente, la reciclabilidad de los sistemas soportados disminuye drásticamente posterior al tercer ciclo de operación, lo cual se atribuyó a la escaza estabilidad que muestran los soportes mesoestructurados en base a SiO2 en el ambiente de la reacción.
Catalizadores tipo Co-M@SiO2 (M = Ru, Rh o Pd) para reacciones de hidrogenación de nitroarenos.
(Universidad de Concepción., 2020) Bustamante Betancur, Tatiana María; Pecchi Sánchez, Gina; Campos Figueroa, Cristian H.
Esta tesis doctoral describe la síntesis y caracterización de catalizadores tipo core@shell de cobalto-sílice y dopados con Ru, Rh o Pd. Los core@shell son nanoestructuras que se caracterizan por poseer un núcleo (core) recubierto por una o más capas (shell) de otro material, y tienen como característica principal mejorar las propiedades de los materiales en comparación al desempeño de las nanopartículas individuales. El core de Co3O4 se preparó por síntesis hidrotermal, posteriormente se doparon con Ru, Rh o Pd por inmovilización del precursor iónico del metal noble sobre las Co3O4-NPs y finalmente se recubrieron con un shell de sílice mesoporosa. Los resultados de caracterización por HR-TEM, TPR-H2, DRX, XPS y VSM indican que la adición del metal noble promovió la reducción del núcleo de Co3O4 durante el tratamiento con H2, generando en forma de agregados heterogéneos, especies metálicas del metal noble y Co en el core. Se encontró una dependencia entre la cantidad de Co0 en superficie con la temperatura de reducción (300 °C-600 °C), naturaleza (Rh, Pd y Ru) y contenido (0.5, 1.0, 3.0 %) de metal noble, lográndose obtener un 80% de Co0 en superficie. El desempeño catalítico mejorado de los catalizadores bimetálicos en la reacción de hidrogenación de nitroarenos es atribuido a influencia de Pd0 y Rh0 en las propiedades electrónicas y estructurales del Co0 : ambos metales nobles presentan un efecto promotor estructural al Co al producir un aumento en la adsorción y reacción de H2 y generar una mayor cantidad de sitios activos de Co0 . Adicionalmente el Rh actúa como un promotor electrónico al Co, regulando la re-oxidación, disminuyendo su desactivación con el tiempo y mejorando su estabilidad operacional.
Cationic polyelectrolytes. Synthesis, characterization and application in analysis and removal of arsenic.
(Universidad de Concepción., 2010) Sánchez Poblete, Julio Antonio; Rivas Quiroz, Bernabé
Arsenic occurs in a variety of forms and oxidation states and is a very toxic element. The main arsenic species present in natural waters are arsenate (oxidation state V) and arsenite ions (oxidation state III). The efficiency of arsenic extraction depends strongly on the ability to convert As(III) into more easily extractable As(V) species. This research proves that it was possible to remove arsenate from aqueous solutions by the liquid-phase polymer-based retention (LPR). The LPR technique using an ultrafiltration membrane enables the separation of ionic species, which are retained by the (R)4N+X functional groups of water-soluble polyelectrolytes. The ions do not pass through the membrane and are separated from the aqueous solution.
Chemistry on interstellar ices: binding energy distributions and synthesis of prebiotic molecules.
(Universidad de Concepción, 2023) Bovolenta, Giulia; Vogt Geisse, Stefan; Bovino, Stefano
Ice mantles covering dust grains are important drivers of surface chemistry in the interstellar medium. This thesis aimed to establish a comprehensive framework for accurately determining parameters, such as binding energies and transition state barriers, essential for understanding the formation of prebiotic species in that environment. The focus on binding energies is motivated by their role in dictating desorption rates from ice mantle surfaces, while transition state barriers are essential for calculating reaction rates between adjacent molecules. The research explored the impact of an amorphous solid water (ASW) surface on these parameters, constructing accurate ASW ice models and employing high level electronic structure theory methods. Various ASW ice models, including a set of amorphized water clusters and a large periodic ASW surface, were generated using ab initio molecular dynamics and Machine-Learning Potentials techniques, and characterized in terms of dangling-H atoms, as they constitute important catalytic sites, where adsorption and reaction preferentially occur. The DFT model chemistries used for binding energy evaluation and reactivity studies, were carefully benchmarked using small water clusters with respect to a CCSD(T)/CBS reference value, in order to obtain highly accurate energy values for the proposed ASW models. To automate the computation of binding energies on realistic ASW models, a Binding Energy Evaluation Platform (BEEP) was build, driven by the idea that binding energies on amorphous surfaces are best described by distributions. This multi-binding approach paired with accurate determination of binding energies, resulted to have a significant impact on astrophysical observables, particularly on the position of snow-lines in protoplanetary disks. Additionally, the analysis of binding modes of reactants in a Strecker synthesis of glycine, revealed that not all adsorption motives facilitate the necessary reactive encounters. Therefore, a multi-binding approach constitutes a more comprehensive starting point for the study of reactivity on ASW surfaces. The second main objective of the thesis was to investigate the role of ASW in reactions associated to the Strecker synthesis of glycine using the multi-binding approach as a starting point. Accordingly, each reaction pathway was explored using DFT methods in a varied set of reactive sites with different morphological characteristics, as offered by realistic ASW ice models. Transition states of the different reaction paths were optimized and characterized together with a detailed analysis of the reaction mechanisms by means of obtaining a Intrinsic Reaction Coordinate (IRC) profile. The results indicate that, depending on the nature of the catalytic site, significant variations of the reaction mechanisms occur. Notably, water-assisted proton transfer reactions shifted from concerted to step-wise, displaying lower energy barriers, which might provide viable synthetic routes at extremely low temperature (<10 K). The research concluded that a viable route exists under interstellar conditions for the first stage of Strecker’s synthesis, the nucleophilic addition of ammonia and formaldehyde yielding the product aminomethanol. Such result, coupled with the analysis of the binding energy values calculated for the species, suggests that the aminomethanol is present on the surface of interstellar ice mantles. Therefore, the fact that the species has not been observed in the interstellar medium, might be related to difficulties in its spectroscopic identification. However, the second stage of the synthesis, the dehydration of the aminomethanol, posed challenges, impacting the validity of the Strecker synthesis as a viable pathway for amino acid formation in extremely cold interstellar regions.
Complejos polímero-metal en medio acuoso: estabilidad y estructura.
(Universidad de Concepción., 2003) Schiappacasse Poyanco, L. Nicolás; Rivas Quiroz, Bernabé
Los polímeros solubles en agua (que, en su mayoría, presentan comportamiento de polielectrolito) han sido estudiados extensamente, debido a su capacidad para actuar como agentes quelantes y/o intercambiadores de iones metálicos. Como producto de la interacción polímero-ion metálico que puede ser sólo electrostática o, además, incluir la formación de enlaces coordinados se obtiene una nueva especie química, denominada complejo polímero-metal (CPM). Un polímero complejante de iones metálicos recibe el nombre de poliquelatógeno.
Comportamiento eruptivo del Volcán Llaima (2007-2010) e incidencia del terremoto del Maule MW 8.8 en la actividad volcánica y tectónica local.
(Universidad de Concepción., 2019) Franco Marín, Luis Enrique; Luis Palma, José
El Llaima (38.7ºS y 71.7ºW) es uno de los volcanes más voluminosos de Suramérica, ubicado en la Zona Volcánica de los Andes del Sur (ZVAS). Interrogantes relacionadas con el comportamiento de la actividad del Volcán Llaima motivaron este estudio que está basado en análisis de registros sismológicos, informes técnicos y observaciones realizadas a un compendio aproximado de 2000 fotografías. Los resultados permitieron conocer el desarrollo y estilo eruptivo exhibido por el volcán durante el periodo 2007-2009, distinguiéndose 10 fases eruptivas y al menos 6 episodios energéticos ocurridos durante estas fases. Estos episodios se caracterizaron por tener un rápido y repentino incremento de la energía sísmica, con una ausencia de señales premonitorias, e igualmente finales súbitos. La sismicidad volcánica que acompañó este proceso eruptivo estuvo caracterizada por el registro de eventos de largo periodo (LP) y tremor (TR), con ausencia de sismicidad volcano-tectónica (VT); la sismicidad LP mostró en general una baja similitud, sugiriendo en primera instancia, variadas fuentes de generación. Nuestras observaciones y análisis sugieren que el sistema de alimentación está compuesto por múltiples estructuras independientes, algunas de las cuales alcanzan la superficie durante este periodo eruptivo indicando, junto con grietas activas en los flancos, que la parte superior del cono volcánico puede ser una zona inestable y esencialmente débil. Estas sugerencias de múltiples estructuras están acordes con estudios petrográficos y geoquímicos realizados sobre depósitos de erupciones recientes, los cuales proponen una compleja red de diques como sistema magmático superficial del Llaima. Complementariamente, estos y otros estudios petrográficos y geoquímicos encontraron que los magmas se almacenan a profundidades someras por debajo de la base del edificio volcánico, proponiendo dos rangos diferentes de almacenamiento entre 0,3 y 4 km, y otro entre 4 y 14 km; además indican que el ascenso rápido que experimentan los magmas desde niveles más profundos son una clave para el súbito gatillamiento de las erupciones en el Llaima. Cálculo de líneas temporales concernientes a la energía de la señal sísmica continua 2007-2008, contribuyeron a justificar la idea que los magmas ascendieron desde sitios más profundos hasta mínimos de 8 km con años de anterioridad, para posteriormente residir en profundidades someras (3-4 km) seis meses antes de la erupción de enero de 2008. Aunque la última erupción de este periodo sucedió en Abril 4 de 2009, se observó un descenso en la actividad volcánica desde octubre del mismo año, situación que prosiguió durante los siguientes meses. En Junio 10 de 2010, cuatro meses después de ocurrido en Chile el terremoto del Maule de magnitud MW 8.8, se observó un notable y repentino descenso en la actividad sísmica volcánica (LP yTR) y la activación de estructuras al sur del volcán, con la generación de abundante sismicidad tectónica local. Para evaluar este descenso en la actividad y activación de estructuras con una posible influencia del terremoto del Maule, se hicieron cálculos de transmisión de esfuerzos normales usando el software Coulomb. Se adoptó como estructura fuente el terremoto del Maule y estructuras receptoras, aquellas con dirección NW-SE, subparalelas a una grieta que está ubicada en los flancos del volcán. Los resultados sugieren que el volcán Llaima estaría ubicado en una zona donde se incrementaron los esfuerzos normales. Se destaca además la relativa calma e inactividad que se ha presenciado para el Llaima desde el año 2010. Desde el año 1852 se observa que el periodo inter-eruptivo contempla un máximo promedio que sobrepasa los ocho años como media, posible consecuencia de esa transmisión de esfuerzos estáticos. Adicional a los resultados anteriores y con el fin de tener un mejor conocimiento acerca del sistema magmático y definir estructuras relevantes debajo del volcán, se desplegó una red de estaciones sismológicas temporales para complementar espacialmente la red de estaciones permanente. Los datos registrados en conjunto por 35 estaciones, fueron utilizados para encontrar anomalías en la velocidad de las ondas sísmicas usando dos técnicas distintas (técnicas de apilamiento de la función del receptor y tomografía de ruido sísmico ambiental). Con la primera técnica se logró, entre otros resultados, a observar una zona de baja velocidad ubicada entre 8 y 13 km de profundidad, asociada con un posible cuerpo de magma. La segunda técnica logró identificar dos zonas de baja velocidad, una más superficial ubicada debajo del edificio volcánico y otra más profunda, ubicada 13 km al SE del cráter principal; aunque no se observó una relación directa entre estas dos zonas, existe la posibilidad que la más profunda tenga una continuidad hacia la más superficial, siguiendo alguna estructura SE-NW. Otros contactos con científicos internacionales, permitieron integrar información del volcán que perseguía resultados relacionados con el espacial y temporal almacenamiento del magma. Los resultados sismológicos son consistentes con los tiempos de ascenso de magma encontrados por ellos. Este trabajo presenta el primer estudio realizado para el Volcán Llaima que contribuye a determinar el comportamiento de contemporaneidad de estilos eruptivos, mostrar la evolución en los cambios morfológicos al interior del cráter y evidencias que destacan la participación de al menos dos grietas ubicadas en los flancos del cono volcánico. Asimismo, se evaluó la influencia del terremoto del Maule en la disminución de la actividad volcánica y la aparición de sismicidad tectónica local al sur del cráter principal. Se revelan a partir de datos sismológicos, varias zonas de baja velocidad próximas al volcán. La ausencia de deformación y sismicidad VT, sin claros premonitorios de sismicidad, junto con el inicio súbito de las erupciones, sugieren un comportamiento de conducto abierto para este volcán.
Control geológico en el tamaño y recurrencia de grandes terremotos de subducción en Chile.
(Universidad de Concepción, 2024) Julve Lillo, Joaquín Ignacio; Moreno Switt, Marcos; Tassara Oddo, Andrés
Las zonas de subducción son límites de placas convergentes caracterizadas por la subducción de una placa menos boyante bajo un cuerpo continental (u oceánico) más ligero. Este proceso define una gigantesca falla de corrimiento llamada megathrust, que alberga la mayoría de la sismicidad mundial. La predicción de la sismicidad en esta interfaz ha sido objeto de debate durante décadas, principalmente porque los factores que controlan los procesos geodinámicos que culminan en un terremoto están ocultos por una gruesa capa de roca, lo que hace que el acceso directo a la interfaz entre ambas placas sea actualmente imposible. En las últimas décadas, se han realizado esfuerzos significativos para relacionar la deformación superficial observada mediante conjuntos de datos GNSS e InSAR con las rupturas del megathrust que han sido registradas por la sismología moderna. Varios estudios han asociado señales específicas de deformación con etapas particulares del ciclo sísmico –que es un proceso centenario o decenal de nucleación de terremotos– asumiendo que algunas regiones de la interfaz de la placa permanecen acopladas, almacenando estrés y produciendo un déficit de deslizamiento que eventualmente se libera durante un terremoto. Sin embargo, a partir de la utilización de sofisticados modelos numéricos y cinemáticos, trabajos recientes han demostrado que el proceso completo de acumulación y liberación de estrés es más complejo de lo que se pensaba anteriormente, involucrando deformación postsísmica explicada por procesos viscoelásticos o poroelásticos. Por otra parte, observaciones geológicas indican que el megathrust es una amplia zona de falla que involucra deformación métrica a kilométrica, donde diversas litologías interactúan para desarrollar diferentes mecanismos de deslizamiento, desde desplazamiento asísmicos hasta deslizamientos lentos y eventos sísmicos. Estos mecanismos también han sido registrados procesando series temporales de GNSS en diferentes zonas de subducción en todo el mundo. Las señales de estos mecanismos de deslizamiento están impresas en la estructura de la roca de afloramientos de paleo zonas de subducción, revelando que la sismicidad del megathrust involucra interacciones fluido-roca siguiendo episodios de brittle-creep y pressure-solution creep. Estas interacciones generan microestructuras características dentro de la zona dañada, aumentando la complejidad del sistema y, en última instancia, desencadenando un terremoto. En este marco, este trabajo desentraña el papel de los parámetros clave que afectan el ciclo sísmico de los terremotos en el megathrust. Utilizando modelos numéricos cuasi-dinámicos restringidos por información geológica y geofísica, estudiamos el ciclo sísmico a lo largo de la zona de subducción chilena. Nuestros primeros resultados indican que la estructura geológica, manifestada en la distribución de los parámetros de fricción a lo largo del megathrust, puede explicar la sismicidad, los tiempos de recurrencia y el tamaño de las rupturas registradas en el sur de Chile. Estos hallazgos destacan un aspecto clave del proceso de nucleación de rupturas en las zonas de subducción: los minerales deformados en la interfaz de la placa controlarán el tipo de ruptura que puede desarrollar el ciclo sísmico en el megathrust. A partir de esta idea principal, se infiere que la temperatura y la presión, ambas controlando las reacciones de metamorfismo prógrado en la interfaz entre ambas placas, también tendrán un impacto en la sismicidad al cambiar la estabilidad de ciertos minerales con la profundidad. Además, dado que el esfuerzo normal efectivo en la falla de subducción depende de la razón de presión de poros, la presencia de fluidos influye enormemente en el ciclo sísmico en las zonas de subducción. Nuestros resultados finales muestran que el estado hidráulico medio en la interfaz de la placa, controlado por la porosidad de la falla y la disponibilidad de fluidos, puede permitir la propagación de rupturas o disminuir el tiempo de recurrencia de rupturas específicas en áreas donde la presión de poros está cerca de la litostática, y favorecer secuencias de rupturas pequeñas y en cascada de en regiones donde no se observan fluidos. Estas características destacan las interacciones fluido-roca como un aspecto crucial del ciclo sísmico en las zonas de subducción, mejorando significativamente las evaluaciones de peligrosidad sísmica a lo largo del margen chileno.
Deformación cortical intersísmica en zonas de subducción: validando el modelo conceptual de subducción en el margen chileno.
(Universidad de Concepción., 2019) Contreras Kohl, Marcelo Andrés; Tassara Oddo, Andrés Humberto
Variados modelos analíticos y numéricos de deformación apoyados en observaciones de la deformación de la corteza han sido utilizados en las últimas décadas para explorar la relación entre el ciclo sísmico de subducción y la deformación de la placa superior en el antearco Andino. Mediante el método de elementos finitos, geometrías realistas derivadas de datos geofísicos externos y observaciones superficiales relacionadas al estado actual de la deformación del antearco, se modela cinemáticamente la zona de subducción Chileno (19 − 44oS). Estos modelos abordan la deformación cortical intersísmica mediante la evaluación de variados parámetos de subducción relacionados a zona de contacto sismogénica, logrando reproducir las velocidades intersísmicas previas a la ocurrencia del terremoto Mw8.8 del Maule 2010. Los resultados fueron vinculados a modelos dinámicos numéricos complementarios a escalas de tiempo más largas y reología compleja para evaluar el significado mecánico de las condiciones cinemáticas que simulan la deformación intersísmica. Los resultados indican que para una zona sismogénica con alto grado de acoplamiento, los desplazamientos superficiales observados por GPS se deben a la existencia de tasas de deslizamiento no homogéneo en la base de la litósfera subductora que disipa el alto esfuerzo de flexión resultante de la interacción mecánica de la losa con el manto subyacente. Las consideraciones e implicancias mecánicas por medio de un sencillo modelo mecánico 2D y extedido a 3D entrega un nuevo enfoque de la deformación del antearco, pudiendo reproducir sin complejidad el patrón de la deformación intersísmica a lo largo de Chile. Los desajustes entre las predicciones de nuestro modelo y las velocidades del GPS se pueden utilizar para inferir variaciones del grado de acople sismogénico. Los resultados demuestran que la geometría de la losa, tanto la flexión y la contribución continua a largo plazo de la subducción tienen un gran impacto en los desplazamientos superficiales de la deformación intersísmica, controlando el patrón principal de la tasa de desplazamiento del antearco en la zona de subducción Chilena.
Derivados de benzobistiazol como materiales funcionales basados en auto-organización molecular.
(Universidad de Concepción., 2014) Díaz Muñoz, Enzo Wladimir; Matus de la Parra, María; Redoine Dahrouch, Mohamed
En este trabajo se sintetizó una serie de ésteres y una serie de amidas policatenares, derivadas del heterociclo benzobistiazol, con propiedades mesomorfas. Se sintetizaron dos precursores bi-funcionales derivados del benzobistiazol; un compuesto bis-fenólico y uno bis-anilínico, que luego por condensación con los correspondientes cloruros de ácido dieron origen a las series de ésteres y amidas. Los compuestos sintetizados fueron caracterizados por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (IR-FT), espectrometría de masas y espectroscopía de resonancia magnética nuclear de protones y carbono trece (RMN 1H y RMN 13C). Las propiedades mesomorfas como rangos mesomorfos, temperaturas y entalpías de transición fueron determinadas por calorimetría diferencial de barrido (DSC). Los tipos de mesofases y texturas se identificaron por microscopía óptica de luz polarizada (MOP) y difracción de Rayos X a temperatura variable. Las propiedades mesomorfas encontradas en los ésteres y amidas resultaron ser dependiente de la longitud, posición y número de las cadenas alcoxídicas presentes en cada extremo de la unidad rígida central. Se realizaron estudios de fotoluminiscencia y se encontraron altos rendimientos cuánticos de fluorescencia en estos compuestos. Además, las amidas presentaron fluorescencia de color sintonizable provocada por la adición de ácidos. Los compuestos fueron sometidos a pruebas de gelificación y manufactura de fibras, obteniendo organogeles y fibras estables en la serie de amidas
Derivados de benzodihidrofuranos y su evaluación como potenciales sistemas neuroprotectores.
(Universidad de Concepción, 2023) Sánchez Mustelier, Yaíma; Jiménez Águila, Claudio
Desarrollo de nuevos catalizadores a base de nanopartículas de plata para el proceso de conversión de metanol en formaldehído.
(Universidad de Concepción., 2010) Maldonado Rodríguez, Carlos Roberto; Reyes Núñez, Patricio
Desde 1930 se han utilizado catalizadores másicos de plata para el proceso de obtención de formaldehído a partir de metanol. La limitación que comúnmente está presente, es el bajo tiempo de vida útil del catalizador másico de plata (alrededor de un mes). Esto trae como consecuencia, disminuciones en la producción de formaldehído; alrededor de un 3.5% de la producción anual en un reactor continuo. En el presente trabajo, el énfasis ha estado centrado en el estudio de catalizadores de plata para el mencionado proceso. Se han desarrollado sistemas catalíticos que tienden a aumentar significativamente el tiempo de vida útil del catalizador y a su vez, aumentan la actividad catalítica de ellos y se refleja en menores temperaturas de reacción.
Desarrollo de un prototipo escalable de celda de combustible de óxido sólido microtubular autosoportada sobre ánodos basados en NiO Y CGO.
(Universidad de Concepción., 2019) Durango Petro, Jorge Mario; Ramalinga Viswanathan, Mangalaraja
Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC, por siglas en inglés) se han posicionado como una atractiva alternativa para la generación de energía a futuro, debido a su elevada eficiencia de conversión energética y bajo impacto ambiental. El principal inconveniente de las celdas SOFC fabricadas actualmente a escala industrial en base a óxido de zirconio (IV) estabilizado con itrio ZrO2•Y2O3 8 % mol. (YSZ, por sus siglas en inglés) se deben principalmente a la extremada alta temperatura de operación (alrededor de los 1000°C), generando problemas de degradación tanto en las electrodos como en los materiales accesorios de la celda. Para reducir estos problemas, la tendencia de investigación actual ha estado inclinada hacia el desarrollo de SOFCs para temperaturas de operación baja e intermedia entre los 500°C y 700°C (LT-SOFC; IT-SOFC). Sin embargo, disminuir la temperatura de operación trae consigo una mayor contribución a la resistencia por polarización, que se asocia con disminución en la cinética de los electrolitos y electrodos, problemas que deben ser resueltos para garantizar una buen rendimiento eléctrico comparable a los sistemas de alta temperatura. En este sentido, el óxido de cerio (IV) CeO2 dopado con Gadolinio (III) (Gd0.1Ce0.9O1.95 ; CGO ó GDC) ha sido considerado como un material prometedor y de mucho uso en la actualidad para electrolito, debido a su mayor conductividad iónica respecto a YSZ a menores temperaturas de trabajo entre 400-700°C. En el caso de los materiales para electrodo, el composito entre óxido de níquel (NiO) y CGO para el ánodo, es considerado como el mejor candidato para ser empleado en las celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (IT-SOFCs) y en el caso del cátodo, óxidos conductores iónicos y electrónicos (Mixed ionic electronic conductors, MIEC) han sido ampliamente utilizados, entre ellos la perovskita 0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 (LSFC ó LSCF) y compositos de LSFC con CGO en diferentes proporciones. Sin embargo, al momento de fabricar las celdas, tanto las características intrínsecas del material de electrodo, como la microestructura final después de los procesos de fabricación son importante y especialmente esta última se ha establecido que depende en especial de la naturaleza de los polvos precursores y de la técnica de manufactura. A su vez, los materiales cerámicos nanoestructurados poseen características únicas que se manifiestan en un mejor rendimiento en comparación con los materiales cerámicos convencionales. Por lo tanto, en este trabajo se desarrolló un prototipo microtubular de celdas de combustible de óxido sólido para temperaturas intermedias basada en CGO como electrolito y los compositos convencionalmente usados NiO-CGO y LSFC-CGO para ánodo y cátodo, respectivamente, partiendo de polvos precursores obtenidos por el método de solución combustión con citrato en un solo paso (mezclado a nivel molecular), con la que se logró obtener un densidad de potencia máxima de 0.6 mW·cm-2 para un corriente y voltaje de aproximadamente 1.4 A·cm-2 y 0.5 V. Se estudió el efecto que tiene la síntesis de los materiales precursores de los electrodos en la microestructura de los monolitos sinterizados, así como en sus propiedades eléctricas. Los resultados obtenidos demuestran que los compositos obtenidos mediante este método de síntesis, conducen a materiales cerámicos con mejores propiedades microestructurales, estabilidad y mejor percolación de las fases, reduciendo con ello la resistencia por polarización.
Desarrollo y caracterización analítica de un material con propiedades adsorbentes a partir de carbón mineral de las Minas de Lebu Capacidad de adsorción de trimetilamina en matrices acuosas y comportamiento electroquímico.
(Universidad de Concepción., 2017) Méndez Herrera, Paola Andrea; Peña Farfal, Carlos
El trabajo pretende dar un valor agregado a un importante recurso natural como es el carbón, orientándolo a un buen manejo ambiental, de crecimiento, desarrollo social y económico del país, aplicándolo como materia prima para el desarrollo de nuevos materiales carbonosos para control de emisiones generadas por diferentes industrias, tales como la pesquera, alimenticia, entre otras. Estas emisiones han traído grandes problemas a las poblaciones cercanas a ellas, debido a que contienen compuestos como trimetilamina (aminas en general), uno de los principales causantes de los malos olores percibidos por la población, problema que no es nuevo en nuestro país. Es importante tener presente que cada carbón tiene un comportamiento particular y características propias, lo que hace que los resultados sean innovadores en Chile, ya que no se encuentra descrito bibliográficamente algún trabajo relacionado con el tema específico para carbón mineral, y mucho menos de la provincia de Arauco, zona con una compleja historia carbonífera, por lo tanto los resultados no podrían ser 100% comparados con otros estudios presentes en la literatura, si bien estos no dejan de ser una importantes referencia bibliográfica en cuanto a metodologías utilizadas.. La caracterización de la materia prima es una etapa fundamental, ya que de la composición química del carbón, tanto orgánica como inorgánica se derivan la calidad del carbón (lo que se define como rango) y sus diferentes aplicaciones. El análisis próximo, análisis elemental, análisis petrográfico y análisis por espectrofotometría de absorción atómica del carbón mineral darán a conocer su composición química. Para conocer un poco más sobre su estructura y superficie se realizarán análisis de espectroscopia Infrarroja de FTIR, difracción de rayos X y microscopia electrónica de barrido. Mediante tratamientos termo analíticos se logró aumentar la superficie específica, procedimiento realizado en dos etapas (carbonización o pirolisis y activación). La estructura de los poros y su tamaño son consecuencias directas del proceso de carbonización y de la materia prima empleada. Se realizó un diseño experimental para optimizar las condiciones de trabajo (temperatura y tiempo de residencia en horno tubular) en el aumento de la superficie específica del carbón mineral. Los estudios demostraron que los carbones modificados y con mayores superficies específicas tienen capacidad adsorbente para TMA en fase acuosa comparable con un carbón activado comercial y de mayor superficie específica, trabajando a pH 9 Siendo los carbones modificados con mayor presencia de grupos oxigenados los que presentaron mejor comportamiento. También se demostró la capacidad electro analítica de los carbones en estudio, aplicándolos en la preparación de electrodos de pasta de carbono en la oxidación de H2O2. Este estudio es de gran importancia, pues de acuerdo a los resultados, el manto huitrero, que es un carbón de muy poca demanda comercial, es el que presenta los mejores resultados, dado un valor agregado a un carbón que actualmente no se comercializa.

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